Przepływomierze masowe powietrza (MAF) – zasada działania i usterki

Ewolucja przepływomierza postępowała wraz z ewolucją układu zasilania i dziś jest to już tylko nieduży czujnik, który potrafi zmierzyć ilość powietrza wpadającego do silnika. Jak ważną rolę pełni, jak działa oraz co się dzieje gdy nie działa?

Przepływomierz mierzy ilość powietrza wpadającego do silnika, ale po co to robi? Jeżeli rozumiecie zasadę działania silnika spalinowego, doskonale wiecie, że podstawowym paliwem jest… powietrze. Tak jest, to właśnie powietrza silnik zużywa znacznie więcej niż benzyny czy oleju napędowego.

Na szczęście otrzymujemy je za darmo z atmosfery. To dlatego przepustnica, którą otwiera się pedałem gazu w rzeczywistości nie dawkuje ilości paliwa wpływającego do cylindrów, ale powietrza. To właśnie od ilości powietrza, które można wcisnąć w komory spalania zależy moc silnika, dlatego też istnieją dwie podstawowe metody uzyskania wzrostu mocy silnika: większa jego pojemność lub doładowanie.

Zauważcie, że każda z tych metod polega na dostarczeniu silnikowi większej ilości powietrza, a nie paliwa. Oczywiście to pociąga za sobą zwiększenie zapotrzebowania na paliwo, a wszystko dzięki przepływomierzowi.

Generalnie stosunek powietrza do paliwa, czyli mieszanka stechiometryczna jaką jest w stanie spalić silnik wynosi około 14,7 (tzw. współczynnik lambda), choć oczywiście zmienia się on nieznacznie w zależności od warunków pracy, a także konstrukcji silnika.

14,7 kg powietrza przypadające na kilogram paliwa musi być względnie stałe, czego pilnuje komputer sterujący pracą silnika. Skąd jednak wie, ile powietrza w danej chwili wpada do silnika i ile paliwa musi podać przez wtryskiwacze, by było go w sam raz. Tę informację dostarcza właśnie przepływomierz.

Obecnie konstruktorzy stosują zwykle jeden, najlepszy i najbardziej sprawdzony oraz precyzyjny rodzaj przepływomierza, tak zwany sensor MAF. Najczęściej spotykanym tego typu czujnikiem jest plug-in hot wire umieszczony w kanale dolotowym za filtrem powietrza, a przed przepustnicą.

Składa się z opornika grzejnego, opornika pomiarowego temperatury powietrza dolotowego, czujnika temperatury powietrza wlotowego i obwodu sterującego. Głównym elementem roboczym jest opornik grzejny rozgrzewany przez obwód sterujący do stałej temperatury i chłodzony przepływającym powietrzem, biegnącym z filtra powietrza.

Utrzymuje on stałą temperaturę mimo zmian zachodzących w ilości oraz temperaturze wpadającego na niego powietrza. Zmiany wartości prądu potrzebnego do rozgrzania go i zmiany oporności na elemencie grzejnym to po przetworzeniu na napięcie w obwodzie sterowania, informacja dla komputera sterującego pracą silnika.

Im więcej prądu potrzeba do rozgrzania opornika, tym więcej powierza przepływa przez kanał dolotowy – tak wygląda prosta zależność. Obok opornika pracuje również czujnik temperatury powietrza, który dostarcza do ECU informację przetwarzaną na wartość gęstości powietrza.

Przepływomierz MAF zwykle nie psuje się nagle, zużywa się z czasem, więc trudno zauważyć jego awarię. Objawem, który zawsze może wskazywać na jego nieprawidłową pracę jest nierówna praca silnika, taka jak szarpanie, gaśnięcie, problem z płynnym przyspieszaniem, wahania obrotów na biegu jałowym czy problem z jego rozruchem.

Często na desce rozdzielczej zapala się kontrolka silnika. Z uszkodzonym przepływomierzem zwykle da się jechać, ECU dawkuje wówczas standardową, uśrednioną dawkę paliwa, ale jego zużycie będzie wyższe niż podczas pracy ze sprawnym przepływomierzem.

Nie zawsze przepływomierz wykazuje nieprawidłowości z powodu uszkodzenia czy zużycia, a często dochodzi do jego zabrudzenia. Niestety zwykłe jego wyczyszczenie, nawet dokładne, nie eliminuje problemów na dłuższy czas. Zasada jest prosta – jeżeli nie działa prawidłowo, najlepiej od razu go wymienić, tak jak na przykład zawór EGR, którego czyszczenie też pomaga zazwyczaj na krótko.

Warto przed wymianą sprawdzić, czy nie chodzi o pośrednie przyczyny nieprawidłowości. Niekiedy nieszczelności w układzie dolotowym czy nieprawidłowo zainstalowany filtr powietrza dają oznaki takie jak zepsuty przepływomierz. Czasami wystarczy tylko wymienić zabrudzony filtr powietrza, by wszystko wróciło do normy.

Przepływomierze są niezwykle wrażliwe na czystość powietrza, którego masę mierzą – stosowanie filtrów o zwiększonej przepustowości (np. sportowych), zwiększenie interwałów wymiany lub korzystanie z filtrów niskiej jakości z pewnością przekłada się na trwałość przepływomierza. Obecność oleju w układzie dolotowym (np. przy zużytej turbosprężarce) również wpływa negatywnie na kondycję przepływomierza. Szczególnie niebezpieczne są tzw. strzały w kolektor w samochodach z instalacją gazową – w takiej sytuacji przepływomierz bardzo często ulega natychmiastowemu zniszczeniu. Czytając fora internetowe często można zaobserwować porady typu "wyczyść przepływkę" – jest to rozwiązanie doraźne i chwilowe. Jeżeli już czyścimy przepływomierz warto to tego użyć dedykowanych preparatów.