一、氣體流量傳感器工作原理

 

氣體流量傳感器（熱線式空氣質(zhì)量流量）是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的重要傳感器之一。它將吸入的空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至電控單元(ECU），作為決定噴油的基本信號(hào)之一，是測(cè)定吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量的傳感器。

 

熱線式空氣質(zhì)量流量（MAF）傳感器電路由傳感器、控制模塊及將上述二者連接起來(lái)的導(dǎo)線構(gòu)成。傳感器向動(dòng)力控制模塊（ECM）輸出直流電壓信號(hào)，其幅度正比于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。

 

熱線式空氣流量傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的鉑熱線（電熱絲）、根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補(bǔ)償電阻（冷線）、控制熱線電流并產(chǎn)生輸出信號(hào)的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。

 

打開點(diǎn)火開關(guān)后，鉑熱線通電并產(chǎn)生熱量，當(dāng)氣流通過這根線時(shí)，熱線的冷卻與進(jìn)氣量相應(yīng)。ECM通過控制流過熱線的電流來(lái)保持熱線溫度恒定，這樣電流與進(jìn)氣量成比例，而ECM通過檢測(cè)通電電流就可以測(cè)得當(dāng)前的進(jìn)氣量。

 

 

MAF傳感器的工作原理示意效果

 

上圖為MAF傳感器的工作原理示意效果，在實(shí)際空氣流量計(jì)，鉑熱線并入了惠斯頓橋式電路。如下圖所示。惠斯頓橋式電路具有這樣的特性：當(dāng)沿著對(duì)角線的電阻值相等（[Ra+R3]·R1=Rh·R2）時(shí)，A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位相等。

 

 

橋式電路的特性

 

當(dāng)熱線（Rh）被吸入的空氣冷卻時(shí)，電阻值降低導(dǎo)致A點(diǎn)、B點(diǎn)產(chǎn)生電位差。運(yùn)算放大器檢測(cè)到電位差并且施加電壓給電路（增加熱線（Rh）電流）。這樣熱線（Rh）溫度上升使熱線阻值增大，直到A點(diǎn)和B點(diǎn)的電位相等（A、B電壓升高）。

 

通過利用這種橋式電路的特性，空氣流量計(jì)就可以通過檢測(cè)B點(diǎn)電壓來(lái)測(cè)量進(jìn)氣量。

 

放大器的作用是，把大氣溫度和熱線電阻的溫度進(jìn)行比較，然后通過三極管進(jìn)行調(diào)節(jié)，使熱線電阻的溫度保持高于大氣溫度100℃（由車型而定）的目標(biāo)。

 

 

在此系統(tǒng)中，由于使用了熱敏電阻（Ra），熱線（Rh）的溫度可持續(xù)地保持在比進(jìn)氣溫度更高的恒定溫度上（一般為100℃，由車型而定）。而且，即使進(jìn)氣溫度是變化的，也能將進(jìn)氣的質(zhì)量精確地測(cè)量出，所以ECM就沒有必要為了進(jìn)氣溫度而來(lái)校正燃油噴射時(shí)間。

 

此外，因處于高海拔，空氣密度較小，與處于海平面處、相同容積的空氣做比較，則其冷卻能力也較小。其結(jié)果是熱線的冷卻量降低。既然探測(cè)到的進(jìn)氣質(zhì)量也將降低，所以不須要采用高海拔補(bǔ)償校正。

 

二、氣體流量傳感器類型

 

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。

 

翼板式(葉片)空氣流量傳感器：

 

 

翼板式空氣流量傳感器常用于德囯BSCH傳統(tǒng)的L型燃油嘖射系統(tǒng)，具體車型有豐田凱美瑞、大霸王、馬自達(dá)MPV等。目前采用的翼板式空氣流量傳感器有兩種型式，其最大的區(qū)別就在于大多數(shù)車型的翼板式空氣流量傳感器是按“進(jìn)氣量增加，信號(hào)電壓也增大”的信號(hào)特點(diǎn)來(lái)工作的而安裝 BOSCH翼板式空氣流量傳感器的車系，其空氣流量傳感器卻按著相反的信號(hào)特點(diǎn)運(yùn)行即進(jìn)氣量越大,信號(hào)電壓越低

 

量芯式空氣流量傳感器：

 

 

熱膜式空氣流量傳感器：

 

 

該流量計(jì)采用等溫?zé)峋€的方式，如圖1所示。圖中RH 、RK 、RA 、RB 組成惠斯頓電橋的四個(gè)臂，將熱線RH （通常以鉑絲制成）與溫度補(bǔ)償電阻RK （冷線）同置于所測(cè)量的通道中，使RH 與氣流的溫差維持在一個(gè)水平（通常是100ºC或150ºC）。

 

卡門渦旋式空氣流量傳感器：

 

 

卡門渦旋式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖11 所示。在進(jìn)氣管道正中間設(shè)有一流線形或三角形的渦流發(fā)生器， 當(dāng)空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時(shí)， 在其后部的氣流中會(huì)不斷產(chǎn)生一列不對(duì)稱卻十分規(guī)則的被稱為卡門渦流的空氣渦流。 根據(jù)卡門渦流理論，這個(gè)旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動(dòng)方向移動(dòng)， 其移動(dòng)的速度與空氣流速成正比， 即在單位時(shí)間內(nèi)通過渦流發(fā)生器后方某點(diǎn)的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比。因此， 通過測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)渦流的數(shù)量就可計(jì)算出空氣流速和流量

 

三、氣體流量傳感器應(yīng)用

 

氣體流量傳感器應(yīng)用廣泛，極大的影響著社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展。如工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、促進(jìn)科技的發(fā)展等方面起著重要作用。

 

如今，氣體流量傳感器種類比較多，有節(jié)流式、容積式、渦街式、電磁式、熱式、超聲波式等若干種。多數(shù)是采集流體的溫度、壓力等信號(hào)，再換算成流量。但由于氣體流動(dòng)狀態(tài)不穩(wěn)定，使氣體流量傳感器的流量測(cè)量準(zhǔn)確性受到影響。而由美國(guó)的科學(xué)家發(fā)明的插入式氣體流量傳感器，為流量的測(cè)量帶來(lái)了一場(chǎng)革命，實(shí)現(xiàn)了直接測(cè)量流體質(zhì)量流量的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 氣體流量傳感器變得體積小，低成本，穩(wěn)定性好，功耗低，可被批量制造。

 

以上就是小編給大家講解關(guān)于氣體流量傳感器工作原理、類型和應(yīng)用的全部?jī)?nèi)容，目前國(guó)內(nèi)在這方面的技術(shù)還不太成熟，多數(shù)靠著國(guó)外進(jìn)口，但是小編相信隨著科技的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)的氣體流量傳感器必能取代進(jìn)口的氣體流量傳感器。

 

 

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