Αισθητήρες MAF

Μετρούν µε ακρίβεια τη µάζα αέρα που πηγαίνει στον κινητήρα. Το ηλεκτρικό σήµα που δίνουν οι αισθητήρες µάζας αέρα χρησιµοποιείται για τον υπολογισµό της ποσότητας του καυσίµου που πρέπει να ψεκαστεί, αλλά και για άλλους υπολογισµούς, όπως το αβάνς, η ανακυκλοφορία καυσαερίων ή η απόδοση του DPF.

Οι κινητήρες λειτουργούν µε µίγµα αέρα και καυσίµου. Η ακριβής σχέση µίγµατος αέρα και καυσίµου είναι σηµαντική. Ο αέρας αναρροφάται από τον κινητήρα, η σωστή ποσότητα του καυσίµου που απαιτείται υπολογίζεται από την διαχείριση του κινητήρα. Μία ηλεκτρονική µονάδα υπολογίζει τον χρόνο ψεκασµού ανάλογα µε το φορτίο του κινητήρα και τις στροφές. Με βάση τις πληροφορίες που παίρνει από µία σειρά αισθητήρων κάνει διορθώσεις και καθορίζει τον τελικό χρόνο ψεκασµού.

Ο αισθητήρας MAF (Mass Air Flow), μετρά κατ’ ευθείαν τη μάζα του εισερχόμενου αέρα που αναρροφά ο κινητήρας και δίνει στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου την πληροφορία για το φορτίο του κινητήρα.

Bρίσκεται ανάμεσα στο φίλτρο αέρα και την πεταλούδα. Στους βενζινοκινητήρες, η μάζα του αέρα εισαγωγής είναι η σημαντικότερη πληροφορία για τον υπολογισμό της απαιτούμενης μάζας καυσίμου. Στην περίπτωση κινητήρων ντίζελ, η μετρούμενη τιμή σε κατάσταση μερικού φορτίου χρησιμοποιείται, κυρίως, για τη δοσομέτρηση της ανακύκλωσης καυσαερίων.

Ο µετρητής µάζας αέρα, αντικατέστησε τον µετρητή ροής αέρα (VAF – Volume Air Flow) που εχρησιµοποιείτο στα συστήµατα τύπου L-jetronic. Σε σχέση µε τον προηγούµενο τύπο αισθητήρα ο MAF:

1. Αποκρίνεται γρηγορότερα στις αλλαγές φορτίου,
2. Περιορίζει λιγότερο την ροή αέρα,
3. Έχει μικρότερες διαστάσεις,
4. Είναι περισσότερο αξιόπιστος,
5. Είναι πιο φθηνός.

Οι αισθητήρες MAF τοποθετήθηκαν για πρώτη φορά σε βενζινοκινητήρες, στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και, από το 1995 περίπου, ξεκίνησαν να τους τοποθετούν και σε πετρελαιοκινητήρες.

Τύποι

Κατασκευαστικά υπάρχουν δύο τύποι αισθητήρων MAF, ο θερµού σύρµατοςκαι ο τύπος λεπτού φιλµ. Η αρχή λειτουργίας τους είναι παρόµοια.

Οι πρώτοι αισθητήρες μάζας  που λειτουργούσαν με την αρχή του θερμού σύρματος χρησιμοποιήθηκαν στο σύστημα LH – jetronic  που τοποθετούνταν στα Σκανδιναβικά μοντέλα της Volvo και της Saab από την αρχή της δεκαετίας του ’80.

Η εξέλιξή τους, τα τελευταία χρόνια, είναι σημαντική. Το θερμό σύρμα, από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, έδωσε την θέση του στο θερμό φιλμ, που παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες αλλά και αρκετές διαφορές από το προηγούμενο σύστημα.

Από το 2000 και μετά έκανε την εμφάνισή του και ο φυτευτός τύπος αισθητήρα MAF. Σε περίπτωση αντικατάστασης αλλάζει μόνο το αισθητήριο στοιχείο, ενώ παραμένει το υπάρχον κέλυφος.

Σε ότι αφορά τον τύπο του σήματος, οι αισθητήρες MAF χωρίζονται σε αναλογικούς και ψηφιακούς. Στους αναλογικούς αισθητήρες, το σήμα είναι σήμα μεταβολής τάσης, ενώ στους ψηφιακούς το σήμα είναι μεταβολής συχνότητας.

Σημαντικές είναι και οι διαφοροποιήσεις στη συνδεσμολογία του αισθητήρα. Ανάλογα με το σύστημα ψεκασμού, η ηλεκτρική σύνδεση και η φίσα του αισθητήρα μπορεί να έχει από 3 μέχρι 6 ακροδέκτες.

Αισθητήρας θερµού σύρµατος

Ο αισθητήρας μάζας τύπου θερμού σύρματος, μετρά την ποσότητα του εισερχόμενου αέρα με βάση την αρχή της διατήρησης της θερμοκρασίας ενός θερμού σύρματος.

Ο αισθητήρας μάζας αέρα χρησιμοποιεί ένα λεπτό σύρμα από πλατίνα που βρίσκεται στη ροή του αέρα. Το σύρμα διατηρείται σε μία θερμοκρασία πχ 200 βαθμών Κελσίου πάνω από την θερμοκρασία του εισερχόμενου αέρα. Η θερμοκρασία του οποίου προσδιορίζεται από τον αντίστοιχο αισθητήρα θερμοκρασίας. Το σύρμα είναι κατασκευασμένο από ιριδιούχο λευκόχρυσο για να επιτευχθεί γραμμικότητα στις τιμές του σήματος παρά το τυχόν μεγάλο εύρος θερμοκρασιών

Η αρχή λειτουργίας είναι η εξής:

Η μάζα του αέρα που κατευθύνεται προς την μηχανή ψύχει το σύρμα. Η ηλεκτρική αντίσταση του σύρματος μεταβάλλεται με την θερμοκρασία. Ο εγκέφαλος στιγμιαία αναγνωρίζει αυτές τις μεταβολές και διαφοροποιεί το ρεύμα, ώστε να διατηρήσει το σύρμα σε σταθερή θερμοκρασία. Το ρεύμα που χρειάζεται για να διατηρηθεί η θερμοκρασία του σύρματος είναι ανάλογο της μάζας του αέρα που περνά και ψύχει τον αισθητήρα.

Η αυξομείωση του ρεύματος μετατρέπεται σ’ ένα ηλεκτρικό σήμα, και η πληροφορία αυτή μεταβιβάζεται στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου με μορφή σήματος τάσης.

Υπάρχουν, όμως και αρκετά μοντέλα όπου το σήμα είναι PWM, με μεταβολή συχνότητας. Στους αναλογικούς αισθητήρες το σήμα αυξάνει την τάση καθώς αυξάνεται η ροή και κατ’ επέκταση η μάζα του αέρα. Στους ψηφιακούς, αυξάνεται η συχνότητα των παλμών καθώς μεγαλώνει η ροή του αέρα.

Ο αισθητήρας MAF συσσωρεύει βρωμιά με την πάροδο του χρόνου. Στο σβήσιμο του κινητήρα η ηλεκτρονική μονάδα τροφοδοτεί το σύρμα με ρεύμα τόσο, ώστε να το ερυθροπυρώσει και να καούν οι πιθανές επικαθίσεις. Παρόλα αυτά, η σημαντικότερη βλάβη αυτών των αισθητήρων είναι η συσσώρευση βρωμιάς. Ένας αισθητήρας MAF είναι αναμφίβολα ένα από τα πιο ευαίσθητα εξαρτήματα οποιουδήποτε αυτοκινήτου.

Ένας βρώμικος αισθητήρας MAF μπορεί να προκαλέσει πολλά προβλήματα, όπως αύξηση της κατανάλωσης καυσίμου, μειωμένη ισχύ, κακή απόδοση του κινητήρα, τραχύ ρελαντί, δύσκολη εκκίνηση, κακή επιτάχυνση, υπερβολικές εκπομπές και, συχνά, έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση της MIL.

Αισθητήρας θερµού φιλµ

Η εξέλιξη του αισθητήρα μάζας αέρα θερμού σύρματος είναι ο αισθητήρας μάζας αέρα θερμού φίλμ (θερμαινόμενης μεμβράνης).

Ο αισθητήρας θερμού φίλμ HFM ( Ηot-film Mass Air Flow Sensor) μετρά τη ροή της μάζας αέρα στην πολλαπλή εισαγωγή αέρα. Το στοιχείο μέτρησης αποτελείται από ένα θερμαινόμενο φιλμ (διάφραγμα) πάνω από το οποίο ρέει ο αναρροφούμενος αέρας.

Στο διάφραγμα υπάρχουν 2 μετρητικές αντιστάσεις για την θερμοκρασία του αέρα και μία θερμαντική αντίσταση. Η θερμαντική αντίσταση διατηρείται από την ηλεκτρονική μονάδα σε σταθερή θερμοκρασία περίπου 160 βαθμών. Ο εισερχόμενος φρέσκος αέρας ψύχει τον αισθητήρα θερμοκρασίας Τ1 και θερμαίνεται από τη θερμαντική αντίσταση. Με αυτόν τον τρόπο η θερμοκρασία στον αισθητήρα θερμοκρασίας T2 είναι υψηλότερη. Όσο ισχυρότερη είναι η ροή του αέρα, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των μετρητικών αντιστάσεων. Η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου υπολογίζει τη μάζα του αέρα από τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στους δύο αισθητήρες και μετατρέπει την υπολογισμένη τιμή σε ένα ηλεκτρικό σήμα που πηγαίνει στην ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου.

Στους αναλογικούς μετρητές μάζας αέρα το σήμα τάσης, κυμαίνεται μεταξύ 0,2 V και 4,8 V. Η τάση του σήματος αυξάνει ανάλογα με τη μάζα του αέρα.

Στους ψηφιακούς μετρητές μάζας αέρα, αποστέλλεται στη μονάδα ελέγχου ένα ψηφιακό σήμα, η συχνότητα του οποίου εξαρτάται από τη μεταβολή της μάζας του αέρα. Η συχνότητα κυμαίνεται μεταξύ 1kHz και 17kHz. Σε μερικούς μετρητές αέρος, όσο αυξάνεται η μάζα του αέρα, η συχνότητα μειώνεται. Σε άλλους τύπους, όσο αυξάνεται η μάζα του αέρα, μεγαλώνει και η συχνότητα.

1. Ο αισθητήρας θερμαινόμενου φιλμ έχει σαφή πλεονεκτήματα συγκρινόμενος με αυτόν του θερμού σύρματος.
2. Το θερμαινόμενο φιλμ επηρεάζεται λιγότερο από τις αναθυμιάσεις λαδιού και τη σκόνη σε σχέση με το θερμαινόμενο σύρμα και δεν είναι απαραίτητος ο αυτοκαθαρισμός.
3. Ο αισθητήρας με θερμαινόμενο φιλμ μπορεί να αναγνωρίσει την αντίστροφη ροή (αντεπιστροφή) του εισερχόμενου αέρα.
4. Στον αισθητήρα μάζας κατά κανόνα είναι ενσωματωμένος και ένας αισθητήρας θερμοκρασίας του εισερχόμενου αέρα.

Συµπτώµατα

Τα συµπτώµατα ενός ελαττωµατικού αισθητήρα ροής αέρα είναι:

1. Αναμμένη λυχνία MIL ή check engine
2. Ρετάρισμα
3. Πρόβλημα επιτάχυνσης
4. Μη σταθερό ρελαντί
5. Αυξημένη κατανάλωση καυσίμου
6. Μαύρος καπνός από την εξάτμιση
7. Δύσκολη εκκίνηση του κινητήρα

Αιτίες βλάβης

Οι πιθανές αιτίες που µπορεί να προκαλέσουν βλάβη στον αισθητήρα MAF είναι:

• Διαρροές στο σύστηµα εισαγωγής αέρα µπορούν να επιτρέψουν στα σωµατίδια της σκόνης να εισέλθουν µαζί µε τον αέρα εισαγωγής. Ακολούθως, τα σωµατίδια της σκόνης χτυπούν µε υψηλή ταχύτητα στον αισθητήρα µάζας αέρα και καταστρέφουν το λεπτό στοιχείο του.
• Οι υπερβολικές αναθυµιάσεις από το κάρτερ µπορεί να προκαλέσουν επικαθίσεις στον αισθητήρα.
• Η ανεπαρκής συντήρηση, όπως η τοποθέτηση κατά την αλλαγή κακής ποιότητας ή αντικανονικού φίλτρου αέρα, µπορεί να προκαλέσουν το πέρασµα ακαθαρσιών και βλάβη στον αισθητήρα µάζας αέρα.
• Το νερό κατά τη διάρκεια έντονης βροχής, µπορεί να εισέλθει µέσω του φίλτρου αέρα και να πιτσιλίσει τον αισθητήρα. Επίσης, το αλάτι του δρόµου, επιδεινώνει αυτό το αποτέλεσµα.

Από ένα ελαττωµατικό σήµα του αισθητήρα µάζας αέρα µπορεί να ενεργοποιηθούν κωδικοί βλάβης άλλων εξαρτηµάτων από την ηλεκτρονική µονάδα ελέγχου του κινητήρα.

Διάγνωση – Έλεγχος

Χρησιμοποιώντας ένα διαγνωστικό εργαλείο που μπορεί να επικοινωνήσει με την ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου του κινητήρα, μπορούμε να διαβάσουμε τους κωδικούς βλάβης βάσει του Ευρωπαϊκού OBD. Το On Board Diagnose μπορεί να εντοπίσει ποια λειτουργία είναι ελαττωματική. Δεν μπορεί, όμως, να εντοπίσει ποιο είναι το ελαττωματικό εξάρτημα ή να προσδιορίσει την αιτία. Συνήθως, πρέπει να διερευνηθεί με τη χρήση των κατάλληλων συσκευών δοκιμής, εάν η βλάβη εντοπίζεται στην πλεξούδα καλωδίωσης ή στο ίδιο το εξάρτημα.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι επιθεώρησης του αισθητήρα µάζας αέρα. Ας ξεκινήσουµε µε τον έλεγχο της παροχής τάσης:

1. Αποσυνδέστε την φίσα από τον αισθητήρα μάζας αέρα.
2. Ανοίξτε το κλειδί της ανάφλεξης.
3. Μετρήστε την τάση στην φίσα.
4. Δείτε το ηλεκτρικό σχέδιο του μοντέλου και ελέγξτε. Συνήθως, υπάρχουν 2 ακροδέκτες στους οποίους έρχεται τάση: στον ένα 12 βολτ και στον άλλο 5 βολτ.
5. Εάν δεν δείτε αυτές τις τιμές, πρέπει να ελέγξετε την καλωδίωση για βραχυκυκλώματα, διακοπή ή αντιστάσεις στα σημεία επαφής.
6. Με τον κινητήρα σβηστό το καλώδιο του σήματος πρέπει να δείχνει την τιμή που προβλέπει ο κατασκευαστής (συνήθως μία πολύ χαμηλή τιμή τάσης, 0,3 – 0,5 V.). Στο ρελαντί η τιμή πρέπει να είναι συνήθως κοντά στο 1 βολτ (ή 90 Hz εάν πρόκειται για ψηφιακό αισθητήρα). Οι περισσότεροι κατασκευαστές δίνουν στο ρελαντί 1,2 – 1,6 βολτ.
7. Πατώντας το γκάζι η τάση πρέπει να αυξάνει. Οδηγώντας με 3η ή 4η ταχύτητα και τέρμα πατημένο γκάζι (σε κατάσταση πλήρους φορτίου) η  τάση πρέπει να φτάνει μέχρι περίπου 3,8 έως 4,4 βολτ (ή 150 Hz εάν πρόκειται για ψηφιακό αισθητήρα).

Τέλος, με τον κινητήρα σβηστό, και κλειδί ανοικτό, αφαιρέστε τον σωλήνα από τον MAF, με κουμπωμένη τη φίσα στον αισθητήρα. Με ένα πιστόλι θερμού αέρα φυσήξτε προσεκτικά στον αισθητήρα. Η τάση πρέπει από 1  V να φτάσει μέχρι περίπου στα 4 V. Με σταθερή παροχή αέρα θα πρέπει και η τάση να είναι σταθερή. Μην χρησιμοποιείτε ποτέ πεπιεσμένο αέρα για να φυσήξετε τον αισθητήρα μάζας αέρα. Αυτό μπορεί
να τον καταστρέψει.

Καθαρισµός

Ο καθαρισμός είναι μία τακτική που χρησιμοποιούν αρκετοί τεχνικοί και σε αρκετές περιπτώσεις είναι πετυχημένη. Όχι όμως πάντα, γι’ αυτό και οι περισσότεροι κατασκευαστές προτείνουν αντικατάσταση. Για να ξεκινήσουμε την διαδικασία καθαρισμού θα πρέπει να έχουμε ελέγξει πρώτα ότι δεν έχουμε κάποιο σχετικό ηλεκτρολογικό πρόβλημα.

Η διαδικασία του καθαρισμού είναι απλή. Η επιλογή ωστόσο, του ιδανικού καθαριστικού για τον αισθητήρα MAF απαιτεί προσοχή, καθώς υπάρχουν κάποιες ιδιότητες που πρέπει να αναζητήσετε όταν το προμηθεύεστε.

Ένα σωστό καθαριστικό αισθητήρα MAF, πρέπει να μπορεί να εξαλείψει λάδια, ίνες, σκόνη και βρωμιά από τον αισθητήρα MAF χωρίς να αφήσει υπολείμματα ή να προκαλέσει ζημιά. Τα περισσότερα καθαριστικά αισθητήρων MAF περιέχουν χημικές ουσίες με βάση το εξάνιο που στεγνώνουν γρήγορα χωρίς την ανάγκη αλκοόλ.

Προσοχή: Μην χρησιµοποιήσετε καθαριστικό φρένων ως καθαριστικό στον αισθητήρα MAF, διότι περιέχει ισχυρές χηµικές ουσίες που µπορούν εύκολα να καταστρέψουν τους ευαίσθητους αισθητήρες MAF.

Η χρήση καθαριστικών καρμπυρατέρ δεν είναι κατάλληλη σε αισθητήρες MAF. Τα καθαριστικά αυτά  περιέχουν επιθετικές χημικές ουσίες που μπορούν εύκολα να καταστρέψουν το πλαστικό μέρος του αισθητήρα MAF.

Αντικατάσταση

Ένας ελαττωματικός αισθητήρας MAF μπορεί είτε να επισκευαστεί είτε να αντικατασταθεί με καινούργιο. Λόγω της θέσης που βρίσκεται, αρκετές φορές ο αισθητήρας γεμίζει σκόνη και βρωμιές. Αν τον βγάλετε και τον φυσήξετε με προσοχή, μπορεί ο αισθητήρας να δουλεύει πάλι, διαβάζοντας τις σωστές τιμές. Επιπλέον, υπάρχει ειδικό καθαριστικό για τον αισθητήρα MAF που είναι σε θέση να καθαρίσει τις βρωμιές και να τον επαναφέρει σε πλήρως λειτουργική κατάσταση. Εάν με την επιδιόρθωση το πρόβλημα παραμένει, η τελική επιλογή είναι η αντικατάστασή του, που γίνεται πολύ εύκολα.

Άλλωστε συνήθως τοποθετείται σε εύκολα προσβάσιμη θέση κοντά στο φίλτρο αέρα. Δεν χρειάζεται ειδική γνώση, ούτε απαιτούνται ειδικά εργαλεία. Το μόνο που μπορεί να προβληματίσει τον μηχανικό είναι ότι σε κάποια αυτοκίνητα χρειάζεται αρχικοποίηση δεδομένων (Reset) με διαγνωστικό εργαλείο μετά την αντικατάσταση του αισθητήρα.

Στους αισθητήρες φυτευτού τύπου, μπορούμε να αλλάξουμε μεμονωμένα το αισθητήριο στοιχείο και να χρησιμοποιηθεί το ίδιο κέλυφος.

ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚη