Czym jest przepływomierz samochodowy?
Czujnik przepływu powietrza, znany również jako przepływomierz powietrza, jest jednym z najważniejszych czujników w silnikach z elektronicznym wtryskiem paliwa. Przetwarza on przepływ zasysanego powietrza na sygnał elektryczny i przesyła go do elektronicznej jednostki sterującej (ECU), która jest jednym z podstawowych sygnałów do określania wtrysku paliwa i czujnikiem mierzącym przepływ powietrza zasysanego do silnika.
W elektronicznie sterowanym układzie wtrysku paliwa, czujnik mierzący ilość powietrza zasysanego przez silnik, czyli czujnik przepływu powietrza, jest jednym z ważnych elementów decydujących o dokładności sterowania układem. Przy dokładności sterowania stosunkiem powietrza do paliwa (A/F) powietrza i mieszanki zasysanej przez silnik, określonej jako ±1,0, dopuszczalny błąd układu wynosi ±6% do 7%. Po rozłożeniu tego dopuszczalnego błędu na każdy element układu, dopuszczalny błąd czujnika przepływu powietrza wynosi ±2% do 3%.
Stosunek maksymalnego do minimalnego przepływu powietrza dolotowego silnika benzynowego (maks./min.) wynosi 40 do 50 w układzie wolnossącym i 60 do 70 w układzie turbodoładowanym. W tym zakresie czujnik przepływu powietrza powinien zapewniać dokładność pomiaru na poziomie ±2 do 3%. Czujnik przepływu powietrza stosowany w elektronicznie sterowanym układzie wtrysku paliwa powinien nie tylko zapewniać dokładność pomiaru w szerokim zakresie, ale także charakteryzować się doskonałą odpowiedzią pomiarową, umożliwiać pomiar pulsacyjnego przepływu powietrza, a przetwarzanie sygnału wyjściowego powinno być proste.
Ze względu na różne charakterystyki czujnika przepływu powietrza, układ sterowania paliwem dzieli się na układ sterowania typu L, który bezpośrednio mierzy objętość dolotową, oraz układ sterowania typu D, który pośrednio mierzy objętość dolotową w oparciu o metodę pomiaru objętości dolotowej. Objętość dolotowa jest mierzona pośrednio na podstawie podciśnienia w kolektorze dolotowym i prędkości obrotowej silnika. W trybie sterowania typu D pamięć ROM mikrokomputera zapisuje wstępnie objętość dolotowego powietrza w różnych stanach, wykorzystując jako parametry prędkość obrotową silnika i ciśnienie w rurze dolotowej. Na podstawie ciśnienia dolotowego i prędkości obrotowej zmierzonych w każdym stanie pracy, a także odnosząc się do objętości dolotowej zapisanej w pamięci ROM, mikrokomputer może obliczyć zużycie paliwa. Przepływomierz powietrza stosowany w układzie sterowania typu L jest zasadniczo taki sam, jak w ogólnym przemysłowym czujniku przepływu. Może on jednak dostosować się do trudnych warunków panujących w pojazdach, ale musi również reagować na gwałtowne zmiany przepływu po naciśnięciu pedału przyspieszenia oraz musi precyzyjnie wykrywać nierównomierny przepływ powietrza spowodowany kształtem kolektora dolotowego przed i za czujnikiem.
Pierwotny elektroniczny system sterowania wtryskiem paliwa nie wykorzystywał mikrokomputerów. Zamiast tego był to układ analogowy. W tamtym czasie stosowano czujnik przepływu powietrza typu zaworowego, ale wraz z zastosowaniem mikrokomputerów do sterowania wtryskiem paliwa pojawiło się również kilka innych typów czujników przepływu powietrza.
Budowa czujnika przepływu powietrza typu zaworowego.
Czujnik przepływu powietrza typu zaworowego jest montowany w silniku benzynowym, pomiędzy filtrem powietrza a przepustnicą. Jego funkcją jest pomiar objętości powietrza dolotowego silnika i przetwarzanie wyników pomiaru na sygnały elektryczne, które są następnie przesyłane do mikrokomputera. Czujnik ten składa się z dwóch części: przepływomierza powietrza i potencjometru.
Przyjrzyjmy się najpierw działaniu czujnika przepływu powietrza. Powietrze zasysane przez filtr powietrza przepływa w kierunku zaworu. Zawór zatrzymuje się w położeniu, w którym objętość wlotowa jest równoważona przez sprężynę powrotną. Oznacza to, że stopień otwarcia zaworu jest wprost proporcjonalny do objętości wlotowej. Na obrotowym wałku zaworu zamontowany jest również potencjometr. Ramię przesuwne potencjometru obraca się synchronicznie z zaworem. Spadek napięcia na oporze ślizgowym jest wykorzystywany do przekształcenia stopnia otwarcia płytki pomiarowej na sygnał elektryczny, który jest następnie wprowadzany do układu sterowania.
Czujnik przepływu powietrza Kaman vortex
Aby przezwyciężyć wady czujnika przepływu powietrza typu zaworowego, tj. rozszerzyć zakres pomiarowy, zapewniając jednocześnie dokładność pomiaru i eliminując styki ślizgowe, opracowano mały i lekki czujnik przepływu powietrza, a mianowicie czujnik przepływu powietrza Karmana typu wirowego. Wir Karmana to zjawisko fizyczne. Metoda detekcji wiru i elektroniczny układ sterowania nie mają żadnego wpływu na dokładność detekcji. Powierzchnia kanału powietrznego i zmiana wielkości kolumny generującej wir determinują dokładność detekcji. Ponadto, ponieważ wyjściem tego typu czujnika jest sygnał elektroniczny (częstotliwościowy), podczas wprowadzania sygnałów do układu sterowania można pominąć przetwornik analogowo-cyfrowy. Zatem, w istocie, czujnik przepływu powietrza Karmana typu wirowego jest sygnałem nadającym się do przetwarzania mikrokomputerowego. Czujnik ten ma trzy następujące zalety: wysoką dokładność pomiaru, możliwość generowania sygnałów liniowych oraz proste przetwarzanie sygnału. Wydajność nie zmienia się nawet po długotrwałym użytkowaniu. Ponieważ służy on do pomiaru objętościowego natężenia przepływu, nie ma potrzeby korygowania temperatury i ciśnienia atmosferycznego.
Po wygenerowaniu wiru Karmana zmienia się on wraz ze zmianą prędkości i ciśnienia. Podstawową zasadą detekcji przepływu jest wykorzystanie zmian prędkości w nim zachodzących. Sygnały są falami prostokątnymi i sygnałami cyfrowymi. Im większa objętość wlotowa, tym wyższa częstotliwość wiru Karmana i tym wyższa częstotliwość sygnału wyjściowego czujnika przepływu powietrza.
Kompensujący temperaturę i ciśnienie czujnik przepływu powietrza jest głównie używany do pomiaru przepływu różnych mediów w rurociągach przemysłowych, takich jak gaz, ciecz, para itp. Jego cechy obejmują niskie straty ciśnienia, szeroki zakres pomiarowy, wysoką precyzję i jest prawie niezależny od parametrów takich jak gęstość cieczy, ciśnienie, temperatura i lepkość podczas pomiaru objętościowego natężenia przepływu w warunkach roboczych. Brak ruchomych części mechanicznych zapewnia wysoką niezawodność i niskie wymagania konserwacyjne. Parametry urządzenia mogą pozostać stabilne przez długi czas. Urządzenie to wykorzystuje piezoelektryczne czujniki naprężenia, które są wysoce niezawodne i mogą pracować w zakresie temperatur roboczych od -10°C do +300°C. Posiada zarówno analogowe sygnały standardowe, jak i cyfrowe sygnały wyjściowe impulsów, co ułatwia współpracę z systemami cyfrowymi, takimi jak komputery. Jest to stosunkowo zaawansowany i idealny pomiar natężenia przepływu.
Największą zaletą czujników przepływu powietrza jest to, że współczynnik instrumentu nie jest zależny od właściwości fizycznych mierzonego medium i można go rozszerzyć z jednego typowego medium na inne. Jednakże, ze względu na znaczną różnicę w zakresach natężenia przepływu cieczy i gazów, zakresy częstotliwości również znacznie się różnią. W układzie wzmacniacza przetwarzającego sygnały wirowe, pasmo przenoszenia filtru jest różne, podobnie jak parametry układu. Dlatego ten sam parametr układu nie może być użyty do pomiaru różnych interfejsów.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej, czytaj dalej inne artykuły na tej stronie!
Jeśli potrzebujesz takich produktów, skontaktuj się z nami.
Zhuo Meng Shanghai Auto Co., Ltd. jest zobowiązana do sprzedaży MG&MAXUSczęści samochodowe mile widziane kupić.
