Senzorul de masă de aer (MAF) sau debitmetrul de aer: mod de funcționare și diagnoză

Motoarele cu ardere internă pentru automobile funcționează pe baza arderii unui amestec aer-combustibil.
Funcționarea cu o anumită îmbogățire a amestecului aer-combustibil se poate face numai dacă se cunoaște masa de aer care intră în cilindru. La motoarele termice masa de aer se poate determina în două moduri: prin utilizarea unui senzor de masă de aer (MAF) sau a unui senzor de presiune aer admisie (MAP) combinat cu un senzor de temperatură aer admisie.

SENZOR DE MASĂ DE AER (DEBITMETRU AER) CU FIR ÎNCĂLZIT
Senzorul de masă de aer măsoară cantitatea de aer care intră în cilindri.
La motoarele pe benzină acestă informație este utilizată pentru a determina cantitatea de combustibil ce trebuie injectată, iar la motoarele diesel pentru a calcula cantitatea de gaze arse reintroduse în cilindri de
sistemul EGR.

În cazul motoarelor pe benzină, funcționarea cu amestec stoichiometric este crucială pentru a asigura randamentul optim al catalizatorului pe trei căi. Motorul pe benzină funcționează în buclă deschisă doar cu informația de la senzorul de masă de aer iar în buclă închisă și cu informația de la sonda lambda.

În timpul funcționării în buclă deschisă (open loop), calculatorul de injecție primește informația de la senzorul de masă de aer și pe baza acesteia calculează cantitatea de combustibil ce va fi injectată în cilindru pentru a obține amestecul aer-combustibil dorit. Se numește buclă deschisă deoarece calculatorul de injecție nu știe dacă îmbogățirea reală a amestecului a fost cea dorită, acesta nu are „feedback” de la motor.
Pentru a închide bucla de control, sau mai bine spus pentru a funcționa în buclă închisă (closed loop), calculatorul de injecție se folosește de informația de la sonda lambda care măsoară cât oxigen a rămas în gazele de eșapament după ardere. Cu informația adițională de la sonda lambda, calculatorul de injecție aplică corecții de calcul asupra cantității de combustibil injectată pentru a obține exact amestecul aer-combustibil dorit.

SENZOR DE MASĂ DE AER (DEBITMETRU AER) – ELEMENTE COMPONENTE

Senzorul de masă de aer se montează pe galeria de admisie a motorului, între filtrul de aer și clapeta obturatoare. La motoarele pentru automobile se utilizează două tipuri de senzori de masă de aer: cu fir cald (hot wire) sau cu peliculă caldă (hot film). Chiar dacă constructiv cei doi senzori sunt diferiți, principiul de funcționare este același.

SENZOR DE MASĂ DE AER (DEBITMETRU AER) – ELEMENT SENSIBIL ȘI CONECTOR

Senzorul de masă de aer utilizează un fir (sau o peliculă) încălzit pe lângă care curge aerul din admisie.
Firul este încălzit deoarece este parcurs de un curent electric. Odată cu creșterea temperaturii firului crește și rezistența electrică a acestuia. Din acest motiv curentul electric ce trece prin fir este limitat la o valoare maximă. Când motorul este pornit aerul începe să curgă pe lângă fir reducându-se astfel temperatura acestuia. Prin răcire se reduce rezistența electrică a firului iar curentul electric ce-l parcurge crește până ce se ajunge la o nouă temperatură de echilibru.

EXEMPLU DE CARACTERISTICĂ A UNUI SENZOR DE MASĂ DE AER

Senzorul are integrat un circuit electronic care transformă curentul electric într-o tensiune electrică cu valori între 0 și 5V. Această informație este transmisă calculatorului de injecție care, cu ajutorul caracteristicii senzorului, transformă tensiunea electrică înapoi în masă de aer și o utilizează la calculul parametrilor injecției. Pe lângă informația de masă de aer, senzorul mai transmite și informația de temperatură a aerului din admisie. Senzorul de temperatură al aerului din admisie este integrat în senzorul de masă de aer.

SENZORUL DE MASĂ DE AER (DEBITMETRU AER) – PINI

În funcție de tip și de firma producătoare, un senzor de masă de aer poate avea 5 sau 6 pini. De exemplu un senzor de masă aer Bosch 0 281 002 216 are următoarea configurație a pinilor.

CODURILE DE EROARE OBD ALE SENZORULUI DE MASĂ AER ADMISIE

OBSERVAȚIE:
Codurile de eroare aferente senzorului de masă de aer pot apărea și în cazul în care alte sisteme sunt defecte, senzorul fiind perfect funcțional. De exemplu codul OBD P0102 poate apărea în cazul în care supapa EGR rămâne deschisă (în acest caz motorul „trage” continuu gaze arse iar debitul de aer proaspăt ce intră în motor scade).

În cazul în care supapa EGR se blochează pe poziția închis poate fi ridicat codul P0103 (în acest caz în cilindri intră numai aer proaspăt care este peste limita maximă admisibilă, deoarece debitul de gaze arse este nul).

Senzorul de masă de aer are un rol de bază în funcționarea motoarelor pe benzină și diesel. Acesta are impact direct asupra cantității de combustibil injectată (benzină) și a debitului de gaze arse recirculate (diesel). Orice defect a senzorului de masă de aer va avea ca efect aprinderea lămpii de emisii poluante (MIL) precum și reducerea performanțelor motorului (turație de ralanti ridicată sau instabilă, consum mărit de combustibil, putere scăzută).