空氣流量傳感器

電子控制汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)為了在各種運(yùn)轉(zhuǎn)工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測(cè)定每一瞬間吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，以此作為ECU計(jì)算(控制）噴油量的主要依據(jù)。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進(jìn)氣量信號(hào)，就不能正常地進(jìn)行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。電子控制汽油噴射系統(tǒng)的空氣流量傳感器有多種型式，常見的空氣流量傳感器按其結(jié)構(gòu)型式可分為葉片（翼板）式、量芯式、熱線式、熱膜式、卡門渦旋式等幾種。

空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)原理

在電子控制燃油噴射裝置上，測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣量的傳感器，即空氣流量傳感器是決定系統(tǒng)控制精度的重要部件之一。當(dāng)規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣、混合氣的空燃比（A/F）的控制精度為±1.0時(shí)，系統(tǒng)的允許誤差為±6[%]~7[%]，將此允許誤差分配至系統(tǒng)的各構(gòu)成部件上時(shí)，空氣流量傳感器所允許的誤差為±2[%]~3[%]。

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)空氣流量的最大值與最小值之比max/min在自然進(jìn)氣系統(tǒng)中為40~50，在帶增壓的系統(tǒng)的中為60~70，在此范圍內(nèi)的，空氣流量傳感器應(yīng)能保持±2~3[%]的測(cè)量精度，電子控制燃油噴射裝置上所用的空氣流量傳感器在很寬的測(cè)定范圍上不僅應(yīng)能保持測(cè)量精度，而且測(cè)量響應(yīng)性也要優(yōu)秀，可測(cè)量脈動(dòng)的空氣流，輸出信號(hào)的處理應(yīng)簡(jiǎn)單。

根據(jù)空氣流量傳感器特征的不同，將燃油控制系統(tǒng)按進(jìn)氣量的計(jì)量方式分為直接測(cè)量進(jìn)氣量的L型控制與間接計(jì)量進(jìn)氣量的D型控制（根據(jù)進(jìn)氣歧管負(fù)壓與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速間接計(jì)量進(jìn)氣量。D型控制方式中的微機(jī)ROM內(nèi)，預(yù)先儲(chǔ)存著以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管內(nèi)的壓力為參數(shù)的的各種狀態(tài)下的進(jìn)氣量，微機(jī)根據(jù)所測(cè)的各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力與轉(zhuǎn)速，參照ROM所記憶的進(jìn)氣量，可以算出燃油量L型控制所用的空氣流量計(jì)與一般工業(yè)流量傳感器基本相同，但它能適應(yīng)汽車的苛環(huán)境，但對(duì)踏油門時(shí)出現(xiàn)的流量的急劇變化的響應(yīng)要求及在傳感器前后進(jìn)氣歧管的形狀引起的不均勻氣流中也能高精度檢測(cè)的要求。

最初的電子燃油噴射控制系統(tǒng)的采用的不是微機(jī)。而是模擬電路，那時(shí)采用的是活門式的空氣流量傳感器，但隨著微機(jī)用于控制燃油噴射，也出現(xiàn)了其他幾種的空氣流量傳感器。

活門式空氣流量傳感器的的結(jié)構(gòu)

活門式空氣流量傳感器裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，安裝于空氣濾清器與節(jié)氣門之間，其功能是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，并把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再輸入微機(jī)中。該傳感器是由空氣流量計(jì)與電位計(jì)兩部分組成。

先看空氣流量傳感器的工作過程。由空氣濾清器吸入的空氣沖向活門，活門轉(zhuǎn)到進(jìn)氣量與回位彈簧平衡的位置處停止，也就是說，活門的開度與進(jìn)氣量成成正比。在活門的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還裝有電位計(jì)，電位計(jì)的滑動(dòng)臂與活門同步轉(zhuǎn)動(dòng)，利用滑動(dòng)電阻的電壓降把測(cè)量片的開度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后輸入到控制電路中。

卡曼渦旋式空氣流量傳感器

為了克服活門式空氣流量傳感器的缺點(diǎn)，即在保證測(cè)量精度的前提下，擴(kuò)展測(cè)量范圍，并且取消滑動(dòng)觸點(diǎn)，有開發(fā)出小型輕巧的空氣流量傳感器，即卡曼渦旋式空氣流量傳感器?？鼫u旋是一種物理現(xiàn)象，渦旋的檢測(cè)方法、電子控制電路與檢測(cè)精度根本無關(guān)，空氣的通路面積與渦旋發(fā)生柱的尺寸變化決定檢測(cè)精度。又因?yàn)檫@種傳感器的輸出的是電子信號(hào)（頻率），所以向系統(tǒng)的控制電路輸入信號(hào)時(shí)，可以省去AD轉(zhuǎn)換器。因此，從本質(zhì)來看，卡曼渦旋式空氣流量傳感器是適用于微機(jī)處理的信號(hào)。這種傳感器有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試精度高，可以輸出線形信號(hào)，信號(hào)處理簡(jiǎn)單；長(zhǎng)期使用，性能不會(huì)發(fā)生變化；因?yàn)槭菣z測(cè)體積流量所以不需要對(duì)溫度及大氣壓力進(jìn)行修正。

這種空氣流量傳感器的流量檢測(cè)的原理電路如圖，當(dāng)有卡曼渦旋產(chǎn)生時(shí)，就隨著速度及壓力的變化，流量檢測(cè)的基本原理就是利用其中速度的變化。空氣流量傳感器輸出至控制組件的信號(hào)波形如圖。信號(hào)為方波、數(shù)字信號(hào)。進(jìn)氣量越多，卡曼渦旋的頻率越高，空氣流量傳感器輸出信號(hào)的頻率就越高。

溫溫壓補(bǔ)償空氣流量傳感器，主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。本儀表采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-10℃～+300℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的流量。

空氣流量傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是儀表系數(shù)不受測(cè)量介質(zhì)物性的影響，可以由一種典型介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上。但由于液、氣的流速范圍差別很大，導(dǎo)致頻率范圍亦差別很大。處理渦街信號(hào)的放大器電路中，濾波器的通帶不同，電路參數(shù)亦不同，因此，同一電路參數(shù)不能用于測(cè)量不同介質(zhì)。