Датчик масової витрати повітря (ДМРВ)
Датчик масової витрати повітря (ДМРВ або MAF) - один із ключових пристроїв системи збору телеметричних даних сучасного автомобіля. Його без перебільшення можна назвати основним датчиком, від показань якого залежить пропорція бензину чи дизпалива у складі паливо-повітряної суміші.
Як використовується сигнал ДМРВ
Сигнал, отриманий із датчика, використовується електронним блоком керування двигуном. Його сигнал, у поєднанні з сигналами інших датчиків, наприклад, лямбда-зонда, перетворюється на цифрові дані для обчислення обсягу палива, яке необхідно впорснути в камеру згоряння для того, щоб отримати так зване стехіометричне співвідношення бензину і повітря під час роботи двигуна під певним навантаженням .
Жоден інший датчик на двигуні не може похвалитися таким багатством імен: MAF, ДМРВ, витратомір.
Датчик масової витрати повітря – важливий компонент системи розподіленого упорскування. Початок його масового застосування збігається за часом з появою над ринком електроніки недорогих мікропроцесорів. General Motors (GM) стала першою автомобільною компанією, яка застосувала датчик дмрв на основі нагрітого дроту.
Керовані комп'ютерною програмою системи упорскування почали з'являтися в серійних автомобілях на початку вісімдесятих, і датчик масової витрати з'явився разом з ними. Датчик масової витрати повітря – переклад англійської назви mass airflow meter, MAF. У побуті, кажучи «витратомір», автолюбителі найчастіше мають на увазі ДМРВ.
Влаштування датчика масової витрати повітря
У світовій практиці у час застосовувався низку ДМРВ різної конструкції. Однак найпоширеніша у наш час конструкція – ДМРВ на основі нагрітого дроту. Другий достатньопоширений тип - витратоміри на основі флюгерної заслінки.
Датчик дмрв на основі нагрітого дроту
Чутливий елемент датчика встановлюється всередині патрубка, вбудованого в повітрозабірник, через який проходить повітря. Чутливий елемент датчика – дві тонкі платинові нитки, куди після включення запалювання подається електрострум. Під впливом електрики нитки нагріваються. При надходженні повітря нитки охолоджуються, та його опір змінюється. Блок керування двигуном відстежує зміни в опорі та інтерпретує їх як сигнал, що свідчить про зменшення або збільшення потоку повітря.
Деякі сучасні датчики масової витрати повітря забезпечені електронною системою самоочищення
Переваги датчика на основі нагрітого дроту порівняно з дмрв на основі з флюгерною заслінкою: швидка реакція на зміни потоку повітря; не створює перешкод повітряному потоку; має невеликі габарити; немає рухомих частин, нижча за вартість; датчик вимірює масу повітря, що проходить, а не об'єм (що важливо відповідно до теорії про ідеальну паливну суміш).
Недоліки: датчик сильно схильний до забруднення.
Датчик масової витрати повітря з флюгерною заслінкою
Датчик цього часто застосовувався наприкінці вісімдесятих – початку дев'яностих у період, коли найпоширенішою системою електронно-керованого упорскування був моноуприскування. Чутливим елементом датчика служила заслінка у впускному колекторі. Проходячи через заслінку, потік повітря відкриває її. На осі заслінки встановлений потенціометр, що змінює опір пропорційно куту повороту заслінки.
Взимку всі без винятку двигуни стають трохи потужнішими, тому що щільність холодного повітрязбільшується, і загальний потік повітря, що потрапляє в двигун, стає трохи важчим
Іноді датчики із заслінкою постачали регулювальним гвинтом для ручного налаштування паливоповітряної суміші. Налаштування дозволяло частині потоку проходити повз заслінку. Таким чином, можна було, продовжуючи вимірювати динамічні параметри потоку повітря, свідомо частково збідняти або збагачувати суміш залежно від середньої температури повітря в регіоні, висоти над рівнем моря і тп.
У порівнянні з сучасним дротяним дмрв, датчик із заслінкою має ряд недоліків:
заслінка обмежує потік повітря, відповідно знижується потужність двигуна;
точність вимірювань залежить від зносу рухомих механічних частин та контактів потенціометра;
за рахунок складності має більш високу вартість.
Спільним у конструкції датчиків є захисна сітка, що служить для згладжування потоку повітря.
Альтернативні конструкції ДМРВ
У деяких автомобілях компанії GM використовуються дмрв на основі холодного дроту. У цих датчиках вимірюється самоіндукція чутливого елемента, що виникає при зіткненні з потоком повітря, що проходить.
Витратоміри на основі явища зриву вихорів. Принцип дії ґрунтується на теорії фізика Теодора фон Кармана. У конструкції датчика цього вимірюється частота зриву вихорів, утворюють так звану "доріжку Кишені". Відповідно до теорії частота зриву прямо пропорційна швидкості потоку.
Найпоширеніший сучасний ДМРВ - датчик на основі розігрітого дроту.
Мембранний витратомір. Ультрасучасна конструкція, заснована на застосуванні найтоншої мембрани, поміщеної в потік повітря. На підвітряній та навітряній сторонах встановлені датчики температури. При русіавтомобіля підвітряна та навітряна сторони охолоджуються нерівномірно. Саме цю різницю оцінює блок керування.
Питання експлуатації ДМРВ
У більшості випадків, сучасні датчики дмрв виходять з ладу при значному пробігу або використанні автомобіля у важких кліматичних умовах, особливо якщо повітря сильно забруднене частинками пилу або бруду. У разі відступу від регламенту заміни повітряного фільтра бруд проникає в корпус датчика та осідає на нитках. Саме ця обставина часто стає причиною "відмови" датчика, хоча насправді його просто необхідно почистити, і працездатність відновиться в повному обсязі.
Навіть за умови своєчасної заміни повітряного фільтра чутливий елемент ДМРВ потребує періодичного чищення
Конструктори знайшли спосіб усунення незначних забруднень, який вимагає втручання з боку людини. У більшості датчиків є спеціальне реле, яке після включення запалювання, на кілька часток секунди запитує нитки датчика струмом високої напруги. Якщо частинки, що налипли на нього, мають органічну структуру, вони можуть просто згоріти або випаруватися. На жаль, при значному забрудненні система самоочищення безсила.
При виході з ладу датчика блок управління двигуном переходить в аварійний режим, що не дозволяє розвинути високу швидкість. На панелі приладів спалахує сигналізатор несправності двигуна "check engine". Визначити працездатність датчика можна, вимірявши ометром опір на роз'ємі, або підключивши сканер для комп'ютерної діагностики до комп'ютера автомобіля. Якщо опір є, нитки датчика, швидше за все, цілі, і можна спробувати очистити їх спеціальним засобом, а якщо його під рукою немає, скористатися очисникомкарбюраторів та невеликим ватним тампоном. Не рекомендується торкатися електронних компонентів датчика руками.