Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ)

 Датчик массового расхода воздуха (ДМРВ или MAF) - одно из ключевых устройств системы сбора телеметрических данных современного автомобиля. Его без преувеличения можно назвать основным датчиком, от показаний которого зависит пропорция бензина или дизтоплива в составе топливо-воздушной смеси.

Как используется сигнал ДМРВ

Сигнал, полученный с датчика, используется электронным блоком управления двигателем. Его сигнал, в сочетании с сигналами других датчиков, к примеру, лямбда-зонда, преобразуется в цифровые данные для вычисления объема топлива, которое необходимо впрыснуть в камеру сгорания для того, чтобы получить так называемое стехиометрическое соотношение бензина и воздуха при работе двигателя под определенной нагрузкой.

Ни один другой датчик на двигателе не может похвастаться таким богатством имен: MAF, ДМРВ, расходомер...

Датчик массового расхода воздуха - важный компонент системы распределенного впрыска. Начало его массового применения совпадает по времени с появлением на рынке электроники недорогих микропроцессоров. General Motors (GM) стала первой автомобильной компанией, которая применила датчик дмрв на основе нагретой проволоки.

Управляемые компьютерной программой системы впрыска стали появляться в серийных автомобилях в начале восьмидесятых, и датчик массового расхода появился вместе с ними. Датчик массового расхода воздуха – перевод английского названия mass airflow meter, MAF. В обиходе, говоря «расходомер», автолюбители чаще всего имеют в виду ДМРВ.

Устройство датчика массового расхода воздуха

В мировой практике в разное время применялся целый ряд ДМРВ различной конструкции. Однако самая распространенная в наше время конструкция – ДМРВ на основе нагретой проволоки. Второй достаточно распространенный тип – расходомеры на основе флюгерной заслонки.

Датчик дмрв на основе нагретой проволоки

Чувствительный элемент датчика устанавливается в середине патрубка, встроенного в воздухозаборник, через который проходит воздух. Чувствительный элемент датчика – две тонкие платиновые нити, на которые после включения зажигания подается электроток. Под воздействием электричества нити нагреваются. При поступлении воздуха нити охлаждаются, и их сопротивление меняется. Блок управления двигателем отслеживает изменения в сопротивлении и интерпретирует их как сигнал, свидетельствующий об уменьшении или увеличении потока воздуха.

Некоторые современные датчики массового расхода воздуха снабжены электронной системой самоочистки

Достоинства датчика на основе нагретой проволоки по сравнению с дмрв на основе с флюгерной заслонки: быстрая реакция на изменения потока воздуха; не создает препятствий воздушному потоку; имеет небольшие габариты; нет движущихся частей, ниже стоимость; датчик измеряет массу проходящего воздуха, а не объем (что важно в соответствии с теорией об идеальной топливной смеси).

Недостатки: датчик сильно подвержен загрязнению.

Датчик массового расхода воздуха с флюгерной заслонкой

Датчик этого типа часто применялся в конце восьмидесятых – начале девяностых в период, когда наиболее распространенной системой электронно-управляемого впрыска был моновпрыск. Чувствительным элементом датчика служила заслонка во впускном коллекторе. Проходя через заслонку, поток воздуха приоткрывает ее. На оси заслонки установлен потенциометр, изменяющий сопротивление пропорционально углу поворота заслонки.

Зимой все без исключения двигатели становятся чуть-чуть мощнее, так как плотность холодного воздуха увеличивается, и общий поток воздуха, попадающий в двигатель, становится немного тяжелее

Иногда датчики с заслонкой снабжали регулировочным винтом для ручной настройки топливовоздушной смеси. Настройка позволяла части потока проходить мимо заслонки. Таким образом можно было, продолжая измерять динамические параметры потока воздуха, заведомо частично обеднять либо обогащать смесь в зависимости от средней температуры воздуха в регионе, высоты над уровнем моря и тп.

В сравнении с современным проволочным дмрв, датчик с заслонкой обладает рядом недостатков:

заслонка ограничивает поток воздуха, соответственно снижается мощность двигателя;

точность измерений зависит от износа подвижных механических частей и контактов потенциометра;

за счет сложности обладает более высокой стоимостью.

Общим в конструкции датчиков является защитная сетка, служащая для сглаживания потока воздуха. 

Альтернативные конструкции ДМРВ

В некоторых автомобилях компании GM используются дмрв на основе «холодной проволоки». В этих датчиках измеряется самоиндукция чувствительного элемента, возникающая при соприкосновении с проходящим потоком воздуха.

Расходомеры на основе явления срыва вихрей. Принцип действия основан на теории физика Теодора фон Кармана. В конструкции датчика этого типа измеряется частота срыва вихрей, образующих так называемую "дорожку Кармана". Согласно теории частота срыва прямо пропорциональна скорости потока.

Самый распространенный современный ДМРВ - датчик на основе разогретой проволоки

Мембранный расходомер. Ультрасовременная конструкция, основанная на применении тончайшей мембраны, помещенной в поток воздуха. На подветренной и наветренной сторонах установлены датчики температуры. При движении автомобиля подветренная и наветренная стороны охлаждаются неравномерно. Именно эту разницу оценивает блок управления.

Вопросы эксплуатации ДМРВ

В большинстве случаев, современные датчики дмрв выходят из строя при значительном пробеге или использовании автомобиля в тяжелых климатических условиях, особенно, в случае если воздух сильно загрязнен частицами пыли или грязи. В случае отступления от регламента замены воздушного фильтра грязь проникает в корпус датчика и оседает на нитях. Именно это обстоятельство часто становится причиной «отказа» датчика, хотя на деле его просто необходимо почистить, и работоспособность восстановится в полном объеме.

Даже при условии своевременной замены воздушного фильтра чувствительный элемент ДМРВ нуждается в периодической чистке

Конструкторы нашли способ устранения незначительных загрязнений, не требующий вмешательства со стороны человека. В большинстве датчиков имеется специальное реле, которое после включения зажигания, на несколько долей секунды запитывает нити датчика током высокого напряжения. Если налипшие на него частицы имеют органическую структуру, они могут просто сгореть или испариться. К сожалению, при значительном загрязнении система самоочистки бессильна.

При выходе из строя датчика, блок управления двигателем переходит в аварийный режим, не позволяющий развить высокую скорость. На панели приборов загорается сигнализатор неисправности двигателя «check engine». Определить работоспособность датчика можно, измерив омметром сопротивление на разъеме, либо подключив сканер для компьютерной диагностики к компьютеру автомобиля. Если сопротивление есть, нити датчика, скорее всего, целы, и можно попытаться очистить их специальным средством, а если его под рукой нет, воспользоваться очистителем карбюраторов и небольшим ватным тампоном. Касаться электронных компонентов датчика руками не рекомендуется.