A MAF, também conhecida por sensor de massa de ar, debímetro ou caudalímetro, é um pequeno sensor que tem uma função muito importante no funcionamento da electrónica dos motores actuais e que tem uma frequência de falhas que se pode considerar grande, nomeadamente nos motores diesel TDI. Com este texto para além de descrever o que é a MAF e de mostrar como diagnosticar problemas com a mesma, mostro os vários testes que efectuei com duas MAFs boas, uma com a rede de protecção e outra sem essa rede. Este último teste surgiu como tentativa de verificação de alguns pressupostos lidos em alguns artigos na internet.

MAF:

A medida do fluxo de ar para o motor é feita pelo sensor de massa de ar através de um fio percorrido por uma corrente eléctrica. Este sensor está acoplado à caixa do filtro de ar e inclui duas grelhas que tem como objectivo reduzir a turbulência do ar. MAFTambém é feita referência às redes como medida de protecção contra a possibilidade de ratos roerem o filtro e entrarem para o motor, danificando-o irremediavelmente.

Este sensor não tem partes móveis. Um fio condutor muito fino é percorrido por uma corrente eléctica que o mantém a 180ºC acima da temperatura do ar. Quando o fluxo de ar aumenta, o fio é arrefecido e a resistência dos sensores muda.

A corrente no fio é aumentada para manter o fio à mesma temperatura constante. Esta alteração é convertida numa tensão que é enviada à centralina para que calcule o volume de ar que entrou. A sujidade e óleo no sensor podem causar leituras incorrectas ou deficientes. Por causa disto, o fio da MAF é aquecido até 1000º por um período de 1 segundo a cada vez que o motor é desligado, de modo a queimar alguns resíduos que possam ter ficar no filamento. Se é detectada alguma avaria no sensor, o sinal é substituído por um valor fixo de modo a que o carro possa ser conduzido.

Problemas:

Os primeiros problemas começam a surgir quando nos apercebemos que o carro não desenvolve como antes. A velocidade máxima não é atingida e a partir de certa rotação o carro parece que puxa menos. Como normalmente a MAF não deixa de funcionar instantaneamente, não nos apercebemos facilmente do problema. Os problemas com as MAF acontecem tanto em carros de série e novos como em carros modificados e onde se trocou o filtro de ar. Podem acontecer problemas tanto com poucos como com muitos kilómetros. No meu caso foi depois dos 100000km que a MAF avariou. Isso deveu-se no meu caso quase de certeza a excesso de óleo no filtro de ar numa manutenção que fiz ao filtro. Este óleo vai passando pelo filtro e fica a envolver o pequeno filamento que mede o volume de ar. Num dos testes que fiz proximo dos 95000km a MAF dava os valores correctos. A perda de andamento era notória. Em auto-estrada onde o carro chegava aos 210km/h no ponteiro passava a atingeir apenas 180km/h e com mais dificuldade.

Diagnóstico:

O diagnóstico de uma MAF avariada pode ser efectuado com o programa VAG-COM e respectiva interface. Este programa emula o usado pela VW, o VAG-1551 e VAG-1552, usando o protocolo VAG e não OBD-II. Usando este programa podemos verificar primeiro se existem alguns DTC. Para isso, executamos o programa, já com o interface ligado, e fazemos o teste de ligação. Depois escolhemos Select na página principal e depois 01-Engine. De seguida o programa faz a identificação do módulo e escolhemos Fault Codes – 02. Nesta janela deverá aparecer a mensagem “no DTC’s found”. Isto significa que não há erros gravados na Centralina. No caso de uma MAF avariada poderá estar aqui o erro como aconteceu no meu caso. A mensagem era: 1 DTCs Found: 17552 – Mass Air Flow Sensor (G70): Open or Short to Ground. Não havia dúvidas que a MAF estava avariada. Mas haverá possibilidade de verificar de outra forma?

Efectivamente, com o VAG-COM devemos aceder ao módulo 01-Engine e depois Measuring Blocks – 08. Devemos depois seleccionar o bloco 003 e iniciar o logging dos dados. Este log deve ser feito numa estrada sem transito e se possível com a ajuda de alguém para mexer no computador enquanto nos preocupamos com a estrada. Devemos colocar o carro em 3ª, 4ª ou 5ª e depois acelerar a fundo desde cerca das 2000rpms até cerca das 4000rpms. De seguida abre-se o ficheiro no Excel e faz-se um gráfico que inclua a rotação, e os valores das variáveis MAF Specified e MAF actual.

 

gráficos

Na figura do lado apresenta-se um gráfico onde se representam essas variáveis no caso de uma MAF avariada. Para que a MAF esteja boa, o valor da variável MAF Actual quando o carro passa perto das 3000rpms deve ser superior ou igual a 900mg/h. Conforme se verifica facilmente, o valor de MAF Actual está constantemente fixo nos 638mg/h, o que significa que está a ser usado o tal valor de referência do potenciómetro para possibilitar que o carro seja conduzido quase normalmente. Ter ou não ter MAF, nestas condições, é exactamente a mesma coisa. Para corrigir esta situação troca-se a MAF avariada por uma nova. De seguida deve ser limpo o DTC que se encontra na centralina, para isso usamos o VAG-COM novamente. Usa-se o mesmo processo para o log do bloco 003 e faz-se o teste de estrada.

 

 

De seguida mostra-se um gráfico desses valores, onde podemos verificar que o valor de MAF Actual varia consoante o volume de ar que entra para o motor e às 3000rpms o seu valor é superior a 900mg/h. Não é totalmente visível no gráfico, mas atingiu-se um pico neste teste de 1038mg/h. Quando se anda novamente no carro com a nova MAF nota-se logo a diferença de funcionamento ao ralenti. Em estrada é possível verificar que o carro passa a puxar forte mesmo depois das 4000rpms e chega facilmente a velocidades superiores a 180km/h. De seguida foram ainda efectuados mais alguns testes. O primeiro foi usar a MAF normal com as redes de protecção. Infelizmente, e por estar a fazer os testes sozinho, por alguma razão não fiz log das medições nestas condições. De seguida efectuei mais dois testes. O primeiro foi efectuado com uma MAF sem as redes de protecção e o seguinte foi feito com a mesma MAF mas substituindo também o filtro de ar por um novo. A ideia deste teste sem as redes surgiu depois de ter visto dois artigos na internet nos quais se notavam ganhos com esta situação.

Na figura do lado mostro os valores atingidos com uma nova MAF sem as redes de protecção e com um filtro de ar novo, idêntico e portanto limpo, ao contrário do que estava montado antes e que precisava já de manutenção. É notório também que o valor de MAF actual ultrapassa sempre os 900 sempre que o valor de MAF Specified se situa nos 850mg/h. O valor máximo que ficou registado nestas condições foi de 1081mg/h.

Depois de ter trocado o filtro de ar e usando a mesma MAF, fazendo um gráfico dos valores, obteve-se o resultado da figura mais a baixo. Neste caso pela simples inspecção do gráfico notamos que a mesma MAF passa a registar valores mais elevados.

 

Nestas condições o valor máximo que aparece no gráfico é de 1169mg/h, embora nas mesmas condições, no percurso inverso tivesse registado um máximo de 1229mg/h. MAF without screens new air filterDestas medições não consegui concluir em estrada qual das duas MAFs seria a mais eficiente, se a MAF normal ou a MAF sem as redes de protecção, devido a ter falhado os logs. Também o local não seria o mais ideal por não ter as dimensões correctas para o teste. A pesar disso, deu para notar perfeitamente que a diferença entre ter o filtro de ar limpo ou sujo nota-se nas leituras das MAFs.

 

 

Mas nada como efectuar estes testes em condições controladas. A ideia era reproduzir estes resultados num banco de potência. Para isso contei com a colaboração da F3Sport, e do seu banco de potência MAHA. Sobre o banco gostava de fazer duas considerações, primeiro que é bastante conservador no que respeita à medição de potências, comparado por exemplo com alguns VAMAG que registam potências elevadas. A segunda é que a reduzida potência da ventoinha não reproduz o mesmo efeito refrigerante do ar quando o carro circula a grande velocidade. Mas o importante aqui é frisar que os testes foram efectuados no mesmo local com um pequeno intervalo de tempo entre eles.

Testes de Potência:

A ordem dos testes foi a seguinte: o primeiro foi efectuado com a MAF sem redes de protecção; o segundo foi com a MAF com as redes de protecção; o terceiro foi com a MAF danificada; finalmente o último foi efectuado com a MAF com rede mas sem o filtro de ar e o heat-shield. Durante cada um dos testes foi usado novamente o VAG-COM para fazer o log de algumas variáveis, nomeadamente RPMs, MAF Specified, MAF Actual, Specified MAP, Actual MAP, Fuel temp, Intake air temp, coolant temp, etc. A calibração do valor de idle para o teste de potência foi efectuado com a ajuda do VAG-COM nos 903rpm, desta forma consegue-se uma fiabilidade melhor nas medições.

Da inspecção dos valores obtidos nos vários testes, salta logo à vista a diferença de potência obtida com a MAF avariada. Os 74kw (=100cv) contrastam com os 100kw(=136cv) obtido no melhor dos testes. É notória também a queda de potência brusca a partir das 4000rpms, sendo este um dos primeiros sintomas de quem tem problemas com a MAF no seu carro. Para facilidade de visualização apenas coloquei uma imagem reduzida dos plots dos vários testes de potência. Para aceder aos ficheiros originais para download, por favor carregar aqui.

De seguida configurei um gráfico que tivesse os valores medidos pela MAF vs rotação para os testes 1, 2 e 4. A imagem está em tamanho reduzido mas clicando na mesma é possível visualiza-la em tamanho maior.

As diferenças não foram significativas e estão de acordo com o que foi verificado nos testes de potência. A situação em que em média a MAF mediu valores mais elevados foi com as redes de protecção. A diferença não é grande, mas no teste de potência verificou-se 0,5 KW de diferença, ou seja 0,7cv. Já nos valores nos logs, a MAF sem rede registou um máximo de 1113.6 mg/h, a MAF com rede, nas duas situações, registou um máximo de 1148mg/h, com uma ligeira diferença na rotação a que foi medida, nada de significativo.

Não é fácil tirar conclusões sobre os testes, pois pode acontecer que as duas MAFs utilizadas têm ligeiras diferenças nos valores que “conseguem” medir. Isto parece evidente se considerar-mos que com e sem o filtro, a mesma MAF mediu valores quase idênticos à mesma rotação (e tendo em conta que sem filtro o ar entra mais quente). Se isto for verdade, o teste com e sem rede deveria ter sido efectuado usando a mesma MAF. Isto introduzia algumas dificuldades pois o retirar das redes é uma operação delicada, quando não se pretende estraga-las, também não tinha sido prevista esta situação. A outra possível conclusão é que a rede faz mais do que proteger contra a entrada de objectos ou animais para o motor, “The sensor housing includes a baffle grid which reduces air turbulenceand pulses” sendo este o principal objectivo das redes, conseguindo melhorar ligeiramente a eficiência deste sensor.

Na figura seguinte mostra-se claramente a diferença entre as redes metálicas de uma MAF com 100.000km e com um filtro de ar que não o de origem e uma rede de uma MAF nova. A cor escura é óleo do filtro de ar e pequenas partículas de sujidade que passam pelo filtro.

 

 

 

Mas os testes efectuados permitiram visualizar mais alguns aspectos interessantes. O que mostro de seguida na figura em baixo foi obtido fazendo um gráfico de outras grandezas que foram registadas. RPM, MAP (Manifold Absolute Pressure) Specified, actual MAP, IAT (Intanke Air Temperature) e Coolant Temp.

Nesta imagem que corresponde ao primeiro teste de potência efectuado podemos impressionarmo-nos com a subida que a temperatura do ar teve após passar pelo turbo e intercooler. No inicio do teste a temperatura era de 33,3ºC e atingiu um pico de 94,5ºC depois de atingidas as 4830 rpms.

Evidentemente podemos argumentar que a ventoinha não produz o arrefecimento necessário no intercooler para arrefecer o ar. Mesmo assim este é um valor considerável. O líquido de refrigeração teve uma evolução não tão grande, mas os 88.2ºC do início do teste, subiram aos 111,6ºC. Mais uma vez o radiador não é correctamente arrefecido, mas outros logs efectuados em estrada já mostraram que a temperatura de 90º do manómetro não informa como deve ser. Aliás depois de o carro estar quente o manómetro aponta sempre para os 90º excepto se existir algum problema. As outras duas variáveis mostram o acompanhamento da pressão do turbo pedida pela centralina e a que se verifica pelo sensor associado, o G71.

Pela calibração efectuada verifiquei que a velocidade medida pelo VAG-COM não difere muito da indicada pelo dinamómetro. Os valores máximos de rotação e velocidade associada em cada teste foram: 213@4880; 216@4950; 218@4990; 224@5130. Nos logs do último teste pode ler-se o valor de 212@4851. com uma regra de 3 simples é possível verificar que o erro é inferior a 0.2km/h entre os dois processos de leitura. Obviamente que estas velocidades não são atingidas em estrada devido por exemplo à resistência do ar entre outros factores.

Para quem pretender analisar os logs efectuados disponibilizo os ficheiros RAdyno1, RAdyno2, RAdyno3, RAdyno4 e Compare.

Conclusões:

os resultados não foram os esperados, quem sabe se para breve não efectuo os mesmos testes com a mesma MAF. Apesar disso voltei a colocar a MAF com as redes, sempre são mais 0,7cv. Os testes permitiram também ver o decréscimo de potência que se verifica com uma MAF avariada sendo este o principal objectivo. Espero que o artigo tenha sido no mínimo interessante.

Teste 1 – MAF sem redes de protecção

Pnorm = 99,5 Kw

Engine output = 97,0 Kw

wheel output = 70,0 Kw

Drag output = 27,0 Kw

Max Power at = 4350 rpm

Torque = 296 Nm

Max Torque at = 1990 rpm

Max Speed = 213km/h@4880 rpm

Teste 2 – MAF normal

 

Pnorm = 100,0 Kw

Max Power at = 4440 rpm

Engine output = 97,5 Kw

Torque = 294 Nm

wheel output = 71,0 Kw

Max Torque at = 1970 rpm

Drag output = 26,5 Kw

Max Speed = 224km/h@5130 rpm

Teste 3 – MAF avariada

 

Pnorm = 74,0 Kw

Max Power at = 3620 rpm

Engine output = 72,0 Kw

Torque = 214 Nm

wheel output = 54,0 Kw

Max Torque at = 1830 rpm

Drag output = 18,0 Kw

Max Speed = 218km/h@4990 rpm

Teste 4 – MAF normal sem filtro de ar

 

Pnorm = 99,0 Kw

Max Power at = 4240 rpm

Engine output = 96,0 Kw

Torque = 294 Nm

wheel output = 72,0 Kw

Max Torque at = 1970 rpm

Drag output = 24,0 Kw

Max Speed = 216km/h@4950 rpm