СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ДАТЧИКОВ МАССОВОГО РАСХОДА ВОЗДУХА АВТОМОБИЛЕЙ
CALIBRATION METHOD OF VEHICLE AIR MASS FLOW SENSORS

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при калибровке датчиков массового расхода воздуха (ДМРВ) автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания (ДВС).
Известен способ диагностирования ДМРВ с использованием цифрового мультиметра (A. Tranter. Руководство по электрическому оборудованию автомобилей. Санкт-Петербург, ЗАО «Алфамер Паблишинг», 1998), при реализации которого осуществляют измерение напряжения, тока, сопротивления на выводах разъема работающего датчика массового расхода воздуха.
Существенными недостатками способа являются низкая достоверность и точность измерения, ограниченность проверки ДМРВ на разных режимах.
Известен способ проверки мотор-тестером МТ-4 с приставкой KRP-4M (Программа диагностическая мотор-тестер МТ-4. Приставка KRP-4M. Руководство пользователя. Самара: НПП «Новые технологические системы», 2002), при реализации которого к разъему диагностики автомобиля подсоединяют диагностический разъем и программно по кодам неисправностей, а также по изменениям сигналов с датчика, определяют его техническое состояние.
Недостатками способа являются дороговизна стенда, сложность локализации отдельных неисправностей.
Известен способ проверки прибором DST-2 (Автомобили ГАЗ с двигателем ЗМ3-4062.10 Руководство по техническому обслуживанию системы управления двигателем МИКАС 5.4 М. «Легион Автодата», 1999), заключающийся в том, что на автомобиле к ДМРВ подсоединяют разъем прибора DST-2. Заводят двигатель, создают диагностические режимы и по изменению параметров напряжения судят о массовом расходе воздуха, на основании чего оценивают техническое состояние ДМРВ.
Недостатками данного способа являются дороговизна прибора, невозможность локализации отдельных неисправностей, ограниченность проверки ДМРВ на разных режимах.
Принятый в качестве прототипа способ (Технические условия ДМРВ: ТУ 37.473.017-99) используют при проверке технического состояния ДМРВ. Способ заключается в контроле технического состояния ДМРВ на специальном стенде. Одновременно устанавливают эталонный и проверяемый ДМРВ, включают вентилятор, создают поток воздуха, который проходит через датчики последовательно. Меняют скорость потока при помощи дроссельной заслонки. Проверку электрических параметров датчика проводят при температуре (23±5) °С на стенде. Измеряют выходное напряжение датчика при контрольных значениях массового расхода воздуха, указанных в таблице. Датчик считается выдержавшим испытание, если его электрические параметры соответствуют техническим требованиям.
Способ имеет ряд недостатков: наличие только одного вольтметра не дает возможности достоверной и точной оценки технического состояния ДМРВ, причем точность проверки значительно зависит от температуры окружающей среды, а заданную температуру не всегда возможно обеспечить, в целом при использовании данного стенда оценка технического состояния ДМРВ требует больших затрат времени.
Целью изобретения является автоматизация процесса калибровки и сокращение продолжительности времени испытания датчиков массового расхода воздуха.
Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей, заключающемся в одновременной установке эталонного и проверяемого датчиков на стенде, подаче потока воздуха вентилятором через датчики последовательно, при этом сигналы с датчиков поступают в компьютер, осуществляют относительную оценку напряжений с эталонного и испытуемого датчиков, обеспечивая автоматическое изменение скорости и температуры воздушного потока, получают нормировочную функцию, которую записывают в память контроллера испытуемого датчика.
Способ калибровки ДМРВ осуществляется следующим образом. Вначале производится калибровка покупного ДМРВ, принимаемого в дальнейшем в качестве эталонного датчика. Для этого покупной расходомер воздуха, например, типа Bosch HFM5, устанавливается на стенд и с помощью приборов метрологического класса, например, термоанемометра ТТМ-2-02 и цифрового манометра атмосферного давления Keller LEX 1, производится калибровка, а именно определение зависимости выходного сигнала эталонного датчика от массового расхода воздуха. Расход и температура воздуха изменяются дискретно. При этом массовый расход воздуха (в кг/час) вычисляется по формуле:
0
G = ρ·S·w·3600,
0
2
где:   S – площадь живого сечения потока, м;
w – средняя скорость потока, измеренная термоанемометром, м/с;
2
4
ρ – массовая плотность воздуха, кгс·с/м.
При изменении давления и температуры изменяется плотность воздуха. Массовая плотность воздуха непосредственно не измеряется, а определяется по формуле:
ρ = 0,0473·В/Т,
где: В – барометрическое давление, измеренное манометром атмосферного давления, мм рт. ст.;
Т – температура воздуха, измеренная термоанемометром, К.
Значения зависимости выходного напряжения эталонного датчика от массового расхода и температуры воздуха записываются в память компьютера.
Затем производится калибровка проверяемого датчика по эталонному.
Для калибровки проверяемого ДМРВ на стенд устанавливаются оба датчика. Сигнал с проверяемого датчика снимается непосредственно с первичного преобразователя массового расхода. Как и в предыдущем случае, расход и температура воздуха изменяются дискретно. В каждой точке после окончания переходных процессов снимаются показания эталонного и испытуемого датчиков. Полученные значения записываются в память компьютера.
После прогона датчиков во всем диапазоне расхода воздуха и температуры составляются массивы данных эталонного и испытуемого ДМРВ и осуществляется обработка результатов измерений. Для каждого значения массового расхода воздуха вычисляется нормировочный коэффициент как отношение показаний испытуемого ДМРВ и эталонного ДМРВ. Полученная совокупность точек аппроксимируется полиномом, в результате чего получаем нормировочную функцию. Это дает возможность получать калиброванные показания испытуемого ДМРВ для любого произвольного значения расхода воздуха, а не только тех значений, которые были установлены в ходе испытаний. Нормировочная функция записывается в память микроконтроллера испытуемого датчика. Указанные действия выполняются для каждого значения температуры воздуха.
Таким образом, технический результат описанного способа заключается в сокращении продолжительности калибровки и испытаний проверяемых датчиков.