Jak działa przepływomierz powietrza - poradnik

W silnikach spalinowych, w szczególności z zapłonem iskrowym, istotny jest skład mieszanki paliwowo-powietrznej. To między innymi od niego zależy, czy jednostka napędowa pracuje poprawnie i czy nie zużywa nadmiernej ilości paliwa.

Przepływ powietrza przez przepływomierz powietrza

Przepływ powietrza przez przepływomierz powietrza (fot. gazeo.pl)

Obecnie w samochodach stosuje się kilka rodzajów przepływomierzy. Dostarczają one informację o przepływie powietrza (ilościowym albo masowym) do sterownika silnika. Wszystko po to, aby mieszanka paliwowo-powietrzna była zbliżona do stechiometrycznej (na każdy kilogram paliwa przypada 14,7 kg powietrza).

Przepływomierz klapkowy (objętościowy)

Przepływomierz klapkowy spotykany jest w starszych konstrukcjach silników. Jest on zbudowany między innymi z potencjometru, czujnika temperatury powietrza, ruchomej klapki, sprężyny powrotnej, wycieraka, tłumika, zaworu zwrotnego i regulatora.

Klapkowy przepływomierz powietrza

Działanie

Jego działanie polega na wychylaniu się o pewien kąt ruchomej klapki połączonej z potencjometrem. Odbywa się to pod wpływem przepływającego strumienia powietrza. W układzie jest też druga klapka działająca jako tłumik. Spręża ona powietrze w komorze tłumiącej. Pracuje jako amortyzator, niwelując gwałtowne ruchy oraz zapobiega powstawaniu wibracji klapy pomiarowej. Informacja o kącie jej wychylenia jest zależna od wielkości natężenia przepływu, który pokonuje opór stawiany przez sprężynę powrotu. Następnie informacja przez oś przekazywana jest na ślizgacz potencjometru. Moduł mierzący wraz z wychyleniem się klapki pokazuje zmianę rezystancji i napięcia wyjściowego. Wskazania są proporcjonalne do wychyłu klapki, czyli do objętości powietrza. Warto dodać, że wartość zasysanego powietrza jest odwrotnie proporcjonalna do wartości napięcia potencjometru. Następnie informacja w postaci sygnału elektrycznego trafia do jednostki sterującej.

Schemat mechanicznego układu pomiarowego

W przesłonie spiętrzającej znajduje się zawór zwrotny. Otwiera się on, gdy następuje wzrost podciśnienia w kolektorze dolotowym. Jego zadaniem jest ochrona przesłony spiętrzającej, gdyby doszło do zapłonu mieszanki w kolektorze dolotowym. W układzie przepływomierza klapowego nie zapomniano o kanale bocznikowym. Jest on niezależny i ułatwia kontrolę biegu jałowego.

Rozróżnia się dwa typy opisywanych przepływomierzy. Pierwszy z nich podłączony jest do akumulatora, który pełni funkcję zasilacza. Podawane napięcie zmienia się od zera do aktualnego napięcia baterii wraz ze wzrostem kąta wychylenia się klapy. Drugi rodzaj na wejściu ma +5 V napięcia (zasilanie od komputera). Wartość ta maleje wraz ze wzrostem kąta wychyłu klapy.

Usterki

Przepływomierz klapkowy jest dość trwałą konstrukcją. Najczęściej usterki są wywołane przez instalację gazową montowaną w samochodzie. Awarie występowały, gdy tak zwany płomień zwrotny powodował gwałtowne, maksymalne zamknięcie klapy, a w efekcie jej rozsadzenie. Mimo możliwości jej posklejania rzadko kiedy udaje się ją przywrócić do stanu początkowego.

Zobacz również: Jak prawidłowo przewozić dzieci w samochodzie?

Przepływomierze masowe

Przepływomierze masowe są umieszczone w kolektorze dolotowym za filtrem powietrza. Pomiar natężenia przepływu odbywa się na zasadzie pomiaru natężenia prądu potrzebnego do utrzymania stałej temperatury platynowego drutu (na stałym poziomie około 120–130 stopni Celsjusza), który jest chłodzony opływającym powietrzem. Spadek temperatury jest mierzony przez termistor umieszczony obok drutu.

Tor pomiarowy przepływomierza

Aby utrzymać stałą temperaturę, układ zarządzający zwiększa natężenie prądu płynącego przez drucik. Napięcie zasilające przepływomierz jest jednocześnie napięciem wyjściowym dla sterownika silnika, który zarządza między innymi wtryskiem paliwa do kanału dolotowego bądź bezpośrednio do cylindra. Jeżeli do jednostki sterującej przekazywana jest informacja o zwiększeniu natężenia prądu, jest to jednoznaczne ze zwiększonym przepływem powietrza, a co za tym idzie z tym, jakie jest zapotrzebowanie na paliwo. Przepływomierz masowy wyposażony jest w dodatkowy termistor. Mierzy on temperaturę powietrza zasysanego. Ta informacja jest potrzebna do ustalenia jej wpływu na czujnik mierzący temperaturę drutu.

Masowy przepływomierz powietrza - działanie

W odróżnieniu od przepływomierzy klapkowych w tych mierzony jest wydatek masowy powietrza, a nie wydatek objętościowy. Do zalet tego rozwiązania można zaliczyć brak generowania dodatkowych oporów przepływu powietrza, a co za tym idzie — możliwość osiągnięcia większej mocy maksymalnej. Wadą jest czułość na zabrudzenia i uszkodzenia. Tego typu przepływomierze nie lubią brudu przenoszonego wraz z powietrzem. Mają też stosunkowo niską trwałość wynoszącą około 60 tys. km, jeżeli nieregularnie wymienia się filtr powietrza. Po przejechaniu takiego dystansu może zmieniać swoje parametry pracy.

Objawy awarii

Głównym objawem uszkodzenia przepływomierza jest nagła utrata mocy. Samochód zachowuje się tak, jakby silnik przełączył się w tryb awaryjny, nie miał mocy i nie przyspieszał. W niektórych pojazdach może włączyć się „Check engine”, mimo że utrata mocy nie będzie aż tak odczuwalna. Kolejne objawy to gwałtowny skok zużycia paliwa oraz niewłaściwy skład spalin.

Jak uniknąć awarii?

Przede wszystkim należy sukcesywnie wymieniać filtr powietrza (najlepiej na oryginalny) oraz w miarę możliwości czyścić układ (byle nie wodą!). Tuningowe filtry powietrza mają gorsze zdolności wychwytywania brudów przedostających się przez układ dolotowy. Dlatego zaleca się kupowanie atestowanych produktów i wymianę przynajmniej raz do roku. Niestety, przepływomierze masowe, w szczególności z gorącym drutem, są podatne na uszkodzenia w wyniku brudu.

Przepływomierz powietrza

Kolejnym powodem usterki może być uszkodzona instalacja gazowa. Przepływomierze nie tolerują tzw. strzałów w kolektorze dolotowym. Często uszkodzenie występuje po jednym strzale, a czasami po paru. Dlatego warto robić przeglądy instalacji LPG bądź CNG.

Trzecim powodem występowania usterek przepływomierza jest zbyt dynamiczna jazda po wodzie. Dotyczy to w głównej mierze samochodów terenowych. Zbyt szybkie wjechanie w kałużę może spowodować, że do elementu pomiarowego dostanie się mgiełka wodna. Może wówczas dojść do przepalenia drucika.

Czy zamienniki są lepsze?

Na rynku jest sporo zamienników masowych przepływomierzy. Dostępne są albo same wkładki, albo całe zestawy z obudowami. Niestety, różnice są znaczące. Już sama obudowa jest zrobiona z gorszego materiału. Jedna ze znanych polskich firm przeprowadziła badania porównawcze, które wykazały, że odchylenia charakterystyk od części oryginalnych dochodzą nawet do 40%. W efekcie dochodzi do obniżenia mocy, zwiększenia zużycia paliwa, podwyższenia emisji cząstek stałych (silniki Diesla), uszkodzenia katalizatora oraz niespełnienia norm emisji spalin.

Przepływomierz typu Vortex

Najbardziej skomplikowanym sposobem pomiaru masy przepływającego powietrza jest system o nazwie Vortex. Jego praca oparta jest na pomiarze ultradźwiękowym. W kolektorze dolotowym umieszcza się generator drgań, który wytwarza zawirowania. W miejscu ich powstawania montuje się nadajnik ultradźwiękowy wyposażony w mikrofon. Wytworzone przez generator zawirowania mają znaczący wpływ na kształt fali ultradźwiękowej.

Schemat działania ultradźwiękowego przepływomierza powietrza typu Vortex

Są one wychwytywane przez mikrofon. Amplituda jest niewielka w przypadku niskiego natężenia przepływu powietrza. Przyrost amplitudy jest proporcjonalny do wzrostu natężenia przepływu. Jest to związane z generacją większych zawirowań. Metoda pomiaru typu Vortex jest bardzo precyzyjna i, niestety, również o wiele bardziej skomplikowana od pozostałych opisanych. Wymaga ona rozbudowanych systemów pomiarowych oraz dodatkowego modułu obrabiającego i analizującego uzyskiwane dane.

Informacje dostarczane od przepływomierza do jednostki sterującej nie są wystarczającymi. Do poprawnej pracy jednostki napędowej potrzebne są takie informacje, jak położenie wału korbowego, temperatura silnika czy położenie przepustnicy.

Źródło: materiały własne

Zobacz więcej artykułów z serii: Układ wydechowy i dolotowy

Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Poradniki i mechanika:

Mercedes 190 W201 - jazda youngtimerem [cz. 16]. Praca nad felgami Diesel na gaz? Tak, to możliwe! Jak dobrać wycieraczki? - poradnik Jak wybrać i zamontować hak holowniczy – poradnik Usterki w silniku ZS, które mogą się zdarzyć zimą... Opony z kolcami – budowa, przeznaczenie, gdzie można ich używać Jak holować przyczepę – poradnik Zimowe wyjazdy autem na narty - kompendium wiedzy [poradnik] Jak wybrać łańcuchy śniegowe - poradnik Jak przewozić zwierzęta w samochodzie - poradnik Jak wymienić klocki hamulcowe - poradnik Paliwa zimowe dla silników ZS od strony technicznej Zestaw naprawczy czy koło zapasowe? - poradnik Lakierowanie na mokro - na czym polega? Silnik krokowy - budowa, zasada działania, funkcjonowanie Wyciągarki – budowa, działanie, obsługa Co jest niezbędne do off-roadu? Jak zamontować fotelik samochodowy? [poradnik] Rozrząd - rodzaje napędu Jak zamontować boks dachowy [poradnik] Paliwa zimowe – dlaczego warto je stosować? Alternator – budowa, usterki, sposób działania Kabriolet z dachem materiałowym czy metalowo-szklanym? - różnice techniczne Paliwa zimowe - czym właściwie są?

Popularne w tym tygodniu:

Wymieniłeś opony przed zużyciem bieżnika? Może dałeś się nabrać Jakość paliw: kontrole UOKiK w 2017 roku - niektóre stacje to pułapki Bardzo wysokie OC dla młodych kierowców. Jak można je obniżyć? Samochód jak miejski rower – sprawdziliśmy, jak działa wypożyczalnia na minuty Gdzie policja najczęściej sprawdza prędkość? Znaki zakazu (typ B) z opisem Niebezpieczne zachowania pasażerów - zaciągnięcie ręcznego i łapanie za kierownicę nie są najgorsze Tarcze hamulcowe lakierowane metodą UV. Skuteczny sposób na korozję Świece żarowe: kiedyś niezbędne zimą, dziś mogą sprawiać kłopoty latem Zakup auta ze skrzynią DSG: komfort obarczony ryzykiem W których krajach zapłacimy za przejazd autostradą (2017) Czy kierowcy są oszukiwani w sprawie opon? Sprawdzi to UOKiK