Jak działa przepływomierz powietrza - poradnik

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.