– diagnozowanie
Zasada działania silnika samochodowego oparta jest na spalaniu paliwa. Dla zapewnienia prawidłowości przebiegu tego procesu konieczne jest dostarczenie do komory spalania odpowiedniej ilości tlenu zawartego w zasysanym przez silnik powietrzu.
Zbliżone do idealnych warunki spalania występują przy tzw. stechiometrycznym składzie mieszanki paliwowo-powietrznej (na każdy kilogram paliwa przypada 14,7 kg powietrza).
W warunkach rzeczywistych (drogowych) ilość podawanego paliwa, a w związku z tym i skład mieszanki paliwowo-powietrznej ulega istotnym dla działania silnika zmianom. Wynika to z konieczności zapewnienia najbardziej optymalnego dla aktualnych warunków pracy silnika procesu spalania (różnice stosunków ilościowych paliwa do powietrza są bardzo duże - przy uruchamianiu silnika w temperaturach ujemnych potrzebne jest od 17 do 21 razy więcej paliwa niż w przypadku rozruchu nagrzanego silnika).
Najnowsza konstrukcja przepływomierzy stosowana we współczesnych pojazdach samochodowych.
W celu stworzenia właściwych warunków pracy silnika, uzyskania niskiego zużycia paliwa oraz spełniania norm dotyczących emisji szkodliwych substancji zawartych w spalinach, we współczesnych konstrukcjach silników samochodowych stosowane są elektroniczne systemy wtrysku paliwa, otrzymujące w czasie rzeczywistym informacje z wielu czujników. W systemach tego typu dobór składu mieszanki polega na określeniu ilości (masy) zasysanego w danym cyklu pracy przez silnik powietrza i przeliczeniu dawki paliwa niezbędnej do spalenia. Sterownik silnika po otrzymaniu informacji o chwilowej ilości i temperaturze zasysanego powietrza dobiera (z zapisanej w swojej pamięci tzw. mapy) czas otwarcia wtryskiwaczy, zapewniający podanie ilości paliwa niezbędnej do uzyskania w komorach spalania mieszanki o składzie stechiometrycznym. Pomiar ilości powietrza dostarczanego do komory spalania odbywa się w sposób pośredni w czasie rzeczywistym. Podawane do silnika powietrze przepływa przez czujnik, który chwilową wartość sygnału (odpowiadającą masie powietrza przypadającej na jeden cykl pracy) przedstawia w postaci elektronicznej (zmiany napięcia, natężenia prądu, zmiany oporności elementów mierzących lub częstotliwości sygnału).
W praktyce stosowane są różne sposoby pomiaru ilości powietrza zasysanego przez silnik. Wśród nich wymienić należy z pewnością:
- pomiar mechaniczno-elektryczny – ta metoda miała zastosowanie w starszych typach pojazdów samochodowych. Czujnik przepływu powietrza w tej metodzie ma postać przepustnicy zamykającej rurę dolotową, na osi której zamocowany jest potencjometr. Przepustnica wychyla się w zależności od intensywności przepływu powietrza. Obrót osi przepustnicy wywołuje zmianę oporności potencjometru. Przy tej metodzie konieczny jest dodatkowo ciągły pomiar temperatury powietrza opływającego czujnik, umożliwiający obliczenie jego gęstości w celu wprowadzenia poprawek do obliczania dawki paliwa;
- pomiar ciśnienia w kolektorze ssącym z jednoczesnym odczytem temperatury powietrza przepływającego w pobliżu czujnika ciśnienia;
- pomiar ultradźwiękowy – polegający na umieszczeniu w strumieniu przepływającego powietrza generatora drgań wywołującego drobne zawirowania (za generatorem znajduje się nadajnik ultradźwiękowy, a naprzeciwko niego umieszczany jest mikrofon). Natężenie przepływu powietrza i powodowane w zależności od niego jego zawirowania wywoływane przez generator mają bezpośredni wpływ na kształt fali ultradźwiękowej docierającej do mikrofonu (im większe natężenie przepływu powietrza, tym większa jest amplituda fali ultradźwiękowej);
- pomiar z wykorzystaniem elementu grzejnego – polegający na zastosowaniu czujnika elektronicznego odczytującego różnicę przepływu prądu w przewodniku oporowym omywanym przez powietrze w zależności od jego temperatury. Czujnik zawiera dwa zasilane elementy oporowe. Pierwszy mierzy temperaturę przepływającego powietrza i jest elementem odniesienia dla drugiego. Drugi jest dynamicznie rozgrzewany zasilającym go prądem i zależnie od natężenia przepływu powietrza zmienia on swoją temperaturę. Pomiar ilości powietrza sprowadza się do określenia wielkości prądu niezbędnego w danej chwili do utrzymania temperatury drugiego elementu oporowego na poziomie pierwszego. Wykorzystanie zasady pomiaru przepływu powietrza przy użyciu elementu grzejnego znalazło zastosowanie praktyczne w przepływomierzach:
- z gorącym drutem (HLM),
- z gorącą warstwą (HFM).
Przepływomierze z gorącym drutem posiadają wiele zalet, do których zaliczyć można:
- dokładny pomiar przepływającego powietrza,
- wystarczająco szybką reakcję na wahania strumienia powietrza,
- stosunkowo dobre przystosowywanie się do warunków eksploatacyjnych silnika,
- brak zużycia mechanicznego,
- poprawność pomiaru nawet przy różnicach temperatury zasysanego powietrza,
- możliwość montażu w dowolnym położeniu.
Tego typu rozwiązania konstrukcyjne przepływomierzy są w zasadzie odporne na jakiekolwiek usterki. Jedynym mankamentem tego rozwiązania jest delikatność żarnika oraz czułość pomiaru na nieszczelność kolektora dolotowego. Do wad zaliczyć trzeba również zakłócenia powstające przy dłuższym okresie eksploatacji, spowodowane osadzaniem się osadów na żarniku.
Przepływomierze z gorącą warstwą są udoskonaloną konstrukcją przepływomierzy z gorącym drutem. Stosowane są w nich płytki pomiarowe, dzięki którym to rozwiązanie ma kilka zalet w stosunku do wersji z gorącym drutem. Zaliczyć do nich można:
- większą miniaturyzację,
- mniejsze możliwości zanieczyszczenia,
- możliwość usunięcia osadów na etapie konserwacji.
Wśród tej grupy przepływomierzy wyróżnić można dodatkowo dwa ich typy:
- HFM2 – z płytką pomiarową umieszczoną centralnie w kanale dolotowym,
- HFM5 – z płytką umieszczoną w kanale bocznikującym. Ten rodzaj przepływomierza rozpoznaje dodatkowo kierunek przepływu powietrza.
W przypadku nieprawidłowego funkcjonowania przepływomierza wykonuje się następujące czynności diagnostyczne w celu wykrycia usterki:
- oględziny elementu pomiarowego,
- sprawdzenie złącza elektrycznego,
- pomiar rezystancji,
- pomiar napięcia,
- sprawdzenie podłączenia do sterownika,
- sprawdzenie sygnału masowego przepływu powietrza.
W celu określenia poprawności działania przepływomierza można porównać jego odczyty z:
- masą obliczoną na podstawie wartości objętości w zależności od prędkości obrotowej, uzyskanej z zapamiętanej w sterowniku charakterystyki po zmierzeniu ciśnienia i temperatury zasysanego powietrza,
- masą, której wartość jest funkcją prędkości obrotowej silnika i położenia przepustnicy, uzyskaną z mapy charakterystyk silnika zawartych w pamięci.
mgr Andrzej Kowalewski
Komentarze (0)