DEFECTE LUCHTMASSAMETER KAN KATALYSATORSCHADE VEROORZAKEN
CORRECTE FOUTOPSPORING VAN ZEER GROOT BELANG
Bijna iedere motor heeft een luchtmassameter (lmm), een van de belangrijkste onderdelen in het motormanagement. Wanneer die sensor defect is, staat de auto stil. De oorzaak hiervan ligt echter niet altijd bij de sensor! Een slecht werkende luchtmassameter kan leiden tot 20% meer verbruik, lager vermogen, motor- en katalysatorschade met slechte emissieuitstoot tot gevolg! We bekijken de opbouw en werking van de hedendaagse luchtmassameters en tot slot wordt de diagnose besproken.
Door Yves Verplancke
PROBLEMATIEK
De luchtmassameter (lmm) bevindt zich na de luchtfilter in het inlaatcircuit van de motor en meet uiterst nauwkeurig de luchtmassa die naar de motor wordt gevoerd. Een defecte of vervuilde lmm levert onjuiste informatie aan de ECU die als gevolg daarvan bepaalde actuatoren verkeerd aanstuurt. Daardoor verkrijgen we 20% meer verbruik, lager vermogen, motor- en katalysatorschade met slechte emissie-uitstoot tot gevolg! Uit onderzoek van garantiegevallen blijkt dat bijna alle teruggezonden lmm's sterk vervuild of gezandstraald zijn. Dit wijst erop dat niet de lmm's zelf maar een ander probleem de oorzaak van de uitval is. Een defecte EGR-klep, een kapot tankontluchtingsventiel, een sterk vervuilde luchtfilter of schade aan de turbolader zijn hierbij enkele mogelijkheden.
TYPES
Lmm's worden weleens verward met luchthoeveelheidsmeters of -debietmeters. Deze meten alleen het luchtvolume (l/m³ = de hoeveelheid aangezogen lucht). Een lmm meet de massa (kg/h) van de lucht waarbij ook rekening gehouden wordt met de temperatuur en druk. Daardoor is deze veel nauwkeuriger dan een luchthoeveelheidsmeter. De gemeten waarde wordt in een elektrische spanning omgezet, waarmee het motormanagement onder andere het inspuitmoment en de inspuitperiode berekent. We onderscheiden hittedraad- lmm's en hittefilm-lmm's.
Bij de hittedraad-lmm wordt een (hitte)draad op een referentietemperatuur gebracht. De aangezogen luchtmassa koelt de draad af. De elektronische schakeling past de stroomsterkte aan om dezelfde temperatuur te bereiken. Deze stroomverandering is een maat voor de aangezogen luchtmassa. Bij een hittefilm-lmm wordt de hittefilmsensor in plaats van een hittedraad op een constante temperatuur van 120 - 180 °C boven de aangezogen luchtmassa gebracht. De langsstromende lucht koelt de hittefilm af. De stroom die nodig is om de temperatuur constant te houden is de maat voor de massa van de langsstromende lucht. De digitale hittefilm-lmm daarentegen onderscheidt zich op twee wezenlijke punten ten opzichte van de hittefilm-lmm:
• de geïntegreerde beoordelingselektronica werkt digitaal teneinde een hogere meetnauwkeurigheid te bereiken (geen afwijking meer mogelijk op weerstand t.g.v. weerstand- kabel, connectoren enz.)
• Het deelstroomkanaal is constructief gewijzigd, om bescherming tegen contaminatie tot stand te brengen met betrekking tot stroomopwaartse vervuiling van het sensorelement.
OPBOUW
De hittefilm-lmm steekt met zijn behuizing in een meetbuis, die afhankelijk van de door de motor benodigde luchtmassa een verschillende diameter kan hebben (voor 370 - 970 kg/h). De meetbuis is na het luchtfilter in het inlaatgedeelte ingebouwd, en bevat een stromingsgelijkrichter die voor een gelijkmatige stroming zorgt. In het inlaatkanaal van de hittefilm-lmm vinden we twee roosters. Het eerste rooster dient om mogelijke wervelingen in de luchtstroming te vermijden,het tweede, fijnere rooster dient als grofvuilfilter, maar ook vooral als vlamdover bij backfire. De belangrijkste bestanddelen van de sensor zijn een sensormeetcel, die bestaat uit een halfgeleidersubstraat, waarbij het gevoelige vlak wordt gevormd door een membraan en waarop temperatuurgevoelige weerstanden zijn aangebracht. De elementen van de beoordelingselektronica zijn op een keramieksubstraat opgedampt. Het deelstroommeetkanaal is zo ontworpen dat de lucht zonder werveling langs de sensormeetcel en door de uitlaat in de meetbuis kan terugstromen. De lengte en positie van in- en uitlaat van het deelstroomkanaal zijn zo gekozen, dat ook bij sterk pulserende stromingen een goed sensorgedrag gewaarborgd blijft. Bij een digitale hittefilm-lmm is het deelstroomkanaal tweeledig uitgevoerd zodat zwarte partikels en spatwaterdruppels worden afgescheiden via een tweede kanaal. Hierdoor komen er aanzienlijk minder vuildeeltjes en druppels in het sensorelement waardoor de lmm's langer meegaan.
WERKING
Aangezien er tegenwoordig enkel hittefilm-lmm's gebruikt worden beperken we ons tot deze lmm's:
Luchtmassameters met hittefilm
De hittefilmsensor van de lmm wordt op een constante temperatuur gehouden, die afhankelijk van het voertuigtype circa 120-180 °C bedraagt. De instromende lucht koelt de hittefilmsensor af. Via de elektronica wordt de afgekoelde sensor door een gloeistroom weer op het gewenste temperatuurniveau gebracht. De gloeistroom is daarmee bepalend voor de grootte van de aangezogen luchtmassa. Deze meetmethode houdt rekening met de soortelijke massa van de voorbijstromende lucht. Tevens is er een tweede meetelement voorzien, wat de sensor in staat stelt om de stromingsrichting te bepalen, zodat drukschommelingen en terugstromingen herkend worden.
Grafiek: Het analoge signaal van de aangezogen luchtmassa varieert tussen de 0,5 en 4,5 volt. Met behulp van een in de regeleenheid opgeslagen karakteristiek wordt de gemeten spanning in een waarde voor de luchtmassastroom omgerekend (kg/h). Dit analoge signaal is een gemiddelde waarde van de luchtstroming, bepaald door de ijking van de sensor en een in de elektronica vastgelegd kenveld. De sensor is steeds voorzien van 5 aansluitklemmen. De voedingsspanning van de lmm bedraagt 12 volt (pen 2), de referentiespanning 5 volt (pen 4), massa (pen 3) en het signaal van de aangezogen luchtmassa op pen 5. De sensor kan tevens uitgerust zijn met een luchttemperatuursensor, indien toegepast bevindt die zich op pen 1.
Digitale hittefilm – luchtmassameter
Uit de weerstandswaarden van de meetpunten M1 en M2 wordt door middel van een brugschakeling een spanningssignaal gegenereerd, dat als maat voor de luchtmassa dient. Voor de verdere verwerking van het signaal wordt deze in een digitaal signaal omgezet (blokspanning tussen 0 en 5 V), daarbij wordt rekening gehouden met de temperatuur van de aangezogen lucht. De meting ervan gebeurt door een temperatuurafhankelijke weerstand die opgenomen is in de regelkring voor de controle van de warmtezonetemperatuur. De spanningsval in deze weerstand geeft met behulp van een analoog-digitaalomzetter een digitaal signaal met betrekking tot de temperatuur van de inlaatlucht. Met de signalen van luchtmassa en inlaatlucht wordt een kenveld geadresseerd, waarin correctiewaarden voor het luchtmassasignaal zijn opgeslagen.
DIAGNOSE
Vervangen
Een vaste of preventieve vervangingstermijn van lmm's bestaat niet. Zoals reeds aangehaald wordt de lmm soms vervangen terwijl hij helemaal niet defect is. Daarom is het belangrijk om op een juiste manier diagnose uit te voeren. Lmm's worden weliswaar door OBD (On-Board-Diagnostics) bewaakt, waardoor een storing wordt herkend. Een foutmelding leidt echter niet altijd tot de achterliggende oorzaak! Bij het vervangen wordt door bepaalde fabrikanten aangeraden om de lmm compleet te vervangen, en niet enkel het losse sensorelement! Reden hiervoor is dat dit steeds gepaard gaat met uitlijningsfouten door de montage. De minste hoekminuutverdraaiing geeft grote afwijkingen op de karakteristieken zodat de ECU verkeerde waarden doorgestuurd krijgt en het lucht-brandstofmengsel niet optimaal geregeld wordt. Wel beweren sommige fabrikanten dat in de praktijk de bevestiging met de schroeven/bouten vrij precies is. Daarom worden de lmm's altijd gekalibreerd vooraleer ze de fabriek verlaten.
Metingen
Bij de meeste lmm's kan het uitgangssignaal met een multimeter als analoge spanning worden gemeten. Controle van de nullastspanning van de lmm maakt het mogelijk na te gaan in welke mate de sensor in staat is een correcte meting uit te voeren. De nullastspanning van een sensor is zijn signaalspanning in rust (er is geen invloed van buitenaf op het meetelement). Indien het meetelement beschadigd of vervuild is, dan kan dit via deze meting duidelijk worden aangetoond.
Figuur: Werkwijze:
• de sensor dient te worden gevoed met een voedings-spanning van 12 V op pen 2 (U-bat).
• er dient eveneens een referentiespanning van 5 V te worden aangelegd op pen 4 (U-ref).
• de gezamenlijke massa dient aangesloten op pen 3.
• dek de sensor af zodat er geen luchtstroom door kan.
• de nullastspanning kan worden afgelezen op pen 5 (signaal). Deze moet 1 V (±0,02 V) bedragen. Indien de waarde afwijkt, dan wijst dit op een kalibratiefout of vervuilde lmm.
• blaas even door de sensor. Het spanningssignaal moet kortstondig omhooggaan.
Deze meting kan worden uitgevoerd door gebruik te maken van de stekker op het voertuig. Controleer wel steeds of aan alle bovenvermelde criteria is voldaan. Indien de bovenstaande meting onvoldoende is, moet men een diagnose stellen met een oscilloscoop en voertuigspecifieke foutopsporingshandleidingen volgen. Bij de nieuwe generatie digitale hittefilm-lmm's is de bovenstaande meting niet meer mogelijk met een multimeter, maar moet men over een oscilloscoop beschikken aangezien de informatie door een digitaal pulsgemoduleerd signaal wordt doorgegeven. Daarbij wordt via hetzelfde signaal ook de info van de luchttemperatuur doorgegeven.
Vraag
Ydwer
Dit is best wel intressant,veel lees plezier
vr grt Ydwer
DEFECTE LUCHTMASSAMETER KAN KATALYSATORSCHADE VEROORZAKEN
CORRECTE FOUTOPSPORING VAN ZEER GROOT BELANG
Bijna iedere motor heeft een luchtmassameter (lmm), een van de belangrijkste onderdelen in het motormanagement. Wanneer die sensor defect is, staat de auto stil. De oorzaak hiervan ligt echter niet altijd bij de sensor! Een slecht werkende luchtmassameter kan leiden tot 20% meer verbruik, lager vermogen, motor- en katalysatorschade met slechte emissieuitstoot tot gevolg! We bekijken de opbouw en werking van de hedendaagse luchtmassameters en tot slot wordt de diagnose besproken.
Door Yves Verplancke
PROBLEMATIEK
De luchtmassameter (lmm) bevindt zich na de luchtfilter in het inlaatcircuit van de motor en meet uiterst nauwkeurig de luchtmassa die naar de motor wordt gevoerd. Een defecte of vervuilde lmm levert onjuiste informatie aan de ECU die als gevolg daarvan bepaalde actuatoren verkeerd aanstuurt. Daardoor verkrijgen we 20% meer verbruik, lager vermogen, motor- en katalysatorschade met slechte emissie-uitstoot tot gevolg! Uit onderzoek van garantiegevallen blijkt dat bijna alle teruggezonden lmm's sterk vervuild of gezandstraald zijn. Dit wijst erop dat niet de lmm's zelf maar een ander probleem de oorzaak van de uitval is. Een defecte EGR-klep, een kapot tankontluchtingsventiel, een sterk vervuilde luchtfilter of schade aan de turbolader zijn hierbij enkele mogelijkheden.
TYPES
Lmm's worden weleens verward met luchthoeveelheidsmeters of -debietmeters. Deze meten alleen het luchtvolume (l/m³ = de hoeveelheid aangezogen lucht). Een lmm meet de massa (kg/h) van de lucht waarbij ook rekening gehouden wordt met de temperatuur en druk. Daardoor is deze veel nauwkeuriger dan een luchthoeveelheidsmeter. De gemeten waarde wordt in een elektrische spanning omgezet, waarmee het motormanagement onder andere het inspuitmoment en de inspuitperiode berekent. We onderscheiden hittedraad- lmm's en hittefilm-lmm's.
Bij de hittedraad-lmm wordt een (hitte)draad op een referentietemperatuur gebracht. De aangezogen luchtmassa koelt de draad af. De elektronische schakeling past de stroomsterkte aan om dezelfde temperatuur te bereiken. Deze stroomverandering is een maat voor de aangezogen luchtmassa. Bij een hittefilm-lmm wordt de hittefilmsensor in plaats van een hittedraad op een constante temperatuur van 120 - 180 °C boven de aangezogen luchtmassa gebracht. De langsstromende lucht koelt de hittefilm af. De stroom die nodig is om de temperatuur constant te houden is de maat voor de massa van de langsstromende lucht. De digitale hittefilm-lmm daarentegen onderscheidt zich op twee wezenlijke punten ten opzichte van de hittefilm-lmm:
• de geïntegreerde beoordelingselektronica werkt digitaal teneinde een hogere meetnauwkeurigheid te bereiken (geen afwijking meer mogelijk op weerstand t.g.v. weerstand- kabel, connectoren enz.)
• Het deelstroomkanaal is constructief gewijzigd, om bescherming tegen contaminatie tot stand te brengen met betrekking tot stroomopwaartse vervuiling van het sensorelement.
OPBOUW
De hittefilm-lmm steekt met zijn behuizing in een meetbuis, die afhankelijk van de door de motor benodigde luchtmassa een verschillende diameter kan hebben (voor 370 - 970 kg/h). De meetbuis is na het luchtfilter in het inlaatgedeelte ingebouwd, en bevat een stromingsgelijkrichter die voor een gelijkmatige stroming zorgt. In het inlaatkanaal van de hittefilm-lmm vinden we twee roosters. Het eerste rooster dient om mogelijke wervelingen in de luchtstroming te vermijden,het tweede, fijnere rooster dient als grofvuilfilter, maar ook vooral als vlamdover bij backfire. De belangrijkste bestanddelen van de sensor zijn een sensormeetcel, die bestaat uit een halfgeleidersubstraat, waarbij het gevoelige vlak wordt gevormd door een membraan en waarop temperatuurgevoelige weerstanden zijn aangebracht. De elementen van de beoordelingselektronica zijn op een keramieksubstraat opgedampt. Het deelstroommeetkanaal is zo ontworpen dat de lucht zonder werveling langs de sensormeetcel en door de uitlaat in de meetbuis kan terugstromen. De lengte en positie van in- en uitlaat van het deelstroomkanaal zijn zo gekozen, dat ook bij sterk pulserende stromingen een goed sensorgedrag gewaarborgd blijft. Bij een digitale hittefilm-lmm is het deelstroomkanaal tweeledig uitgevoerd zodat zwarte partikels en spatwaterdruppels worden afgescheiden via een tweede kanaal. Hierdoor komen er aanzienlijk minder vuildeeltjes en druppels in het sensorelement waardoor de lmm's langer meegaan.
WERKING
Aangezien er tegenwoordig enkel hittefilm-lmm's gebruikt worden beperken we ons tot deze lmm's:
Luchtmassameters met hittefilm
De hittefilmsensor van de lmm wordt op een constante temperatuur gehouden, die afhankelijk van het voertuigtype circa 120-180 °C bedraagt. De instromende lucht koelt de hittefilmsensor af. Via de elektronica wordt de afgekoelde sensor door een gloeistroom weer op het gewenste temperatuurniveau gebracht. De gloeistroom is daarmee bepalend voor de grootte van de aangezogen luchtmassa. Deze meetmethode houdt rekening met de soortelijke massa van de voorbijstromende lucht. Tevens is er een tweede meetelement voorzien, wat de sensor in staat stelt om de stromingsrichting te bepalen, zodat drukschommelingen en terugstromingen herkend worden.
Grafiek: Het analoge signaal van de aangezogen luchtmassa varieert tussen de 0,5 en 4,5 volt. Met behulp van een in de regeleenheid opgeslagen karakteristiek wordt de gemeten spanning in een waarde voor de luchtmassastroom omgerekend (kg/h). Dit analoge signaal is een gemiddelde waarde van de luchtstroming, bepaald door de ijking van de sensor en een in de elektronica vastgelegd kenveld. De sensor is steeds voorzien van 5 aansluitklemmen. De voedingsspanning van de lmm bedraagt 12 volt (pen 2), de referentiespanning 5 volt (pen 4), massa (pen 3) en het signaal van de aangezogen luchtmassa op pen 5. De sensor kan tevens uitgerust zijn met een luchttemperatuursensor, indien toegepast bevindt die zich op pen 1.
Digitale hittefilm – luchtmassameter
Uit de weerstandswaarden van de meetpunten M1 en M2 wordt door middel van een brugschakeling een spanningssignaal gegenereerd, dat als maat voor de luchtmassa dient. Voor de verdere verwerking van het signaal wordt deze in een digitaal signaal omgezet (blokspanning tussen 0 en 5 V), daarbij wordt rekening gehouden met de temperatuur van de aangezogen lucht. De meting ervan gebeurt door een temperatuurafhankelijke weerstand die opgenomen is in de regelkring voor de controle van de warmtezonetemperatuur. De spanningsval in deze weerstand geeft met behulp van een analoog-digitaalomzetter een digitaal signaal met betrekking tot de temperatuur van de inlaatlucht. Met de signalen van luchtmassa en inlaatlucht wordt een kenveld geadresseerd, waarin correctiewaarden voor het luchtmassasignaal zijn opgeslagen.
DIAGNOSE
Vervangen
Een vaste of preventieve vervangingstermijn van lmm's bestaat niet. Zoals reeds aangehaald wordt de lmm soms vervangen terwijl hij helemaal niet defect is. Daarom is het belangrijk om op een juiste manier diagnose uit te voeren. Lmm's worden weliswaar door OBD (On-Board-Diagnostics) bewaakt, waardoor een storing wordt herkend. Een foutmelding leidt echter niet altijd tot de achterliggende oorzaak! Bij het vervangen wordt door bepaalde fabrikanten aangeraden om de lmm compleet te vervangen, en niet enkel het losse sensorelement! Reden hiervoor is dat dit steeds gepaard gaat met uitlijningsfouten door de montage. De minste hoekminuutverdraaiing geeft grote afwijkingen op de karakteristieken zodat de ECU verkeerde waarden doorgestuurd krijgt en het lucht-brandstofmengsel niet optimaal geregeld wordt. Wel beweren sommige fabrikanten dat in de praktijk de bevestiging met de schroeven/bouten vrij precies is. Daarom worden de lmm's altijd gekalibreerd vooraleer ze de fabriek verlaten.
Metingen
Bij de meeste lmm's kan het uitgangssignaal met een multimeter als analoge spanning worden gemeten. Controle van de nullastspanning van de lmm maakt het mogelijk na te gaan in welke mate de sensor in staat is een correcte meting uit te voeren. De nullastspanning van een sensor is zijn signaalspanning in rust (er is geen invloed van buitenaf op het meetelement). Indien het meetelement beschadigd of vervuild is, dan kan dit via deze meting duidelijk worden aangetoond.
Figuur: Werkwijze:
• de sensor dient te worden gevoed met een voedings-spanning van 12 V op pen 2 (U-bat).
• er dient eveneens een referentiespanning van 5 V te worden aangelegd op pen 4 (U-ref).
• de gezamenlijke massa dient aangesloten op pen 3.
• dek de sensor af zodat er geen luchtstroom door kan.
• de nullastspanning kan worden afgelezen op pen 5 (signaal). Deze moet 1 V (±0,02 V) bedragen. Indien de waarde afwijkt, dan wijst dit op een kalibratiefout of vervuilde lmm.
• blaas even door de sensor. Het spanningssignaal moet kortstondig omhooggaan.
Deze meting kan worden uitgevoerd door gebruik te maken van de stekker op het voertuig. Controleer wel steeds of aan alle bovenvermelde criteria is voldaan. Indien de bovenstaande meting onvoldoende is, moet men een diagnose stellen met een oscilloscoop en voertuigspecifieke foutopsporingshandleidingen volgen. Bij de nieuwe generatie digitale hittefilm-lmm's is de bovenstaande meting niet meer mogelijk met een multimeter, maar moet men over een oscilloscoop beschikken aangezien de informatie door een digitaal pulsgemoduleerd signaal wordt doorgegeven. Daarbij wordt via hetzelfde signaal ook de info van de luchttemperatuur doorgegeven.
Ydwer.
Link naar reactie
Delen op andere sites
7 antwoorden op deze vraag
Aanbevolen berichten