Датчик массового расхода воздуха дмрв термоанемометрического типа

Обновлено: 08.01.2025

Существует довольно много различных типов датчиков массового расхода воздуха (ДМРВ): механические (флюгерного типа), ультразвуковые, термоанемометрические и т.д.

В данном разделе мы рассмотрим устройство термоанемометрического датчика HFM-5 производства Bosch, устанавливаемого на автомобили ВАЗ. Чувствительный элемент датчика представляет собой тонкую пленку, на которой расположено несколько температурных датчиков и нагревательный резистор. В середине пленки находится область подогрева, степень нагрева которой контролируется с помощью температурного датчика. На поверхности пленки со стороны потока воздуха и с противоположной стороны симметрично расположены еще два термодатчика, которые при отсутствии потока воздуха регистрируют одинаковую температуру. При наличии потока воздуха первый датчик охлаждается, а температура второго остается практически неизменной, вследствие подогрева потока воздуха в зоне нагревателя. Дифференциальный сигнал обоих датчиков пропорционален массе проходящего воздуха. Электронная схема датчика преобразует этот сигнал в постоянное напряжение, пропорциональное массе воздуха. Такая конструкция получила название Hot Film (HFM), к ее достоинствам можно отнести высокую точность измерения и способность регистрировать обратный поток воздуха, к недостаткам – низкую надежность в условиях загрязнения и попадания влаги.
В старых системах (ЭБУ Январь-4 и GM-ISFI-2S) применялись другие термоанемометрические ДМРВ, чувствительные элементы которых были выполнены в виде нитей. Такие датчики получили название Hot Wire MAF Sensor. Выходной сигнал этих датчиков был частотный, то есть в зависимости от расхода воздуха менялось не напряжение, а частота выходных импульсов. Датчики были менее точны, не позволяли регистрировать обратный поток, но эти недостатки перекрывала очень высокая надежность.

ДМРВ – очень важный датчик в любой системе управления. На основе его сигнала производится расчет циклового наполнение цилиндра, пересчитываемого в конечном итоге в длительность импульса открытия форсунок.

На автомобили ВАЗ устанавливались несколько типов датчиков: GM, BOSCH, SIEMENS и Российский. В 1999-2004 гг. на конвейере ВАЗа устанавливались два типа датчиков 0 280 218-037 и 0 280 218-004. Эти датчики выдают разные параметры выходного напряжения (тарировки) на одинаковом расходе воздуха и взаимозамена (вернее, замена 004 на 037, как правило) возможна только с заменой тарировочных таблиц в прошивке. То же касается и нового датчика 116, устанавливаемого серийно с начала 2005 г.

В соответствии с действующей документацией, на ВАЗе разрешены к применению три модификации датчика расхода воздуха HFM5 фирмы BOSCH

Под каталогом ВАЗ понимается каталоги запасных частей для конкретных автомобилей. К сожалению на датчиках присутствуют только последние три цифры "Бошевского" каталожного номера, а ВАЗовский № отсутствует.

Модель № по каталогу Бош № по каталогу ВАЗ
HFM5-4.7 0 280 212 004 21083-1130010-01
HFM5-4.7 0 280 212 037 21083-1130010-10
HFM5-CL 0 280 212 116 21083-1130003-20

Исторически первым был введен датчик 004 в проектах с калибровками M1V13O54, M1V13R59, M1V05F05 и M7V03E65 (а так же J5V05F16, первая неофициальная версия Январь 5.1). Первые два проекта легко определяются по внешнему виду т.к. они без нейтрализатора и в них использовался резонанасный датчик детонации. Затем эти два первых проекта были прекращены в производстве и все дальнейшие проекты (с калибровками последующих серий) стали укомплектовываться датчиками 037. Одновременно с прекращением двух вышеназванных проектов проект M7V03E65 также стал комплектоваться 037 датчиком. Модификация 037 отличается от 004 доработкой внутреннего воздушного канала датчика с целью убрать пульсации воздушного потока, которые возникают в 004 даже при ламинарном воздушном потоке в впускном коллекторе. При этом характеристика 037 сместилась по сравнению с 004. Считается, что при наличии обратной связи по кислороду эти отличия компенсируются, именно поэтому калибровка проекта M7V03E65 при смене датчика не была изменена.

С октября 2004 г. основным датчиком является 116. Модификация 116 предназначена для проектов с контроллерами нового поколения Bosch М7.9.7 и его отечественными аналогами — Январь 7.2, параллельное производство которых начато фирмами Итэлма и Автэл. Тарировка датчика и его конструкция отличаются от 004 и 037.

Датчик поставляется только в сборе, с кодом и маркируется зеленым кругом. Сам элемент имеет измененную конструкцию. В 2006 г. для усложнения кражи или подмены элементов ДМРВ для закрепления чувствительного элемента в корпусе применяются специальные однонаправленные болты.

На часть автомобилей классической компоновки совместно с ЭБУ Январь 7.2 применялись датчики Siemens-VDO (5WK97014. AVTEL):

Они отличаются тарировкой (от нуля вольт) и схемой подключения. Подключение датчика — 1 — 12вольт; 2 — 5 вольт; 3 — выход сигнала расхода воздуха; 4 — выход сигнала температуры воздуха; 5 — общий минус.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ПИСЬМО № 49-2002-И
По замене датчиков массового расхода воздуха

ОАО "АВТОВАЗ" Дирекция по организации поставок автомобилей, запасных частей и техническому обслуживанию автомобилей ОАО "АВТОВАЗ". Инженерно-технический центр "АвтоВАЗтехобслуживание".

Расшифровка даты выпуска ДМРВ до 2013 г

Принцип работы Микромеханический расходомер массы воздуха с использованием нагревательной пленки.

Нагревательные и измерительные резисторы выполнены в виде тонких платиновых слоев, нанесенных на кристалл кремния*. Вычисление объема воздуха производится по разности температур между датчиками S1 и S2
1 — диэлектрическая диафрагма
Н — нагревательный резистор
SH — Датчик температуры наг. резистора
SL — Датчик температуры воздуха
S1 и S2 — темп датчики до и после нагревателя.
QLM — масса воздушного потока
t — температура

Библиографическая ссылка на статью:
// Современная техника и технологии. 2012. № 8 [Электронный ресурс]. URL: (дата обращения: 13.04.2021).

УДК 681.3.06

Вадим Фридрихович Яковлев, доцент

Антон Сергеевич Буцко, студент 3-ЭТ-5

Самарский государственный технический университет

Термоанемометрические датчики

Наиболее распространены так называемые термоанемометрические датчики. Они представляют собой помещенный во впускной трубопровод нагреваемый электрическим током проводник, сопротивление которого сильно зависит от температуры. Чем выше скорость движения окружающей проводник среды, тем больше теплоотдача и ниже температура, а, следовательно, и сопротивление проводника. Таким образом, изменяется сила тока, проходящего в цепи проводника. Для работы датчика необходима температурная компенсация, которая достигается путем помещения аналогичного проводника в неподвижную среду. Измерение расхода осуществляется путем сравнения сопротивлений этих двух проводников. Датчик, состоящий из одного такого проводника, может служить для измерения температуры.

На рисунке 1 показана типичная электрическая схема термоанемометрического датчика расхода воздуха. Два термочувствительных резистора (проволочки) помещены в поток воздуха, поступающего во впускной коллектор. R_H нагревается током I₂ до температуры, превышающей температуру забортного воздуха на 100…200 градусов. R_К не нагрет и служит для определения температуры поступающего воздуха. Эти два резистора вместе с R₁, R₂ и R₃ образуют измерительный мост. Сопротивление R_К + R₁+ R₂ гораздо больше, чем R_H + R₃ и I₃ гораздо меньше I₂.

Рис.1.Электрическая схема термоанемометрического датчика

При постоянном расходе воздуха мост уравновешен и входные напряжения операционного усилителя V₁ и V₂ равны. Если приоткрыть дроссельную заслонку, поток воздуха возрастет, резистор R_H будет сильнее охлаждаться, его электрическое сопротивление уменьшится, V₁ увеличится, мост утратит состояние равновесия, выходной ток операционного усилителя I₁ увеличится. Рост тока I₂ увеличит нагрев, мост вернется в состояние равновесия, но уже при других значениях I_1. Таким образом изменение расхода воздуха оказывается связанным с значением напряжения.

Масса воздуха, прошедшего в единицу времени через датчик определяется формулой

Выходное напряжение датчика V₁ не линейно связано с массой воздуха Q, что учитывается программным обеспечением ЭБУ двигателя. Обычно V₁ имеет значение 2 В на холостом ходе, увеличиваясь до 7 В при полном открытии дроссельной заслонки.

Рис.2.Термоанемометрический датчик в сечении и внешний вид.

Термоанемометрические датчики воздуха имеют преимущества по сравнению с датчиками с измерительной заслонкой:

Выходной сигнал датчика пропорционален массе воздуха, нет необходимости вводить коррекцию по температуре забортного воздуха и по высоте местности
В поток воздуха почти не вносятся возмущения
Нет подвижных частей
Высокое быстродействие на уровне миллисекунд

Термоанемометрические датчики могут оказываться излишне чувствительными, тогда применяется то или иное электронное сглаживание сигнала.

На рисунке 2 показана конструкция типичного термоанемометрического датчика. Он состоит из литого алюминиевого корпуса и гибридного интегрального модуля. Воздух проходит через основной канал 1 и через байпасс 2, в котором размещены нагреваемый 3 и холодный 4 резисторы. Основной канал имеет диффузор 5, сбоку закреплен микромодуль 6. Такая конструкция минимизирует смещение выходного сигнала за счет налипания пыли на проволочки и уменьшает риск повреждения датчика обратным выбросом раскаленных газов из цилиндра.

Проволочки имеют диаметр около 70 микрон и выполняются из платины. Для механической прочности их наматывают на стеклянные изоляторы.

В некоторых моделях термоанемометрических датчиков при выключении ключа зажигания предусмотрен кратковременный нагрев проволочек до температуры 1000 градусов. Это делается для сжигания частиц пыли и грязи, которые прилипают к резисторам и могут привести к погрешностям.

В современных моделях автомобилей вместо проволочных резисторов используются металлокерамические на основе кремния. Это более надежная и простая конструкция.

Интегральная схема 6 содержит компоненты, показанные на рисунке 2, фильтр и стабилизатор напряжения.

Датчик Кармана

Если узкий стержень разместить поперек воздушного потока, за ним начнут образовываться завихрения (вихри). Принцип работы датчика Кармана основан на измерении частоты появления вихрей, которые образуются за поперечным стержнем в потоке воздуха. Скорость потока воздуха V определяется уравнением:

Частоту образования вихрей определяют ультразвуковым методом или по вариациям давления.

В ультразвуковых датчиках (Рис.3) используется измерение доплеровского сдвига частоты ультразвуковой волны (обычно 50 кГц) при ее рассеянии движущейся средой (потоком воздуха). Частоту генерации вихрей определяют по этому сдвигу.

Датчики, аналогичные представленному на рисунке 4, использовались на двигателях с центральным впрыском автомобилей Chrysler.

Рис.3. Датчик Кармана автомобилей Chrysler

Рис.4.Датчик Кармана c измерением вариаций давления

Литература

1. Соснин Д.А., Яковлев В.Ф.Новейшие автомобильные электронные системы. М.: Солон-Пресс, 2005. 256 с.

2. Ютт В.Е., Электрооборудование автомобилей, 2-е издание. М.: Транспорт, 2003. 365 с.

3. Ribbens W. B. Understanding automotive electronics.Burlington,USA: Newnes publications, 2009. 481 с.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:

Для обеспечения оптимального процесса сгорания топлива и соблюдения заданных экологических стандартов требуется максимально точно определять массовый расход воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, в зависимости от режимов его работы. Контроль этого процесса может осуществляется целым набором датчиков: датчик давления воздуха, датчик температуры, но наиболее популярным из них является датчик массового расхода воздуха (ДМРВ), который иногда еще называют расходомером. ДМРВ фиксирует количество (массу) воздуха, поступающего из атмосферы во впускной коллектор двигателя и передает эти данные электронному блоку управления для последующего расчета топливоподачи.

Виды и особенности работы расходомеров

Принцип действия датчика массового расхода воздуха основан на измерении температуры воздушного потока, а потому этот тип расходомеров называют термоанемометрическими. Конструктивно различают два основных типа ДМРВ:

нитиевый (проволочный);
пленочный;
объемного типа с поворотной заслонкой (на данный момент практически не используется).

Конструкция и принцип действия проволочного датчика

Нитиевой ДМРВ имеет следующее устройство:

Преобразователь трансформирует происходящие изменения силы тока в выходное напряжение, которое передается ЭБУ двигателя. Последний, исходя из существующей нелинейной зависимости, рассчитывает количество подаваемого в камеры сгорания топлива.

Схема и особенности работы пленочного ДМРВ

Принцип работы пленочного датчика во многом схож с нитиевым. Однако в этой конструкции есть несколько отличий. Вместо платиновой проволоки в качестве основного чувствительного элемента установлен кристалл кремния. Последний имеет платиновое напыление, состоящее из нескольких тончайших слоев (пленок). Каждый из слоев представляет собой отдельный резистор:

нагревательный;
терморезисторы (их два);
датчика температуры воздуха.

Кристалл с напылением помещен в корпус, который подключается в канал подачи воздуха. Он имеет особенную конструкцию, позволяющую выполнять измерение температуры не только входящего, но и отраженного потока. Поскольку всасывание воздуха достигается за счет разрежения, скорость движения потока очень высока, что препятствует скоплению загрязнений на чувствительном элементе.

Последствия и признаки неисправности ДМРВ

Как и для любого типа датчика двигателя, неисправности ДМРВ означают неверные расчеты ЭБУ двигателя и, как следствие, некорректная работа системы впрыска. Это может вызвать перерасход топлива или, напротив, недостаточную подачу, что снижает мощность мотора.

Наиболее яркие симптомы неисправности датчика:

Если вы обнаружили признаки неисправности датчика массового расхода воздуха, попробуйте отключить его. Увеличение мощности двигателя будет подтверждением поломки ДМРВ. В этом случае его потребуется промыть или заменить. При этом необходимо подбирать датчик, рекомендованный производителем автомобиля (то есть оригинальный).

Для оптимальной работы инжекторного двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС) следует учитывать, сколько воздушной смеси поступает в камеры сгорания цилиндров. На основании этих данных электронным блоком управления (далее ЭБУ) определяет условия подачи топлива. Помимо информации с датчика массового расхода воздуха, учитывается его давление и температура. Поскольку ДМРВ являются наиболее значимыми, рассмотрим их виды, конструктивные особенности, возможности диагностики и замены.

Назначение и расшифровка аббревиатуры

Расходомеры, они же волюметры или ДМРВ (не путать с ДМРТ и ДВРМ), расшифровываются как датчики массового расхода воздуха, устанавливаются в автомобилях на дизеле или бензиновых ДВС. Место расположения данного датчика найти несложно, поскольку он контролирует подачу воздуха, то и искать его следует в соответствующей системе, а именно, после воздушного фильтра, на пути к дроссельной заслонке (ДЗ).

Место установки ДМРВ на Газель 405

Подключение устройства осуществляется к блоку управления ДВС. В тех случаях, когда ДМРВ находится в неисправном состоянии или отсутствует, грубый расчет может быть произведен исходя из положения ДЗ. Но при таком способе измерения нельзя обеспечить высокую точность, что незамедлительно приведет к перерасходу топлива. Это еще раз указывает на ключевую роль расходометра при расчете подаваемой через форсунки топливной массы.

Помимо информации с ДМРВ, блок управления также обрабатывает данные, поступающие со следующих устройств: ДРВ (датчик распределительного вала), ДД (измеритель детонации), ДЗ, датчик температуры системы охлаждения, измеритель кислотности (лямбда зонд) и т.д.

Виды ДМРВ их конструктивные особенности и принцип работы

Наибольшее распространение получили три вида волюметров:

Проволочные или нитевые.
Пленочные.
Объемные.

В первых двух принцип работы построен на получении сведений о массе воздушного потока путем измерения его температуры. В последних может быть задействовано два варианта учета:

Путем изменения положения ползунка, приводимого в действие специальной лопастью, на которую воздействует воздушный поток, проходящий через прибор. Учитывая наличие трущихся механизмов, уровень надежности таких конструкций довольно низкий. Это стало основной причиной для отказа производителей авто от датчиков данного типа. Для ознакомления приведем упрощенный пример конструкции объемного расходомера. Устройство ДМРВ объемного типа
Подсчетом вихрей Кармана. Они образуются в том случае, если ламинарный воздушный поток будет омывать препятствие, кромки которого достаточно острые. Частота срывающихся с них вихрей напрямую связана со скоростью потока воздуха, проходящего через устройство.

Обозначения:

А – датчик измерения давления, для фиксации прохождения вихря. То есть, частота давления и образования вихрей буде одна и та же, что дает возможность измерить расход воздушной смеси. На выходе при помощи АЦП аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой, и передается в ЭБУ.
В – специальные трубки, формирующие воздушный поток, близкий по свойствам к ламинарному.
С – обводные воздуховоды.
D – колона с острыми кромками, на которых формируются вихри Кармана.
Е – отверстия, служащее для замера давления.
F – направление воздушного потока.

Проволочные датчики

Нитевой ДМРВ до недавнего времени был наиболее распространенным типом датчика, устанавливаемый на отечественных автомобилях модельного ряда ГАЗ и ВАЗ. Пример конструкции проволочного расходомера показан ниже.

Конструкция волюметра ИВКШ 407282.000

Обозначения:

А – Электронная плата.
В – Разъем для подключения ДМРВ к ЭБУ.
С – Регулировка CO.
D – Кожух расходомера.
Е – Кольцо.
F – Проволока из платины.
G – Резистор для термокомпенсации.
Н – Держатель для кольца.
I – Кожух электронной платы.

Принцип работы и пример функциональной схемы нитевого волюметра.

Разобравшись с конструкцией устройства, перейдем к принципу его работы, она основана на термоанемометрическом методе, при котором терморезистор (RT), нагреваемый проходящим через него током, помещают в воздушный поток. Под его воздействием изменяется теплоотдача, а соответственно, и сопротивление RT, что позволяет вычислить объемный расход воздушной смеси? используя уравнение Кинга:

Исходя из приведенной выше формулы, можно вывести величину объемного расхода воздушного потока:

Пример функциональной схемы с мостовым включением термоэлементов приведен ниже.

Типовая функциональная схема проволочного ДМРВ

Обозначения:

Q- измеряемый воздушный поток.
У – усилитель сигнала.
R_T – проволочное термосопротивление, как правило изготавливается из платиновой или вольфрамовой нити, толщина которой находится в пределах 5,0-20,0 мкм.
R_R – термокомпенсатор.
R₁-R₃ – обычные сопротивления.

Когда скорость потока близка к нулю, RT нагревается до определенной температуры проходящим через него током, что позволяет мосту удерживаться в равновесии. Как только поток воздушной смеси усиливается, терморезистор начинает охлаждаться, что приводит к изменению его внутреннего сопротивления, и, как следствие, нарушению равновесия в мостовой схеме. В результате этого процесса на выходе усилительного блока образуется ток, который частично проходит через термокомпенсатор, что приводит к выделению тепла и позволяет компенсировать его потерю от потока воздушной смеси и восстанавливает равновесие моста.

Описанный процесс позволяет рассчитать расход воздушной смеси, оперируя величиной тока, проходящего через мост. Чтобы сигнал воспринимался ЭБУ, он преобразовывается в цифровой или аналоговый формат. Первый позволяет определить расход по частоте выходного напряжения, второй – по его уровню.

У данной реализации есть существенный недостаток – высокая температурная погрешность, поэтому многие производители добавляют в конструкцию терморезистор аналогичный основному, но не подвергают его воздействую воздушного потока.

В процессе работы на проволочном терморезисторе могут накапливаться пылевые или грязевые наслоения, чтобы не допустить этого, данный элемент подвергается краткосрочному высокотемпературному нагреву. Он производится после отключения ДВС.

Пленочные воздухомеры

Пленочный ДМРВ работает по тому же принципу, что и нитевой. Основные отличия заключаются в конструктивном исполнении. В частности, вместо проволочного сопротивления из платиновой нити используется кремневый кристалл. Он покрыт несколькими слоями платинового напыления, каждый из которых играет определенную функциональную роль, а именно:

Температурного датчика.
Термосопротивления (как правило, их два).
Нагревательного (компенсационного) резистора.

Данный кристалл устанавливается в защитный кожух и помещается в специальный канал, через который проходит воздушная смесь. Геометрия канала выполнена таким образом, чтобы температурные измерения снимались не только с входного потока, а и отраженного. Благодаря созданным условиям достигается высокая скорость движения воздушной смеси, что не способствует отложению пыли или грязи на защитном корпусе кристалла.

Конструктивные особенности пленочного ДМРВ

Обозначения:

А – Корпус расходомера, в который вставляется измерительное приспособление (Е).
В – Контакты разъема, который подключается к ЭБУ.
С – Чувствительный элемент (кремневый кристалл с несколькими слоями напыления, помещенный в защитный кожух).
D – Электронный контролер, при помощи которого производится предварительная обработка сигналов.
Е – Корпус измерительного приспособления.
F – Канал, сконфигурированный таким образом, чтобы снимать тепловые показатели с отраженного и входного потока.
G – Измеряемый поток воздушной смеси.

Как уже упоминалось выше, принцип работы нитевых и пленочных датчиков аналогичны. То есть, первоначально производится нагрев чувствительного элемента до температуры. Поток воздушной смеси охлаждает термоэлемент, что делает возможным произвести расчет массы воздушной смеси, проходящей через датчик.

Как и в нитевых устройствах, исходящий сигнал может быть аналоговым или преобразовываться при помощи АЦП в цифровой формат.

Следует заметить, что погрешность нитевых волюметров порядка 1%, у пленочных аналогов данный параметр около 4%. Тем не менее, большинство производителей перешли на пленочные датчики. Это объясняется как более низкой стоимостью последних, так и расширенным функционалом ЭБУ, обрабатывающих информацию с данных устройств. Эти факторы отодвинули на второй план точность приборов и их быстродействие.

Следует отметить, что благодаря развитию технологии изготовления флэш-микроконтроллеров, а также внедрению новых решений удалось существенно понизить погрешность увеличить быстродействие пленочных конструкций.

Взаимозаменяемость

Данный вопрос довольно актуален, особенно принимая во внимание стоимость оригинальных изделий импортного автопрома. Но здесь не все так просто, приведем пример. В первых серийных моделях горьковского автозавода на инжекторные волги устанавливался ДМРВ БОШ (Bosh). Несколько позже импортные датчики и контролеры заменили отечественные изделия.

Конструктивно эти изделия практически не отличались за исключением нескольких конструктивных особенностей, а именно:

Диаметр провода, используемого в проволочном терморезисторе. У бошевских изделий Ø 0,07 мм, а у отечественной продукции – Ø0,10 мм.
Способ крепления провода, он отличается типом сварки. У импортных датчиков это контактная сварка, у отечественных изделий – лазерная.
Форма нитевого терморезистора. У Bosh он имеет П-образную геометрию, АПЗ выпускает приборы с V-образной нитью, изделия АОКБ «Импульс» отличаются квадратной формой подвески нити.

Все приведенные в качестве примера датчики были взаимозаменяемые, пока Горьковский автозавод не перешел на пленочные аналоги. Причины перехода были описаны выше.

Пленочный ДМРВ Сименс (Simens) для ГАЗ 31105

Приводить отечественный аналог изображенному на рисунке датчику не имеет смысла, поскольку внешне он практически не отличается.

Следует отметить, что при переходе с нитевых приборов на пленочные, скорее всего, потребуется менять всю систему, а именно: сам датчик, соединительный провод от него к ЭБУ, и, собственно сам контролер. В некоторых случаях контроль может быть адаптирован (перепрошит) под работу с другим датчиком. Такая проблема связана с тем, что большинство нитевых расходомеров посылают аналоговые сигналы, а пленочные – цифровые.

Следует отметить, что на первые серийные автомобили ВАЗ с инжекторным двигателем устанавливался нитевой ДМРВ (производства GM) с цифровым выходом, в качестве примера можно привести модели 2107, 2109, 2110 и т.д. Сейчас в них устанавливается ДМРВ БОШ 0 280 218 004.

Для подбора аналогов можно воспользоваться информацией с официальных источников, или тематических форумов. Для примера ниже представлена таблица взаимозаменяемости ДМРВ для автомобилей ВАЗ.

Таблица совместимости ДМРВ для модельного ряда ВАЗ

Представленная таблица наглядно показывает, что, например, датчик ДМРВ 0-280-218-116 совместим с двигателями ВАЗ 21124 и 21214, но не подходит к 2114, 2112 (в том числе и на 16 клапанов). Соответственно можно найти информацию и по другим моделям ВАЗ (например, Лада Гранта, Калина, Приора, 21099, 2115, Нива Шевроле и т.д.).

Значительно сложнее обстоит дело с европейскими, американскими и японскими авто. Поэтому, если у вас Тойота, Фольксваген Пассат, Субару, Мерседес, Форд Фокус, Нисан Премьера Р12, Рено Меган или другое европейское, американское или японское авто, прежде, чем производить замену ДМРВ, необходимо тщательно взвесить все варианты решения.

Если интересно, можете поискать в сети эпопею с попыткой замены на Ниссане Альмера Н16 «родного» воздухомера аналогом. Одна из попыток привела к чрезмерному расходу топлива даже на холостом ходу.

В некоторых случаях поиск аналого будет оправданным, особенно, если принять во внимание стоимость «родного» волюметра (в качестве примера можно привести БМВ Е160 или Ниссан Х-Трейл Т30).

Проверка работоспособности

Прежде, чем проводить диагностику ДМРВ, необходимо знать симптомы, позволяющие определить степень работоспособности МАФ (аббревиатура с английского названия прибора) сенсора в автомобиле. Перечислим основные признаки неисправности:

Существенно увеличился расход топливной смеси, одновременно с этим замедлился разгон.
ДВС на холостом ходу работает с рывками. При этом может наблюдаться в холостом режиме снижение или увеличение оборотов.
Двигатель не стартует. Собственно, данная причина сама по себе не говорит о том, что расходомер в автомобиле неисправен, могут быть и другие причины.
Выводится сообщение о проблеме с двигателем (Cheeck Engine)

Эти признаки указывают на возможную неисправность ДМРВ, чтобы точно установить причину поломки необходимо выполнить диагностику. Это несложно сделать своими руками. Значительно упростить задачу поможет подключение к ЭБУ диагностического адаптера (если данная опция возможна), после чего по коду ошибки определить исправность или неисправность сенсора. Например, ошибка p0100 указывает на неисправность цепи расходомера.

Поиск ошибки с помощью диагностического адаптера

Но если предстоит провести диагностику на отечественных авто, выпушенных 10 лет назад или более, то проверка ДМРВ может быть осуществлена одним из следующих способов:

Тестирование в процессе движения.
Диагностика с применением мультиметра или тестера.
Внешний осмотр сенсора.
Установка однотипного, заведомо исправного устройства.

Рассмотрим каждый из перечисленных способов.

Тестирование в процессе движения

Проще всего произвести проверку, анализируя поведение ДВС при отключенном сенсоре МАФ. Алгоритм действий следующий:

Необходимо открыть капот, отключить расходомер, закрыть капот.
Заводим машину, при этом ДВС переходит в аварийный режим работы. Соответственно, на приборной доске высветится сообщение о проблеме с двигателем (см. рис. 10). Количество подаваемой топливной смеси будет зависеть от положения ДЗ.
Проверьте динамику авто и сравните ее с той, что была до отключения сенсора. Если автомобиль стал более динамичен, а также выросла мощность, то это с большой долей вероятности указывает на то, что датчик массового расхода воздуха неисправен.

Заметим, что можно ездить и дальше при отключенном устройстве, но делать это крайне не рекомендуется. Во-первых, увеличивается расход топливной смеси, во-вторых отсутствие контроля над регулятором кислорода приводит привод к повышению загрязнений.

Диагностика с применением мультиметра или тестера

Признаки неисправности ДМРВ можно установить, подключив черный щуп к заземлению, а красный на вход сигнала сенсора (распиновку можно посмотреть в паспорте к устройству, там же указаны и основные параметры).

Пример измерения мультиметром напряжения на ДМРВ в автомобиле ВАЗ 2114

Далее устанавливаем границы измерения в пределе 2,0 В включаем зажигание и производим измерения. Если прибор ничего не отображает, необходимо проверить правильность подключения щупов к массе и сигналу расходомера. По показаниям прибора можно судить об общем состоянии устройства:

То есть, правильно судить о состоянии сенсора можно по напряжению, низкий уровень сигнала свидетельствует о работоспособном состоянии.

Внешний осмотр сенсора

Осмотр датчика на предмет повреждений и наличия жидкости

Характерные признаки неисправности – механические повреждения и жидкость в приборе. Последнее свидетельствует о том, что не отрегулирована система подачи масла в двигатель. Если сенсор сильно загрязнен, то следует произвести замену или очистку воздушного фильтра.

Установка однотипного, заведомо исправного устройства

Данный способ дает практически всегда ясный ответ на вопрос работоспособности сенсора. На данный способ на практике довольно сложно реализовать, не приобретая новый прибор.

Кратко о ремонте

Как правило, пришедшие в негодность сенсоры МАФ не подлежат ремонту, за исключением тех случаев, когда требует их промывка и чистка.

В некоторых случаях можно произвести ремонт платы объемного ДМРВ, но этот процесс ненадолго продлит жизнь прибору. Что касается плат в пленочных сенсорах, то без специального оборудования (например, программатора для микроконтроллера), а также навыков и опыта, пытаться их восстановить бессмысленно.

Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ) предназначен для определения количества воздуха, наполняющего цилиндры двигателя.

Термоанемометрические ДМРВ (рис. 2.10) располагаются во впускном тракте — между воздушным фильтром и дроссельным патрубком (рис. 2.11).

Рис. 2.10. Термоанемометрические ДМРВ автомобилей ГАЗ (а) и ВАЗ (б)

Рис. 2.11. Расположение ДМРВ на двигателе автомобиля ГАЗ

В качестве ДМРВ применяются нитевые или пленочные термоане- мометрические датчики. Принцип действия этих датчиков аналогичен и основан на охлаждении электрически нагреваемого элемента потоком воздуха, поступающего в цилиндры.

В нитевом датчике нагреваемым элементом является платиновая нить толщиной 70. 100 мкм. Температура поступающего воздуха измеряется встроенным компенсационным терморезистором. Нагреваемая нить и терморезистор включены в мостовую схему. Ток нагрева создает на прецизионном резисторе падение напряжения, пропорциональное массе проходящего воздуха. Во избежание дрейфа сигнала за счет отложения загрязнений на платиновой нити после отключения двигателя применяется «прожиг»: кратковременная (длительностью не более 1 с) подача на нить повышенного напряжения, которое увеличивает температуру нагрева нити до 1000 °С, что ведет к испарению или осыпанию отложений, т.е. к очистке нити.

Нитевой термоанемометрический ДМРВ (рис. 2.12) представляет собой автономный блок, состоящий из трех модулей: измерительного канала, измерительного элемента и электронного модуля, закрепленного на металлическом радиаторе.

Измерительный канал датчика состоит из пластмассовых обойм, которые окружают несущие кольца нагреваемой платиновой нити и термокомпенсационного резистора. Корпус имеет камеру для размещения электронного модуля, который поддерживает постоянным перегрев нити относительно воздушного потока путем регулирования силы тока измерительного моста. На входе и выходе основного измерительного канала датчика установлены защитные сетки, которые одновременно выполняют функции стабилизирующих элементов.

Рис. 2.12. Нитсвой тсрмоансмомстрический ДМРВ:

1 — кольцо с измерительным элементом; 2 — платиновая нить;
3 — термокомпенсационный резистор; 4 — кронштейн крепления кольца;
5 — корпус электронного модуля; 6 — защитная сетка; 7 — стопорное кольцо; 8 — корпус датчика; 9 — винт регулирования СО; 10 — крышка; 11 — колодка электрического разъема; 12 — штекер; 13 — уплотнитель;
14 — электронный модуль; стрелками показано направление потока воздуха

В пленочном датчике нагреваемым элементом является пленочный платиновый резистор, который располагается вместе с другими элементами мостовой схемы на керамической подложке (рис. 2.13).

Температура пленочного нагреваемого элемента измеряется терморезистором, который включен в мостовую схему. Для измерения температуры воздуха используется компенсационный терморезистор, также расположенный на подложке, но отделенный канавкой. Напряжение на нагреваемом элементе является мерой для определения массы воздушного потока. Это напряжение преобразовывается электронной схемой измерителя в напряжение, совместимое с блоком управления.

Рис. 2.13. Пленочный нагреваемый элемент:

1 — керамическая подложка; 2 — паз; R_K — компенсационный терморезистор;

Ri — резистор моста; R_n — нагреваемый резистор; R, — тсрморезистор

Стабильность показаний ДМРВ сохраняется без «прожига», поскольку засорение происходит в основном на передней кромке датчика, а основные элементы установлены по ходу воздушного потока и отложение загрязнений на нем не образуется.

Основой конструкции пленочного термоанемометрического Д МРВ (рис. 2.14) является чувствительный элемент, непосредственно включающий измерительный и компенсационный терморезисторы, размещенные во внутреннем измерительном канале датчика.

Рис. 2.14. Пленочный тсрмоансмомстрический ДМРВ:

1 — корпус; 2 — датчик температуры воздуха; 3 — стабилизирующая решетка; 4 — внутренний измерительный канал; 5 — чувствительный элемент; 6 — электронная схема

Принцип действия любого термоанемометрического ДМРВ основан на измерении тепловой мощности, рассеиваемой с нагретого резистора (платиновой нити или пленки) потоком обтекающего его воздуха (рис. 2.15). Во время работы двигателя воздух, поступающий в цилиндры, охлаждает нагреваемый резистор. При этом электронная схема поддерживает постоянный его нагрев относительно потока воздуха на уровне 100 °С.

Электрическая мощность, требуемая для поддержания заданного превышения температуры нагреваемого резистора над температурой окружающего воздуха, является параметром для определения массового расхода воздуха, проходящего через датчик.

Рис. 2.15. Электрическая схема пленочного тсрмоансмомстрического ДМРВ: R_K — компенсационный терморсзистор; R„ — нагреваемый резистор;

R_s — терморсзистор; R R_2> R3 — резисторы моста; U_m — выходное напряжение; /„ — ток нагрева; t_L — температура воздуха

Выходным сигналом ДМРВ служит падение напряжения на терморезисторе, включенном в смежное с нагреваемым резистором плечо измерительного моста, которое ЭБУ преобразует в часовой расход воздуха (кг/ч).

Учитывая частоту вращения коленчатого вала, ЭБУ преобразует часовой расход воздуха в величину циклового наполнения цилиндра воздухом (мг/цикл), по которой определяется необходимое количество топлива, впрыскиваемого через форсунку.

Температура нагреваемого резистора зависит не только от количества проходящего воздуха, но и от его температуры. Компенсационный терморезистор, реагируя на температуру проходящего воздуха, корректирует работу электронного модуля.

Датчик массового расхода воздуха подключается к ЭСУД с помощью шестиконтактного разъема.

При возникновении неисправности в цепи датчика ЭБУ заносит в свою память диагностический код неисправности и сигнализирует о ее наличии включением контрольной лампы CHECK ENGINE. Управление двигателем переходит на резервный режим. При этом вместо сигнала ДМРВ используется значение массового расхода воздуха, рассчитываемое по частоте вращения коленчатого вала и сигналу датчика положения дроссельной заслонки. Если в цепи датчика положения дроссельной заслонки также обнаружена неисправность, то значение часового расхода воздуха устанавливается равным некоторой постоянной величине, обеспечивающей работу двигателя, что позволяет двигаться на автомобиле до станции техобслуживания.

Читайте также: