Przepływomierze HLM i HFM cz. 2.

Piotr Wróblewski

Do definiowania wielkości dawki wtryskiwanego paliwa, sterowania wartością kąta wyprzedzenia zapłonu i kontroli usuwania par paliwa ze zbiornika paliwa sterownik silnika wykorzystuje sygnał z przepływomierza powietrza.

Masowy przepływomierz powietrza jest zazwyczaj przepływomierzem z termoanemometrem warstwowym, który wykorzystujemy do ograniczania zadymienia (czarnego) przy pełnym obciążeniu silnika i pośredniej kontroli recyrkulacji spalin. Każdy przepływomierz powietrza jest zasilany napięciem 5 V dla układu elektronicznego. Układ podgrzewania jest zasilany napięciem pokładowym 12 V. Przesyłany sygnał z masowego przepływomierza powietrza do sterownika zależy od wydatku powietrza, wartość sygnału mieści się w przedziale od 1,0 V do 4,6 V.

Przed każdorazowym badaniem masowego przepływomierza powietrza powinniśmy sprawdzić napięcie zasilania 5 V, ponieważ często w pamięci diagnostycznej sterownika jest rejestrowany kod niesprawności świadczący o uszkodzeniu masowego przepływomierza powietrza w wyniku braku jego zasilnia, a nie jego rzeczywistego uszkodzenia, np. zanieczyszczenia, przepalenia drutu grzejnego lub pęknięcia obudowy. W ramach diagnostyki szczegółowej sprawdzamy wartość sygnału napięcia masowego przepływomierza powietrza w funkcji prędkości obrotowej silnika.

Badanie to można prowadzić na kilka sposobów. Przebieg napięcia sygnału można zmierzyć woltomierzem, ustawiając miernik uniwersalny na 20 DC. Na ekranie woltomierza pojawi się określona wartość napięcia – zazwyczaj na wyłączonym silniku, ale włączonym zapłonie, wynosi ok. 2,1 V. Po uruchomieniu silnika wartość ta powinna ulec zwiększeniu do około 2,3–2,6 V i jest w przybliżeniu stała – na biegu jałowym silnika. Po każdorazowym wciśnięciu pedału przyspieszania wartość ta powinna ulec zwiększeniu do około 3,0 V. Wartość napięcia wzrasta wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika. Jest to spowodowane zwiększonym przepływem powietrza do komory silnika. W przypadku silników doładowanych wartość ta ulega znacznym zmianom i charakterystyka ulega bardzo drastycznym zmianom podczas pracy silnika przy dużym obciążeniu i gwałtownych zmianach prędkości obrotowych silnika. Na ekranie woltomierza można odczytać wyłącznie zmianę wartości napięcia przy zmianie prędkości obrotowej silnika. Jednakże uchwycenie dokładnych przebiegów zmian wartości napięcia sygnału tym urządzeniem jest niemożliwe. Do takich pomiarów służy oscyloskop. Podczas tego badania należy podłączyć sondę pomiarową oscyloskopu do przewodu sygnału przepływomierza powietrza – wtyczka od sterownika musi być podłączona – sondę wprowadza się pomiędzy izolację przewodu przy wtyczce. Jeżeli dysponujemy oscyloskopem kilkukanałowym, np. 4-kanałowym CDIF/3, można dodatkowo pozostałe sondy pomiarowe kanałów podłączyć do pinu zasilania przepływomierza i pinu zasilania elementu grzejnego i sprawdzić stabilność dostarczanych napięć zasilających.

Podczas pomiaru oscyloskopowego można dokładnie ocenić zmianę wartości napięcia sygnału w czasie dla zmiennych warunków pracy silnika. Sygnał ten powinien być zmienny, ale ciągły, czyli nie powinien dążyć do 5 V i 0 V nawet przez krótkie okresy czasu. Taki stan świadczyłby o zaniku sygnału lub zwarciu przewodu sygnału do przewodu zasilania. Dodatkowo zachwiania wartości przebiegu napięcia sygnałowego mogą być wywołane nieszczelnością w układzie dolotowym, zanieczyszczeniem wnętrza przepływomierza powietrza lub nieprawidłową pracą zaworu EGR. Każdorazowo uzyskane wyniki powinniśmy porównać z danymi producenta lub poddać samodzielnej interpretacji, co wymaga odpowiedniej praktyki i doświadczenia. Czynności diagnostyczne można także przeprowadzić za pomocą diagnoskopu, np. KTS 530. W celu prawidłowej interpretacji wyników uzyskanych w ramach podanych charakterystyk powinniśmy porównać spójność obu charakterystyk w zakresie reakcji zmian prędkości obrotowej silnika i zmian jego obciążenia. Ponadto należy porównać uzyskane pomiary w badanych zakresach prędkości obrotowej silnika z danymi producenta. W przypadku odczytu charakterystyk sygnałowych za pomocą diagnoskopu mamy do czynienia z wartością przetworzoną przez sterownik silnika a wiec jednostką mg/cykl, a nie jednostką wyrażającą wartość napięcia w woltach. Przebiegi sygnałów przetworzonych powinny zmieniać się tak samo jak w przypadku zmian napięcia. Jest to jednak badanie nie bezpośrednio napięcia sygnałowego, a wartości przetworzonej, a więc należy wziąć poprawkę, że jeżeli sterownik silnika lub jego program sterujący są nieodpowiednie to – mimo poprawnego funkcjonowania przepływomierza – sygnał przetworzony będzie błędny. Dodatkową usterką wpływającą na nieprzewidzianą zmianę wartości napięcia sygnału jest niepoprawne zamocowanie przepływomierza do rury układu dolotowego. W tym przypadku w sterowniku pojawi się kod usterki świadczący o nieszczelności układu dolotowego silnika, co może być błędnie zinterpretowane i skutkować niepotrzebną wymianą części w układzie dolotowym, np. przewodów podciśnieniowych, rur układu dolotowego, obudowy filtra powietrza itp.

Przepływomierz masowy powietrza z termoanemometrem drutowym HLM, a) demontaż za pomocą klucza nasadowego korpusu od strony obudowy filtra powietrza, b) wymontowywanie czujnika z termoanemometrem drutowym z obudowy przepływomierza masowego powietrza, c) zdemontowany przepływomierz powietrza, d) montaż śruby mocującej opaski zaciskowej. © Piotr Wróblewski

Przepływomierz masowy powietrza z termoanemometrem drutowym HLM, a) demontaż za pomocą klucza nasadowego korpusu od strony obudowy filtra powietrza, b) wymontowywanie czujnika z termoanemometrem drutowym z obudowy przepływomierza masowego powietrza, c) zdemontowany przepływomierz powietrza, d) montaż śruby mocującej opaski zaciskowej.

Niesprawność przepływomierza najczęściej wynika ze zmniejszenia jego średnicy przepływu strug powietrza przez zanieczyszczenie siatki ochronnej cząstkami stałymi.

W silnikach doładowanych cząstki stałe przedostają się przez filtr powietrza i z dużą prędkością zderzają się we wnętrzu przepływomierza. Powoduje to uszkodzenie elementów elektroniki wewnętrznej. Zanieczyszczenie wewnętrznych elementów przepływomierza może wynikać z osadów filmu olejowego powstających na skutek nieszczelności układu tłokowo-korbowego, nieregularnej wymiany filtra powietrza lub nieszczelności rury dolotowej, prowadzącej z filtra powietrza do przepływomierza powietrza. Filtry powietrza o większym przepływie wymagają stosowania olejów nasączających. W wyniku wzrostu temperatury cząstki oleju mogą przedostawać się do wnętrza przepływomierza powietrza, powodując jego uszkodzenie.

Nieprawidłowy sygnał wyjściowy (napięciowy) przesyłany do sterownika silnika przez przepływomierz masowy powietrza może wynikać nie tylko z jego uszkodzenia mechanicznego, ale również z niesprawności innych podzespołów pomiarowych i wykonawczych silnika, np. turbosprężarki, zaworów wentylacji zbiornika paliwa i zaworu recyrkulacji spalin. Niesprawność przepływomierza masowego powietrza rejestrowane w pamięci sterownika silnika pod postacią kodów usterek mogą mieć różne oznaczenia.

Wynik pomiaru zmian napięcia sygnału z przepływomierza powietrza w zakresie od 1000 do 2500 obr./min. © Piotr Wróblewski

Wynik pomiaru zmian napięcia sygnału z przepływomierza powietrza w zakresie od 1000 do 2500 obr./min.

Odczyt kodu usterek (kody diagnostyczne znormalizowane EOBD).

  • Obwód masowego i objętościowego przepływomierza powietrza: P0100 – wadliwe działanie, P0101 – nieprawidłowy zakres wartości sygnału, P0102 – za niska wartość sygnału wejściowego, P0103 – za wysoka wartość sygnału wejściowego, P0104 – przerwa w obwodzie.
  • Obwód czujnika temperatury powietrza (w przepływomierzu powietrza): P0110 – wadliwe działanie, P0111 – nieprawidłowy zakres wartości sygnału, P0112 – za niska wartość sygnału wejściowego, P0113 – za wysoka wartość sygnału wejściowego, P0114 – przerwa w obwodzie.
  • Skład mieszanki paliwowo-powietrznej: P0169 – wartość nieprawidłowa.
  • Korekcja dawki paliwa dla bloku cylindrów 1: P0170 – nieprawidłowa korekcja.
  • Mieszanka paliwowo-powietrzna dla bloku cylindrów 1: P0171 – mieszanka za uboga, P0172 – mieszanka za bogata.
  • Korekcja dawki paliwa dla bloku cylindrów 2: P0173 – nieprawidłowa korekcja.
  • Mieszanka paliwowo-powietrzna dla bloku cylindrów 2: P0174 – mieszanka za uboga, P0175 – mieszanka za bogata.
  • Układ recyrkulacji spalin: P0400 – nieprawidłowy przepływ spalin, P0401 – za małe natężenie przepływu, P0402 – za duże natężenie przepływu, P0403 – wadliwe działanie układu, P0404 – nieprawidłowy zakres wartości sygnałów.
  • Obwód czujnika A zaworu recyrkulacji spalin: P0405 – za niska wartość sygnału, P0406 – za wysoka wartość sygnału, P0409 – wadliwe działanie.
  • Obwód czujnika B zaworu recyrkulacji spalin: P0407 – za niska wartość sygnału, P0408 – za wysoka wartość sygnału.
  • Układ dotłaczania powietrza dodatkowego: P0410 – wadliwe działanie, P0411 – nieprawidłowe natężenie przepływu.

Uszkodzenie przepływomierza powietrza (głównego czujnika obciążenia silnika) wywołuje przejście głównego sterownika silnika w tryb pracy awaryjnej. Sygnał potrzebny do regulacji stanów pracy silnika pobierany jest z czujnika położenia przepustnicy, np. podczas sterowania układem usuwania par paliwa ze zbiornika. Po stwierdzeniu uszkodzenia masowego przepływomierza powietrza należy go wymontować z układu dolotowego silnika, sprawdzając wzrokowo stan obudowy zewnętrznej pod względem uszkodzeń mechanicznych, np. pęknięć lub odkształceń. Gdy stan zewnętrzny obudowy nie wskazuje na niesprawność mechaniczną, a złącze wtykowe oraz połączenia wszystkich przewodów w złączu wtykowym są poprawne (brak przerw i zwarć), należy wymienić cały zespół przepływomierza na nowy lub poddać go regeneracji.

Wymiana przepływomierza masowego powietrza HLM i HFM z czujnikiem temperatury powietrza:

  • odłączyć przewód (–) masowy akumulatora, przy wyłączonym zapłonie,
  • odkręcić śruby mocujące wlot powietrza za pomocą klucza nasadkowego lub śrubokręta,
  • zdjąć opaskę zaciskową,
  • odłączyć rurę dolotową z tworzywa sztucznego podłączoną do wlotu zespołu filtra powietrza, w którym umieszczony jest przepływomierz,
  • oczyścić zespół filtra powietrza, w razie konieczności wymienić filtr,
  • odłączyć złącze wtykowe (elektryczne) od przepływomierza powietrza,
  • za pomocą klucza nasadkowego wymontować przepływomierz,
  • zlokalizować czujnik temperatury powietrza; używając nasadki torx, odkręcić wszystkie śruby,
  • wymontować czujnik temperatury powietrza, podtrzymując rurę obudowy przepływomierza powietrza,
  • porównać czujnik temperatury powietrza z nowym, pod względem budowy zewnętrznej i oznaczeń,
  • trzymając czujnik temperatury powietrza za złącze (nie dotykając zespołów elektronicznych), włożyć go do rury
  • wewnętrznej (przepływowej). Czujnik łączony jest na wcisk, dlatego podczas montażu należy uważać na prawidłowość wtyku i siłę nacisku,
  • sprawdzić stan wewnętrznych elementów przepływomierza powietrza, np. stopień zanieczyszczenia siatki ochronnej od strony dolotu,
  • podczas montażu należy założyć nowy pierścień uszczelniający,
  • nałożyć siatkę ochronną i pierścień uszczelniający na obudowę przepływomierza masowego powietrza,
  • po wykonaniu wymiany czujnika zamontować zespół przepływomierza do obudowy zespołu filtra powietrza,
  • podłączyć złącze wtykowe (elektryczne) do przepływomierza,
  • podłączyć rurę dolotową do rury wlotu zespołu filtra powietrza,
  • zamontować opaskę zaciskową,
  • dokręcić śruby mocujące opaskę zaciskową momentem 20 Nm,
  • dokręcić śruby mocujące wlotu powietrza za pomocą klucza nasadkowego lub śrubokręta,
  • wykasować kod usterki z pamięci diagnostycznej sterownika silnika,
  • sprawdzić szczelność połączenia przy pracującym silniku.

W celu zwiększenia mocy i momentu obrotowego silnika można zmodyfikować przepływomierz masowy powietrza, stosując filtr powietrza o większym przepływie, np. stożkowy. Można go wpiąć za pomocą adaptera przystosowanego do złącza rury dolotowej prowadzącej do zespołu obudowy filtra powietrza. Jeżeli obudowa przepływomierza powietrza w części siatki ochronnej i pierścienia mocującego nie ma złącza dopasowanego do fabrycznej osłony filtra powietrza, wówczas można ją usunąć za pomocą szlifierki. Należy pamiętać, że średnica rury dolotowej nowego filtra powietrza musi być zgodna ze średnicą rury dolotowej przepływomierza masowego powietrza. Po odcięciu fabrycznej końcówki rury dolotowej przepływomierza powietrza należy za pomocą szlifierki kątowej wyrównać powierzchnię obrabianą. Dodatkowo zaleca się użycie płótna ściernego o małej granulacji. Obrabianą powierzchnię należy oczyścić z wszelkich zanieczyszczeń, np. cząstek stałych, pyłu i innych substancji. Nałożyć na obrobioną końcówkę rury dolotowej przepływomierza końcówkę filtra powietrza, użyć środka smarnego (w przypadku dopasowanego połączenia). W razie konieczności połączenie uszczelnić uszczelniaczem silikonowym (w przypadku silników niedoładowanych). Przepływomierz masowy powietrza można poddać regeneracji, która polega na oczyszczeniu siatki ochronnej i elementów wewnętrznych alkoholem izopropylowym i sprężonym powietrzem w sprayu. Powierzchnię wewnętrzną pokrytą osadem oczyścić pędzelkiem z elastycznego włosia. Po usunięciu osadów, pyłów i zanieczyszczeń stałych przepływomierz masowy powietrza pozostawić do osuszenia na ok. 30 minut. Po upływie tego czasu można ponownie zamontować element w kanale dolotowym silnika.

O Autorze

Piotr Wróblewski

Pracownik naukowy WSKM Konin

Tagi artykułu

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę