Экологические требования к современным двигателям внутреннего сгорания предполагают поддержание определенного (стехиометрического) соотношения воздуха и топлива в топливно-воздушной смеси на всех режимах работы. Только в этом случае каталитический нейтрализатор полностью удаляет вредные вещества в отработавших газах.
Расходомер воздуха
Для поддержания стехиометрического соотношения компонентов топливно-воздушной смеси требуется точная информация о количестве (расходе) всасываемого воздуха, которую предоставляет расходомер воздуха. Мерой расхода может выступать как объем, так и масса всасываемого воздуха. В зависимости от этого различают два способа определения расхода воздуха: механический и тепловой.
Механический способ основан на измерении объема воздуха пропорционального перемещению заслонки. Тепловой способ предполагает измерение массы воздуха в соответствии с изменением температуры чувствительного элемента.
Расходомер воздуха устанавливается во впускной системе между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой двигателя. Ведущим производителем расходомеров воздуха является фирма Bosch.
Механический расходомер воздуха
Механический расходомер воздуха использовался в системах распределенного впрыска Jetronic, а также объединенных системах впрыска и зажигания. В системе K-Jetronic расходомер воздуха обеспечивает количественное регулирование топливно-воздушной смеси и представляет собой напорный диск, механически соединенный с плунжером дозатора-распределителя.
В системе KE-Jetronic в механическую схему расходомера воздуха включен элемент электронного управления – потенциометр. Более совершенный механический расходомер устанавливался в системе L-Jetronic.
Конструктивно механический расходомер включает корпус с демпфирующей камерой, измерительную заслонку, возвратную пружину, демпфирующую заслонку, потенциометр и обводный канал с винтом качества.
Схема механического расходомера воздуха
Принцип работы расходомера воздуха построен на перемещении измерительной заслонки пропорционально величине потока воздуха. Измерительная заслонка, демпфирующая заслонка и потенциометр размещены на одной оси, обеспечивающей прямую связь между перемещением заслонки и изменением сопротивления потенциометра.
Конструктивно потенциометр выполнен в виде керамической подложки, на которую нанесены резисторные дорожки. К дорожкам прижат ползунок потенциометра. На потенциометр подается напряжение, изменяющееся в соответствии с сопротивлением. Изменение напряжения учитывается электронным блоком управления как объемная характеристика всасываемого воздуха. Для корректировки показаний расходомера в систему управления включен датчик температуры входящего воздуха.
В настоящее время механические расходомеры на двигатели внутреннего сгорания не устанавливаются.
Термоанемометрический расходомер воздуха
Более совершенными являются расходомеры воздуха, построенные на тепловом способе определения массового расхода воздуха, т. н. термоанемометрические расходомеры воздуха (от «анемо» - ветер). Они не имеют подвижных механических частей, характеризуются высоким быстродействием, точностью и в силу особенности конструкции не зависят от температуры воздуха.
Термоанемометрический расходомер воздуха (другое наименование – датчик массового расхода воздуха, ДМРВ) используется в современных системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей, в т.ч. в системе непосредственного впрыска топлива. Конструктивно расходомер воздуха включен в систему управления двигателем. В ряде систем управления двигателем расходомер воздуха не используется, а его функции выполняет датчик давления воздуха во впускном трубопроводе.
В зависимости от конструкции чувствительного элемента различают следующие виды термоанемометрических расходомеров:
проволочный (Hot Wire MAF Sensor);
пленочный (Hot Film Air Flow Sensor, HFM).
Основой проволочного термоанемометрического расходомера воздуха является чувствительный элемент – платиновая нагреваемая нить. Работа расходомера построена на поддержании постоянной температуры платиновой нити за счет нагрева электрическим током.
При движении потока воздуха через датчик чувствительный элемент охлаждается. Терморезистор увеличивает ток нагрева нити. Преобразователь напряжения преобразует изменение тока нагрева чувствительного элемента в выходное напряжение. Между выходным напряжением и массовым расходом воздуха существует нелинейная зависимость, которая учитывается блоком управления двигателем.
Для предотвращения загрязнения чувствительного элемента в работе проволочного расходомера предусмотрен режим самоочистки, при котором на неработающем двигателе платиновая нить кратковременно нагревается до температуры 1000°С.
Необходимо отметить, что в ходе эксплуатации расходомера толщина платиновой нити уменьшается, что приводит к снижению точности измерений.
Данного недостатка лишен расходомер купить в москве который пришел на смену проволочного датчика. Принцип действия пленочного расходомера аналогичен проволочному ДМРВ. Основное отличие заключается в конструкции чувствительного элемента.
Схема пленочного расходомера воздуха
Чувствительный элемент пленочного расходомера воздуха представляет собой кристалл кремния, на который нанесено несколько тонких платиновых слоев – резисторов: нагревательного резистора, двух терморезисторов, резистора датчика температуры воздуха.
Чувствительный элемент расположен в специальном воздушном канале, воздух в который поступает за счет разряжения. Высокая скорость потока предотвращает попадание в канал крупных частиц грязи и загрязнение чувствительного элемента. Конструкция воздушного канала позволяет определять массу как прямого, так и обратного (отраженного от закрытых клапанов) потока воздуха, что увеличивает точность измерения.
Нагревательный резистор поддерживает определенную температуру чувствительного элемента. По разнице температур на терморезисторах определяется масса всасываемого воздуха и направление воздушного потока. Выходным аналоговым сигналом расходомера является напряжение постоянного тока.
Вместо аналогового сигнала отдельные конструкции датчиков массового расхода воздуха генерируют цифровой сигнал, являющийся в системах управления более предпочтительным (не зависит от срока эксплуатации устройства и характеристик электрической цепи).
Сигналы пленочного расходомера используется блоком управления двигателем для определения следующих параметров:
бензиновые двигатели – время впрыска, количество впрыскиваемого топлива, момент зажигания, порядок работы системы улавливания паров бензина;
дизельные двигатели – время впрыска, порядок работы системы рециркуляции отработавших газов.
