试述热线式空气流量计的工作原理

一、空气流量计介绍

空气流量计的作用

空气流量计测量进入发动机进气歧管的新鲜空气量和进气温度，ECU根据此信息进行喷油量修正、冒烟限制以及EGR开度控制。

2.安装位置

该传感器安装在发动机进气管上，空气滤清器后端



3.工作原理

3.1.空气流量计的原理

空气流量传感器是将一些电子元器件集成在一块陶瓷基片上，当发动机正常工作时首先给膜片加热，而新鲜空气流经传感器的时候会带走部分热量，此时ECU会控制膜片上的惠斯顿电桥对膜片进行热量补充，这就会引起电信号的变化，该信号传送给ECU的时候，ECU会根据此变化计算进气量。

3.2.空气温度传感器的原理

进气温度传感器是一个负温度系数的电阻，当进气温度变化的时候会使该电阻的阻值发生变化从引起ECU端信号电压的变化，ECU根据这个变化计算进气温度。

3.3.气流方向的判断

在空气流量计的热膜两端各有一个同样的温度电阻，当气流流过热膜时会带走部分热量，因此在热膜前端的温度相对于后端的温度要低一些，ECU根据此信号来判断气流的方向！

4.空气流量计的线路图



5.控制策略

ECU会时刻监控空气流量计的工作状况当ECU判断空气流量计出现故障的时候会采取相应的控制，如下

4.1.发动机MIL灯点亮，EGR系统退出工作，废气将不再参与系统工作；

4.2.发动机转速将会被限制在某一转速，动力受限；

4.3.空气流量计发生故障时，发动机启动不受影响，可以正常启动；

二、空气流量计的检测：

和空气流量计相关的故障码



空气流量计的类型有哪些？

空气流量计是测量发动机进气量的装置，用于L型喷射系统中。空气流量计设置在空气滤清器与节气门体之间，也有安装在空气滤清器上，还有将空气流量计与节气门体做成一体安装在发动机上。

空气流量信号是用来确定基本喷油量的主要依据之一。按其结构形式可以分为以下四种：

①翼片式空气流量计，为体积流量型。20世纪70年代较为流行。

②卡门旋涡式空气流量计，为体积流量型，多见于三菱和丰田汽车上。

③热线式空气流量计，为质量流量型，20世纪80年代初开发研制，现今广泛应用。

④热膜式空气流量计，为质量流量型，美国通用公司研制，大多应用在通用和日本五十铃公司生产的汽车上，我国生产的电控燃油喷射发动机也广泛应用。

空气流量计的作用是什么？

汽车空气流量计的作用简单理解为:汽车空气流量计可以检测发动机的进气量，然后将检测到的数据传输给行车电脑(ECU)，行车电脑再通过数据确定喷油量。

如果进气量增加，行车电脑控制的喷油量也会增加；如果进气量减少，行车电脑控制的喷油量也会减少。例如:

怠速不稳:灰尘粘在空气流量传感器的热膜电阻上，灰尘堆积在热膜上，形成隔热层。当进气量增大时，其温度变化缓慢，所需电流减小，ECU确定的喷油量也会相应减少。此时实际进气量比较大，导致混合气偏稀，最终导致发动机怠速抖动。

也就是说，如果空气流量计出了问题，行车电脑得不到准确的数据，就无法正常控制喷油量。混合气过浓或过稀，发动机都不能正常运转。

所以根据空气流量计的作用，可以知道空气流量计有问题，车辆会出现怠速不稳、加速不畅、油耗增加、高速无力、排气管冒黑烟、尾气排放超标等现象。

它位于从节气门到空气滤清器滤芯的进气软管上。

常用的空气流量计有哪几种？

1、叶片式空气流量计

空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大，响应较慢且体积较大

2、卡门旋涡式空气流量计

利用气流绕过一个锥状物时会在下游产生两列旋涡，而旋涡频率与进气流量有函数关系，通过光学或超声方法检测旋涡频率来确定空气流量的仪器。

3、光学式卡门旋涡空气流量计

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

4、热膜式空气流量计

该流量计采用等温热线的方式。热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。

空气流量计使用注意

注意流量计的正确安装，尽可能满足流量计的直管道的要求，尽可能采用水平方式安装，注意流量计的内径要和管道的内径对应起来，法兰螺拴要全部收紧，不能有滴漏现象，注意仪表接线要正确，如果是在露天下还要采取防雨防晒措施对压缩空气流量计进行保护。

并非每一台空气流量计都安装在振动大的场所。但是安装在压缩厂房和鼓风机房的空气流量计都得考虑振动问题。这种振动主要来自压缩机和鼓风机，机器的振动通过空气管道或风管可以传到很远的地方。

空气流量计的工作原理是什么

空气流量传感器，也称空气流量计，是电喷发动机的重要传感器之一。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元(ECU），作为决定喷油的基本信号之一，是测定吸入发动机的空气流量的传感器。

结构原理

在电子控制燃油喷射装置上，测定发动机所吸进的空气量的传感器，即空气流量传感器是决定系统控制精度的重要部件之一。当规定发动机所吸进的空气、混合气的空燃比（A/F）的控制精度为±1.0时，系统的允许误差为±6[%]~7[%]，将此允许误差分配至系统的各构成部件上时，空气流量传感器所允许的误差为±2[%]~3[%]。

汽油发动机所吸进空气流量的***值与最小值之比max/min在自然进气系统中为40~50，在带增压的系统的中为60~70，在此范围内的，空气流量传感器应能保持±2~3[%]的测量精度，电子控制燃油喷射装置上所用的空气流量传感器在很宽的测定范围上不仅应能保持测量精度，而且测量响应性也要优秀，可测量脉动的空气流，输出信号的处理应简单。

根据空气流量传感器特征的不同，将燃油控制系统按进气量的计量方式分为直接测量进气量的L型控制与间接计量进气量的D型控制（根据进气歧管负压与发动机的转速间接计量进气量。D型控制方式中的微机ROM内，预先储存着以发动机转速和进气管内的压力为参数的的各种状态下的进气量，微机根据所测的各运转状态下的进气压力与转速，参照ROM所记忆的进气量，可以算出燃油量L型控制所用的空气流量计与一般工业流量传感器基本相同，但它能适应汽车的苛环境，但对踏油门时出现的流量的急剧变化的响应要求及在传感器前后进气歧管的形状引起的不均匀气流中也能高精度检测的要求。

最初的电子燃油喷射控制系统的采用的不是微机。而是模拟电路，那时采用的是活门式的空气流量传感器，但随着微机用于控制燃油喷射，也出现了其他几种的空气流量传感器。

活门式空气流量传感器的的结构。

活门式空气流量传感器装在汽油发动机上，安装于空气滤清器与节气门之间，其功能是检测发动机的进气量，并把检测结果转换成电信号，再输入微机中。该传感器是由空气流量计与电位计两部分组成。

先看空气流量传感器的工作过程。由空气滤清器吸入的空气冲向活门，活门转到进气量与回位弹簧平衡的位置处停止，也就是说，活门的开度与进气量成成正比。在活门的转动轴还装有电位计，电位计的滑动臂与活门同步转动，利用滑动电阻的电压降把测量片的开度转换成电信号，然后输入到控制电路中。

卡曼涡旋式空气流量传感器

为了克服活门式空气流量传感器的缺点，即在保证测量精度的前提下，扩展测量范围，并且取消滑动触点，有开发出小型轻巧的空气流量传感器，即卡曼涡旋式空气流量传感器。卡曼涡旋是一种物理现象，涡旋的检测方法、电子控制电路与检测精度根本无关，空气的通路面积与涡旋发生柱的尺寸变化决定检测精度。又因为这种传感器的输出的是电子信号（频率），所以向系统的控制电路输入信号时，可以省去AD转换器。因此，从本质来看，卡曼涡旋式空气流量传感器是适用于微机处理的信号。这种传感器有以下三个优点：测试精度高，可以输出线形信号，信号处理简单；长期使用，性能不会发生变化；因为是检测体积流量所以不需要对温度及大气压力进行修正。

这种空气流量传感器的流量检测的原理电路如图，当有卡曼涡旋产生时，就随着速度及压力的变化，流量检测的基本原理就是利用其中速度的变化。空气流量传感器输出至控制组件的信号波形如图。信号为方波、数字信号。进气量越多，卡曼涡旋的频率越高，空气流量传感器输出信号的频率就越高。

温温压补偿空气流量传感器，主要用于工业管道介质流体的流量测量，如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件，因此可靠性高，维护量小。仪表参数能长期稳定。本仪表采用压电应力式传感器，可靠性高，可在-10℃～+300℃的工作温度范围内工作。有模拟标准信号，也有数字脉冲信号输出，容易与计算机等数字系统配套使用，是一种比较先进、理想的流量。

空气流量传感器的***优点是仪表系数不受测量介质物性的影响，可以由一种典型介质推广到其他介质上。但由于液、气的流速范围差别很大，导致频率范围亦差别很大。处理涡街信号的放大器电路中，滤波器的通带不同，电路参数亦不同，因此，同一电路参数不能用于测量不同介质。

空气流量计有什么分类？

常用的空气流量计有：叶片式空气流量计 ，卡门旋涡式空气流量计， 热线式空气流量计 ，热膜式空气流量计；

空气流量计是根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计，空气流量计的优点是压损极小，可测流量范围大，空气流量计***流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，***可达3米，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率大或等于1微秒每厘米的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量，但空气流量计不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

空气流量计是将吸入的空气流量转换成电信号的器具。空气流量计的优点是压损极小，可测流量范围大。空气流量计***流量与最小流量的比值一般为20：1以上，适用的工业管径范围宽，***可达3m，输出信号和被测流量成线性，精确度较高，可测量电导率≥1μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆的流体流量。但空气流量计不能测量气体、蒸汽以及纯净水的流量。

在空气流量计的使用过程中，气体流经过流量计推动涡轮叶片旋转。叶轮的转数与通过空气流量计的气体体积成正比。流量计入口处安装有一个特殊设计的专利导流架，随着流速的增加,对进入流量计的气流进行加速。导流架的设计可消除任何潜在流体扰动，如涡流或不对称流。对涡轮叶片的推动力也同时增加。确保了流量计在允许的误差范围内高精度计量，即使在小流量的状况下也可以准确计量。作用在涡轮叶片上的气流是轴向的，涡轮装置在主传动轴上，传动轴配有高强度的球轴承。气体通过涡轮叶片后，涡轮叶片的旋转经齿轮组减速后。空气流量计入口通道内压力得到回复，通道设计可确保流态的***化。

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