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 Wie funktioniert der Luftmassenmesser (LMM)? [Drucken]
Erstellt: 28.12.2003 17:01:43
(Update: 16.01.2004 01:05:06)
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Luftmassenmesser HFM5 (LMM)
Um mal etwas Licht in das Dunkel zu bringen habe ich mir mal den LMM hergenommen und zerlegt.
Zur Einhaltung der gesetzlichen Auflagen ist es erforderlich, dass bei jedem Betriebszustand des Motors die entsprechende Luftmenge präzise gemessen wird. Deshalb misst ein LMM, der nach dem Prinzip des Heißfilm-Luftmassenmesser arbeitet, sehr genau einen Teilstrom des tatsächlich durch das Messrohr oder den Luftfilterkasten strömenden Luftmassenstrom. Rückströmungen oder Pulsationen, die durch das öffnen und schließen der Ein und Auslassventile entstehen werden hierbei auch berücksichtigt. Die Messgenauigkeit wird von Temperaturänderungen der vorbeiströmenden Luft nicht beeinflusst. Der LMM ragt mit seinem Gehäuse und der darin befindlichen Messelektronik und der Sensormesszelle in ein Messrohr. Dieses ist nach dem Luftbedarf des Motors ausgelegt und wird den Größen von 370 – 970 kg/h. Die vom LMM gelieferten analogen Spannungen von 0 – 5V und dem bekannten Messrohrdurchmesser werden im STG mit Hilfe eines Kennfeldes für den LMM in eine Steuergrößenordnung, die der tatsächlich durch das Messrohr strömenden Luft entspricht, umgerechnet.
Das Rohr selbst ist meistens mit wabenähnlichen Gittern versehen um eine homogene Luftströmung zu erzielen und Luftverwirbelungen zu vermeiden. Als Veranschaulichung nehme man eine Gieskanne. Ohne Gieskopf tritt ein wild wirbelnder Wasserstrahl aus, der auch Stellen unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten aufweist. Mit aufgesetzten Gieskopf treten mehrere feine Strahlen mit gleicher Geschwindigkeit aus und unmittelbar an der Austrittsöffnung ist auch ein homogenes Feld erkennbar. Diese Aufgaben erfüllen die eingebrachten Gitter im LMM-Rohrgehäuse. Sie verteilen die eintretende Luftströmung gleichmäßig in mehrere kleinere Strömungen mit gleicher Strömungsgeschwindigkeit über den gesamten Querschnitt des Rohres. Damit ist gewährleistet das die Gesamtluftmasse des Querschnittes des Rohres genau einem Vielfachen eines definierten Teilausschnittes beträgt und somit repräsentativ ist. Der Anschlussbereich des eigentlichen LMM liegt außerhalb des Rohres, der Sensor mit der gesamten Messelektronik liegt innerhalb des Rohres. Somit nimmt die gesamte Elektronik innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde die Temperatur der sie umströmenden Luft an. Damit ist das Problem der Eigenerwärmung der Elektronik und zusätzliche Kühlung gelöst. Bei einer mittleren Luftströmungsgeschwindigkeit von ca. 60m/s ist damit eine ausreichende Luftmenge gegeben. Der verwendete Kunststoff PBT-GF 30 hat eine Wärmeleitfähigkeit von 0,27 W/K m. Dazu ein paar Vergleichszahlen Aluminium 204 W/K m; Kupfer 384 W/K m; Holz 0,10 W/K m; Glas 0,81 W/K m; Porzellan 1,6 W/K m.
Es ist also Unsinn den LMM von Außen mit Alufolie gegen Wärmestrahlung schützen zu wollen. Es fließt mehr Wärmeenergie über die Kupferkabel der Steckkontakte an die Elektronik als über das Gehäuse des LMM und auch die Eigenerwärmung durch die Verlustleistung der Elektronik ist größer.
Die eigentliche Sensormessfläche ist beheizt und hat eine mikromechanische Sensormembran, welche dadurch auf konstanter Temperatur gehalten wird. Vereinfacht ausgedrückt ist die Temperaturdifferenz zweier Messpunkte, dir durch die vorbeiströmende Luft erzeugt wird, das Maß für die Masse des Luftsroms. Der Sensor reagier im <15ms Bereich. Im HFM5 kann ein Temperatursensor für zusätzliche Auswertungen vorhanden sein
Fehler:
Aus den Erfahrungen des Forums kristallisiert sich die Erkenntnis heraus, dass viele Luftmassenmesser nach einer gewissen Betriebszeit falsche Werte anzeigen. Die falschen Werte sind fast ausschließlich zu niedrig. Dies kommt von einer Schmutzablagerung auf der Sensormesszelle, welche die Messzelle von der vorbeiströmenden Luft immer mehr isoliert und dadurch zunehmend die Kühlung verhindert. Durch die Eigenart des Messprinzips führt das zu einer zu geringen gemessenen Luftmasse, welche an das STG übertragen wird. Die Richtigkeit
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