Luftflow, luftmængde og luftmasse målere.

Luftflow, luftmængde og luftmasse målere.

Når man læser om forurening af luftmassemålere, er det vigtigt at vide at der i moderne biler kan være mange forskellige typer, pt kendes 5 forskellige, alle virker de ud fra hver deres fysiske princip.
 For at øge forståelsen af deres forskellige virkemåder og indflydelse på motorens ydelse har vi lavet denne lille forklaring.

Brændstof indsprøjtning.

For at fremme forbrændingen skal forbrændingsmotoren bruge luft, brændstof og tænding. Før fremkomsten af insprøjtningsanlæg brugte man kun karburatore til til at sørge for den rigtige blanding af brændstof og luft.
 Karburatorene virker ud fra på Bernoulli's princip: lufttrykket falder når hastigheden øges og det fremkomne vakum suger brændstoffet ind i luftstrømmen  og sammen med den rigtige mekaniske løsning til at blandes og docere den rigtige "blanding".

I 1980'erne blev brændstof indsprøjtning mere og mere standarden.Der kom mere præcise metoder til at sikre den rigtige brændstofmængde for et givet luftflow, hvilket gav forbedring i brændstof økonomi, ydelse og ikke mindst en mindskelse af emmision.
 I moderne elektronisk indsprøjtnings systemer fødes brændstof til computerstyrede elektromagnetiske dyser  der levere den nøjagtige mængde af brændstof til motoren.

Sensore på motoren sørger for sammen med andre input og motorens styrrecomputer ( ECU'en)  at måle luftflowet og massen for at kunne udregne den rigtige mængde brændstof, således at den kan komme så tæt på det stoichiometric eller kemiske korrekte, forhold mellem luftmasse og brændstofmasse, som der skal til for at brænde brændstoffet så fuldstændigt som muligt, dette forhold er 14,64:1.
Indputtene der er tale om kan være fra oxygen sensor (O2 sensor), en wideband O2 sensor eller en "lambda" sensor, luftmængdemåler eller luftmassemåler indsugnings lufttemperatur måler, manifold absolut tryk sensor (MAP sensor), gasspjældspotentiometer og sidst men ikke mindst motoromdrejningerne.

Havelåge luftmængdemålere.

Disse virker efter det princip at jo højereluftgennemstrømning gennem en kanal desto mere drejes en fjerderbelastet flap denne drejning kan aflæsses på et potentiometer, ud fra denne og  lufttemperaturen kan luftmassen beregnes.
Denne type måler bruges ikke længere i nye biler.

En anden mekanisk type luftmængde måler er stempel typen.
Denne type bruger et fjederpåvirket stempel der glider frem og tilbage med luftstrømmen jo mere luft jo længere tilbage, resten foregår som på ovenstående "havelåge" type .

De to typer er grundet deres mekaniske konstruktion stort set upåvirkede af fremmedlegmer, men ikke så nøjagtige som de nedenfor beskrevne.

Karman Vortex Air flowmeter.

En ældre type af luftmassemåler der stadig er i brug er, Karman Vortex måleren, den bygger på Vortex princippet.
Luftstrømmen ledes gennem et "honeycomb" gitter for at blive rettet ud så luftstrømmen er så laminar som mulig, og derefter gennem Vortex generatoren og videre ind i et målekammer.

På den ene type af disse målere er der i kammeret, overfor hinanden placeret en sender og modtager, enten infrarød eller ultralyd.
Det der så måles er de forstyrrelser som vortex strømningen laver i disse signaler, ved det at vortex frekvensen er ligefrem proportional med strømningen så er ændringen i frekvensen det også og på denne måde kan flowet så måles.

En anden type Karman Vortex benytter et andet princip til måling af flowet, her sidder der et lille spejl i luft strømmen, dette bevæger sig så i takt med vortex strømningen, på den måde afbøjes lys der er rettet mod spejlet og det reflekteres mod en fototransistor som så levere et puls signal der er ligefremt proportionalt med luftstrømmen, massen regnes så ud, ud fra denne og temperaturen.

Speed Density

Speed Density systemer virker helt  uden masse eller mængde måling, men bruger i stedet omdrejningerne, spjældpositionen, absolut manifold tryk, der kompensere for højden og så sluttelig også lufttemperaturen til at beregne massen ud fra.

Varmetråds målere.

Ulig luftmængde målere så måler varmetråds eller varme films  ( Hot film) sensore direkte massen, da den varmeledende egenskab ved luft er afhængig af faktore som temperatur, fugtighed og lufttryk.
Varmetråds sensore levere et analogt signal og varme films sensore levere et digitalt signal.

De mest almindelige varmetråds masse målere bruger en platin tråd som er opvarmet til en forud bestemt temperatur som ligger over omgivelses temperaturen, denne tråd er placeret centralt i luftstrømmen.
Disse sensore fungere ud fra det princip at modstanden stiger med stigende temperatur.
Når indsugningsluften så strømmer hen over tråden så afkøles denne, og denne afkøling giver et fald i modstanden, derved kræves der en mindre spænding for at holde den strøm der skal til for at holde temperaturen.
Sensorene er tilsluttet en referance spænding på 5,0 volt , ud fra denne giver de mellem 0,4-0,5 volt i tomgang og ved fuld flow 4,5 - 5,0 volt, det er så muligt ud fra andre givne værdier at fastsætte luftmassen.

Visning  kan afvige fra de rigtige værdier som et resultat af forurening af  tråden derfor har visse systemer også en ekstra temperatur sonsor indbygget i systemet som sikre en ekstra nøjagtighed.
Mange varmetråds målere har en indbygget funktion der gør at hver gang man tager tænding af bilen så kører der en burnoff cyclus, hvor trådelementet opvarmes til tæt ved 1000 grader, derved afbrændes eventuel forurening på denne.

Af alle sensore er varmetråds sensoren  den  type der er mest følsom overfor forurening og fysisk påvirkning.

Hot film målere.

Hot film sensorens virkemåde ligner meget varmetråds sensoren's,  blot bruger de en centralt opvarmet keramikfilm eller et metalgitter.
Den ene side af filmen møder den kølende indsugnings luft medens bagsiden der er i "læ" for denne holdes på en konstant temperetur, det resulterer i en forskel i den strøm der løber i gennem de to og denne forskel omsættes til et digital signal ( et firkant-signal) som variere mellem 30Hz ved tomgang og 150Hz ved fuldt åbent spjæld.
Varme films sensorene er mere robuste end varmetråds typen og mindre påvirkelige af forurening end varmetrådstypen.

Forurening af luftmassemålere.

Forurening af luftmasse målere sker, det der oftest er skyld i dette er silicone støbemasse fra sensoren selv,  olie, og spindelvæv.
Men også almindelig skidt sætter sig på den., man må jo ikke glemme at uanset hvor godt et filter motoren kører med så vil der alligevel tid efter anden komme ganske lidt støv igennem og noget af dette sætter sig på varmetråden, derfor er der også flere bilfabrikater der oplyser en rengørings procedure ved sådanne situationer.

Den silicone som ses som den hyppigste årsag til fejl, kommer fra sensoren selv, elektronikdelen er nemlig som oftest indstøbt i det og derfor kan det finde vej til varmetråden.

Olie kan også komme på tråden i form af oliedampe fra motorens egen krumtaphus ventilation som ledes ind i indsugnings systemet for at undgå  luftforurening og denne finder så vej til varmetråden/keramikpladen og forurener denne med fejl tilfølge. Har man først set et indsugningsspjæld eller en tomgangsventil der trængte til rensning har man set hvad denne olie kan lave, ikke underligt at massemålere også kan trænge til rengøring.