Измерители расхода воздуха

Являются неотъемлемой частью большинства систем впрыска топлива в двигатель. Наибольшее распространение получили механические и термоанемометрические измерители расхода воздуха. Первые работают за счет преобразования давления потока на чувствительный элемент в электрический сигнал, вторые – за счет отбора теплоты потоком воздуха от разогретой спирали, что приводит к изменению ее сопротивления.

В измерителе расхода, представленном на рис. 1, воздушный поток действует на измерительную заслонку 2, закрепленную на оси в специально спрофилированном канале.

Поворот ползуна 12 производится измерительной заслонкой 2 (у них общая ось вращения), и далее с помощью резистивного слоя 5 преобразуется в напряжение, пропорциональное расходу воздуха. Зачастую потенциометр представляет собой ползун 12, перемещающийся по прерывистой контактной дорожке, к которой припаяна цепочка резисторов.

Воздействие воздушного потока на заслонку 2, имеющую прямоугольную форму, уравновешивается пружиной 11. Пластина демпфера 4, неподвижно соединенная с измерительной заслонкой 2, при повороте последней сжимает или расширяет воздух, находящийся в демпферной камере 3. При этом воздух из камеры 3 протекает через зазоры между пластиной 4 и стенками камеры 3, чем достигается сглаживание колебаний, вызванных пульсацией воздушного потока. В тело расходомера встроен датчик температуры 7, а в его верхней части имеется байпасный (обводной) канал 1, проходное сечение которого изменяется регулировочным винтом 6, служащим для регулировки не учитываемого расходомером дополнительного количества воздуха (состава топливной смеси) при работе двигателя на холостом ходу.

К недостатку такой конструкции расходомера воздуха следует отнести наличие подвижных частей и скользящего контакта потенциометра. Все это снижает надежность работы устройства в связи с неизбежным износом, возникающим при трении подвижных частей.

Этого недостатка лишены конструкции расходомеров ионизационного, ультразвукового вихревого и термоанемометрического типов.

Термоанемометрический измеритель расхода воздуха для системы впрыска топлива типа «LH-Jetronic» представляет собой автономный блок, устанавливаемый на впускном тракте двигателя. Наиболее ответственной частью термоанемометра является канал 1 (рис. 2), содержащий последовательно расположенные пластмассовые обоймы с резисторами.

Стабилизирующие решетки 2 служат для защиты датчика от загрязнения и организации равномерного потока воздуха по сечению канала 1, прецизионный резистор 3 и термокомпенсационный элемент 5 предназначены для корректировки показаний измерительной нити 4, которая имеет диаметр 100 мкм и изготовлена из платины.

Сверху канала 1 в корпусе расходомера установлена камера с электронным блоком и электрическим разъемом, соединенным кабелем с контроллером управления системы впрыска.

Работа термоанемометрического датчика основана на том, что измерительная нить 4 разогревается до высокой (по сравнению с окружающей средой) температуры 150 ^оС.

Обтекающий нить поток всасываемого двигателем воздуха за счет конвективного теплообмена интенсивно отводит теплоту от измерительной нити 4, причем, чем выше скорость потока (чем больше приток воздуха), тем больше теплоты отводится. В то же время электронный блок термоанемометра автоматически подает на нить такой ток, чтобы ее температура, независимо от скорости потока воздуха (и соответственно – от количества отведенной теплоты), была постоянна и равна 150 ⁰С. То есть, чем выше скорость потока воздуха, тем больший ток подается на нить 4.

Выходным параметром датчика является падение напряжения на прецизионном резисторе 3, включенным в общую измерительную цепь с нитью 4. Электронный блок фиксирует это значение падения напряжения и передает его в контроллер, который обрабатывает полученную от датчика информацию и выдает системе впрыска соответствующие управляющие сигналы.

При выключении двигателя электронный блок управления датчиком посылает на его нить 4 кратковременный импульс повышенного тока, в результате чего происходит как бы «встряхивание» нити. Это необходимо, чтобы освободить нить от нагара.

Кроме платиновой нити в качестве чувствительного элемента применяются также тонкие металлические пленки на керамической подложке (рис. 3), металлополимерные терморезисторы.

Контрольные вопросы

1. На чем основан принцип работы механических и термоанемометрических измерителей расхода воздуха?

2. Зачем в механическом измерителе расхода имеется демпферная полость и байпасный канал с регулируемым проходным сечением?

3. Зачем в термоанемометрическом датчике расхода воздуха установлены стабилизирующие решетки?

4. Какой тип сигнала снимается с термоанемометрического датчика?