เซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลของมวลอากาศ ( MAF ) คือเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการวัดอัตราการไหลของมวลอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบฉีดเชื้อเพลิง

ข้อมูลมวลอากาศมีความจำเป็นสำหรับหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ในการปรับสมดุลและส่งมวลเชื้อเพลิงที่ถูกต้องไปยังเครื่องยนต์ ความหนาแน่นของอากาศเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิและความดัน ในการใช้งานด้านยานยนต์ความหนาแน่นของอากาศ จะแปรผันไปตาม อุณหภูมิแวดล้อมระดับความสูงและการใช้ระบบอัดอากาศซึ่งหมายความว่าเซ็นเซอร์วัดอัตราการไหลของมวลอากาศมีความเหมาะสมมากกว่า เซ็นเซอร์ วัดอัตราการไหลเชิงปริมาตรในการกำหนดปริมาณ อากาศ ที่เข้าสู่แต่ละกระบอกสูบ

เซ็นเซอร์วัดปริมาณอากาศ (Mass Airflow Sensor หรือ MAF) ที่ใช้กันทั่วไปในเครื่องยนต์รถยนต์มีสองประเภท ได้แก่ เซ็นเซอร์แบบใบพัด (Vane Meter Sensor) และเซ็นเซอร์แบบลวดร้อน (Hot Wire Sensor) ทั้งสองแบบนี้ไม่ได้ใช้เทคโนโลยีที่วัดปริมาณอากาศโดยตรง แต่ด้วยเซ็นเซอร์และอินพุตเพิ่มเติม หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) ของเครื่องยนต์สามารถกำหนดอัตราการไหลของอากาศเข้าได้ ทั้งสองวิธีนี้ใช้เกือบเฉพาะใน เครื่องยนต์ ระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ (EFI) เท่านั้น เซ็นเซอร์ทั้งสองแบบจะส่งสัญญาณ 0.0–5.0 โวลต์ หรือ สัญญาณ การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ที่แปรผันตามอัตราการไหลของอากาศ และเซ็นเซอร์ทั้งสองแบบจะมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอากาศเข้า (IAT) รวมอยู่ในตัวเรือนสำหรับรถยนต์ส่วนใหญ่ที่มีระบบวินิจฉัยบนรถ (OBDII) รถยนต์ก่อนปี 1996 อาจมี MAF โดยไม่มี IAT ตัวอย่างเช่นInfiniti Q45 ปี 1994

เมื่อใช้เซ็นเซอร์ MAF ร่วมกับเซ็นเซอร์ออกซิเจนอัตราส่วนอากาศ/เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำมาก เซ็นเซอร์ MAF ให้ ข้อมูลการไหลของอากาศที่คาดการณ์ไว้ (การไหลของอากาศที่วัดได้) แก่ตัว ควบคุมแบบวงเปิดไปยัง ECU และเซ็นเซอร์ออกซิเจนจะให้ ข้อมูลป้อนกลับ แบบวงปิดเพื่อทำการแก้ไขเล็กน้อยต่อมวลอากาศที่คาดการณ์ไว้ ดูเซ็นเซอร์ความดันสัมบูรณ์ของท่อร่วมไอดี ( เซ็นเซอร์ MAP ) ด้วย ตั้งแต่ประมาณปี 2012 เซ็นเซอร์ MAF บางรุ่นมีเซ็นเซอร์ความชื้น รวมอยู่ด้วย ^{[ 1 ]}

เซ็นเซอร์ VAF (vane air flow) วัดโมเมนตัมของการไหลของอากาศเข้าสู่เครื่องยนต์ด้วยใบพัดอากาศ (แผ่นปิด/ประตู) ที่มีสปริงดัน อยู่ ซึ่งเชื่อมต่อกับตัวต้านทานปรับค่าได้ ( โพเทนชิโอเมตร ) ใบพัดจะเคลื่อนที่ตามสัดส่วนของโมเมนตัมของการไหลของอากาศ เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยังโพเทนชิโอเมตร แรงดันไฟฟ้าจะปรากฏที่ขั้วเอาต์พุตของโพเทนชิโอเมตรตามสัดส่วนของมุมที่ใบพัดหมุน หรือการเคลื่อนที่ของใบพัดอาจควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีด โดยตรง เช่นในระบบK-Jetronic

เซ็นเซอร์ VAF หลายตัวมีสกรูปรับส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิง ซึ่งจะเปิดหรือปิดช่องอากาศเล็กๆ ด้านข้างของเซ็นเซอร์ VAF สกรูนี้ควบคุมส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงโดยการปล่อยอากาศปริมาณที่กำหนดไหลผ่านแผ่นปิดอากาศ ทำให้ส่วนผสมข้นหรือเจือจางลง การหมุนสกรูตามเข็มนาฬิกาจะทำให้ส่วนผสมข้นขึ้น และการหมุนทวนเข็มนาฬิกาจะทำให้ส่วนผสมเจือจางลง

ใบพัดเคลื่อนที่เนื่องจากแรงต้านของกระแสลมที่พัดผ่าน ไม่ได้วัดปริมาตรหรือมวลโดยตรง แรงต้านขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของอากาศ (ความหนาแน่นของอากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ) ความเร็วของอากาศ และรูปทรงของใบพัด ดูสม การแรงต้าน เซ็นเซอร์ VAF บางรุ่นมีเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิอากาศขาเข้า (เซ็นเซอร์ IAT) เพิ่มเติม เพื่อให้ ECU ของเครื่องยนต์สามารถคำนวณความหนาแน่นของอากาศ และปรับปริมาณเชื้อเพลิงได้ตามนั้น

วิธีการใช้เครื่องวัดแบบใบพัดมีข้อเสียอยู่บ้าง:

• มันจำกัดการไหลของอากาศ ซึ่งส่งผลให้กำลังเครื่องยนต์ลดลง
• หน้าสัมผัสทางไฟฟ้าหรือทางกลที่เคลื่อนที่ได้อาจสึกหรอได้
• การหาตำแหน่งติดตั้งที่เหมาะสมภายในห้องเครื่องยนต์ที่มีพื้นที่จำกัดนั้นเป็นเรื่องยาก
• ใบพัดจะต้องถูกวางในทิศทางที่สัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง
• ในผู้ผลิตบางราย การควบคุมปั๊มเชื้อเพลิงก็เป็นส่วนหนึ่งของระบบสายไฟภายในของ VAF ด้วยเช่นกัน

เซ็นเซอร์วัดปริมาณอากาศแบบลวดร้อนจะวัดปริมาณอากาศที่ไหลเข้าสู่ระบบดูดอากาศของเครื่องยนต์ หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดปริมาณอากาศแบบลวดร้อนนั้นคล้ายคลึงกับเครื่องวัดความเร็วลมแบบลวดร้อน (ซึ่งวัดความเร็วลม) โดยจะทำได้โดยการให้ความร้อนแก่ลวดที่แขวนอยู่ในกระแสอากาศของเครื่องยนต์ เหมือนกับลวดในเครื่องปิ้งขนมปัง โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ให้กับลวดความต้านทานไฟฟ้า ของลวด จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิของลวดเพิ่มขึ้น ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรเปลี่ยนแปลงไปตามกฎของโอห์มเมื่ออากาศไหลผ่านลวด ลวดจะเย็นลง ทำให้ความต้านทานลดลง ซึ่งจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรได้มากขึ้น เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายคงที่ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลมากขึ้น อุณหภูมิของลวดจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งความต้านทานถึงจุดสมดุลอีกครั้ง การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับปริมาณอากาศที่ไหลผ่านลวด วงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบรวมจะแปลงการวัดตามสัดส่วนเป็นแรงดันไฟฟ้าตามสัดส่วน ซึ่งจะถูกส่งไปยัง ECU ^{[ 2 ]}

หากความหนาแน่นของอากาศเพิ่มขึ้นเนื่องจากความดันเพิ่มขึ้นหรืออุณหภูมิลดลง แต่ปริมาตรอากาศยังคงที่ อากาศที่หนาแน่นกว่าจะดึงความร้อนออกจากลวดมากขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงอัตราการไหลของมวลอากาศที่สูงขึ้น แตกต่างจากองค์ประกอบตรวจจับแบบใบพัดของมิเตอร์วัดอากาศแบบใบพัด ลวดร้อนจะตอบสนองโดยตรงต่อความหนาแน่นของอากาศ ความสามารถของเซ็นเซอร์นี้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการรองรับกระบวนการเผาไหม้ของน้ำมันเบนซิน ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วตอบสนองต่อมวลอากาศ ไม่ใช่ปริมาตรอากาศ (ดูสโตอิคิโอเมตรี )

เซ็นเซอร์นี้บางครั้งใช้สกรูปรับส่วนผสม แต่สกรูนี้เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดและใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ (โพเทนชิโอเมตร) แทนสกรูบายพาสอากาศ สกรูนี้ต้องหมุนหลายรอบเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ เซ็นเซอร์บางตัวใช้ระบบทำความสะอาดด้วยการเผาไหม้ลวดร้อน รีเลย์เผาไหม้จะจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงผ่านลวดร้อนแพลทินัมหลังจากดับเครื่องยนต์ประมาณหนึ่งวินาที ทำให้สิ่งปนเปื้อนที่เกาะติดกับลวดร้อนแพลทินัมถูกเผาไหม้หรือระเหยไป

เซ็นเซอร์ MAF แบบฟิล์มร้อนทำงานคล้ายกับเซ็นเซอร์ MAF แบบลวดร้อน แต่โดยทั่วไปแล้วจะส่งสัญญาณความถี่ออกมา เซ็นเซอร์นี้ใช้ตะแกรงฟิล์มร้อนแทนลวดร้อน^{[ 3 ]}มักพบในรถยนต์ระบบฉีดเชื้อเพลิงในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้นทศวรรษ 1990 ความถี่เอาต์พุตเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์ ดังนั้นเมื่อการไหลของมวลเพิ่มขึ้น ความถี่ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย เซ็นเซอร์เหล่านี้มักก่อให้เกิดปัญหาเป็นระยะเนื่องจากความล้มเหลวทางไฟฟ้าภายใน ขอแนะนำอย่างยิ่งให้ใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อตรวจสอบความถี่เอาต์พุตของเซ็นเซอร์เหล่านี้ การบิดเบือนความถี่ก็เป็นเรื่องปกติเมื่อเซ็นเซอร์เริ่มทำงานผิดปกติ ช่างเทคนิคหลายคนในภาคสนามใช้การทดสอบแบบแตะซึ่งให้ผลลัพธ์ที่ชัดเจนมาก ระบบ HFM บางระบบไม่ได้ส่งสัญญาณความถี่ออกมา ในบางกรณี เซ็นเซอร์นี้ทำงานโดยการส่งสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอ

ไมโครบริดจ์ใช้หลักการเดียวกันแต่จัดเรียงบนชิปซิลิคอน^{[ 4 ]}

เครื่องยนต์GM LSซีรีส์ (รวมถึงเครื่องยนต์อื่นๆ) ใช้ระบบ MAF แบบสายเย็น (ผลิตโดย AC Delco) ซึ่งทำงานคล้ายกับระบบ MAF แบบสายร้อน อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ใช้ตัวต้านทาน "เย็น" เพิ่มเติมเพื่อวัดอากาศโดยรอบและใช้เป็นค่าอ้างอิงสำหรับตัวต้านทาน "ร้อน" ที่ใช้ในการวัดการไหลของอากาศ^{[ 5 ]}

ตะแกรงบนเซ็นเซอร์ MAF ใช้สำหรับปรับการไหลของอากาศให้เรียบ เพื่อให้เซ็นเซอร์สามารถอ่านค่าได้อย่างเสถียรที่สุด ไม่ได้ใช้สำหรับวัดการไหลของอากาศโดยตรง ในกรณีที่เจ้าของรถใช้กรองอากาศแบบผ้าชุบน้ำมัน อาจมีน้ำมันส่วนเกินเคลือบเซ็นเซอร์ MAF และทำให้การอ่านค่าผิดเพี้ยนได้ ที่จริงแล้ว บริษัท General Motors ได้ออกประกาศแจ้งเตือนทางเทคนิค (Technical Service Bulletin) ระบุถึงปัญหาตั้งแต่รอบเดินเบาไม่คงที่ ไปจนถึงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับระบบส่งกำลัง อันเนื่องมาจากเซ็นเซอร์ที่ปนเปื้อน ในการทำความสะอาดส่วนประกอบของเซ็นเซอร์ MAF ที่บอบบาง ควรใช้น้ำยาทำความสะอาดเซ็นเซอร์ MAF หรือ น้ำยาทำความสะอาด อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยเฉพาะ ไม่ควรใช้น้ำยาทำความสะอาดคาร์บูเรเตอร์หรือเบรก ซึ่งอาจมีฤทธิ์กัดกร่อนทางเคมีมากเกินไป โดยทั่วไปแล้ว น้ำยาทำความสะอาดเซ็นเซอร์ MAF และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะมีส่วนประกอบหลักเป็นเฮกเซนหรือเฮปเทน มี แอลกอฮอล์น้อยหรือไม่เลยและใช้คาร์บอนไดออกไซด์หรือHFC-152aเป็นสารขับ ดันในส เปรย์ ควรฉีดพ่นเซ็นเซอร์เบาๆ จากระยะห่างที่เหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหาย และปล่อยให้แห้งสนิทก่อนติดตั้งกลับเข้าไปใหม่ ผู้ผลิตอ้างว่า วิธีทดสอบที่ง่ายแต่เชื่อถือได้มากเพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้อย่างถูกต้อง คือ การใช้ด้านหลังของไขควงเคาะที่ตัวเครื่องขณะที่เครื่องยนต์กำลังทำงาน และหากการทำเช่นนี้ทำให้ความถี่เอาต์พุตเปลี่ยนแปลงไป แสดงว่าควรทิ้งอุปกรณ์นั้นและติดตั้งชิ้นส่วนอะไหล่แท้จากผู้ผลิตแทน

เซ็นเซอร์ กระแสน้ำวนคาร์มันทำงานโดยการรบกวนกระแสอากาศด้วยลำแสงตั้งฉาก หากกระแสอากาศที่เข้ามาเป็นแบบราบเรียบ กระแสน้ำ วน ที่เกิดขึ้น จะประกอบด้วยรูปแบบการสั่นของกระแสน้ำวนคาร์มัน ความถี่ของรูปแบบที่เกิดขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับความเร็วของอากาศ

กระแสน้ำวนเหล่านี้สามารถอ่านได้โดยตรงเป็นพัลส์ความดันที่กระทบกับเซ็นเซอร์ หรือสามารถทำให้ชนกับกระจกซึ่งจะขัดขวางหรือส่งผ่านลำแสงสะท้อนเพื่อสร้างพัลส์ตอบสนองต่อกระแสน้ำวน ประเภทแรกสามารถใช้ได้เฉพาะกับอากาศแบบดึงผ่าน (ก่อนเทอร์โบหรือซูเปอร์ชาร์จเจอร์ ) ในขณะที่ประเภทที่สองสามารถใช้ได้กับอากาศแบบผลักหรือดึงผ่าน (ก่อนหรือหลังการใช้งานระบบอัดอากาศแบบบังคับ เช่น ซูเปอร์ชาร์จเจอร์หรือเทอร์โบชาร์จเจอร์ ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ) แทนที่จะส่งออกแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ปรับเปลี่ยนโดยปัจจัยความต้านทาน MAF ประเภทนี้ส่งออกความถี่ซึ่งต้องได้รับการตีความโดย ECU MAF ประเภทนี้สามารถพบได้ในDSM ทุกรุ่น (Mitsubishi Eclipse, Eagle Talon, Plymouth Laser), Mitsubishi หลายรุ่น, Toyota และ Lexus บางรุ่น และ BMW บางรุ่น เป็นต้น^{[ 6 ]}

เทคโนโลยีใหม่ที่กำลังพัฒนาใช้แผ่นเมมเบรนอิเล็กทรอนิกส์บางมากที่วางอยู่ในกระแสอากาศ แผ่นเมมเบรนนี้มี เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ แบบฟิล์มบางพิมพ์อยู่ด้านต้นน้ำและด้านปลายน้ำ มีฮีตเตอร์รวมอยู่ตรงกลางของแผ่นเมมเบรนซึ่งรักษาอุณหภูมิให้คงที่คล้ายกับวิธีการใช้ลวดร้อน หากไม่มีการไหลของอากาศ โปรไฟล์อุณหภูมิข้ามแผ่นเมมเบรนจะสม่ำเสมอ เมื่ออากาศไหลผ่านแผ่นเมมเบรน ด้านต้นน้ำจะเย็นลงแตกต่างจากด้านปลายน้ำ ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิต้นน้ำและปลายน้ำบ่งบอกถึงอัตราการไหลของมวลอากาศ เซ็นเซอร์เมมเบรนความร้อนยังสามารถวัดการไหลได้ทั้งสองทิศทาง ซึ่งบางครั้งเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่มีการเต้นเป็นจังหวะ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทำให้สามารถผลิตเซ็นเซอร์ชนิดนี้ใน ระดับ จุลภาค ได้ใน รูปของไมโครเซ็นเซอร์โดยใช้ เทคโนโลยี ระบบไมโครอิเล็กโทรเมคา นิกส์ (MEMS) ไมโครเซ็นเซอร์ดังกล่าวมีความเร็วและความไวสูงกว่า วิธีการ แบบมหภาค อย่างมาก ดูเพิ่มเติมที่ รุ่นของเซ็นเซอร์ MEMS

อุปกรณ์วัด การไหลแบบลามินาร์ใช้วัดอัตราการไหลเชิงปริมาตรของก๊าซโดยตรง หลักการทำงานคือ เมื่อการไหลเป็นแบบลามินาร์ ความแตกต่างของความดันในท่อจะแปรผันตรงกับอัตราการไหล การไหลแบบลามินาร์เกิดขึ้นในก๊าซเมื่อเลขเรย์โนลด์ของก๊าซต่ำกว่าค่าวิกฤต ต้องมีการชดเชยความหนืดของของเหลวในผลลัพธ์ด้วย อุปกรณ์วัดการไหลแบบลามินาร์มักสร้างขึ้นจากท่อขนานจำนวนมากเพื่อให้ได้อัตราการไหลที่ต้องการ

• รายการชิ้นส่วนรถยนต์
• รายการเซ็นเซอร์
• แรงดันสัมบูรณ์ของท่อร่วมไอดี (MAP)