进气管中总各种空气流量计工作原理

一、进气系统的各种空气流量计

现代汽车电子控制燃油喷射系统中，空气流量传感器用于测量发动机吸入的空气量，它是决定电控系统控制精度的主要部件之一。

空气流量传感器又叫空气流量计，它获得的进气量信号是控制单元ECU计算喷油时间和点火时间的主要依据。在多点燃油喷射系统中，检测进气量的方法，在“D”型和“L”型两种燃油喷射系统中各不相同。

“D”型燃油喷射控制系统中，发动机进气量的测量是通过间接

测量法，即利用压力传感器检测进气支管内的空气压力来测量吸入发动机气缸内的进气量。“D”型燃油喷射控制系统的测量精度不高，但成本低。

“L”型燃油喷射控制系统中，进气量的测量是通过直接测量法，即利用空气流量进气支管内被吸入发动机气缸内的空气量，因此，这种检测空气流量方法的精度较高，但成本也高。

目前，现代汽车燃油喷射控制系统所采用的空气流量计有体积流量式和质量流量式。其中，常用的体积流量传感器有翼片式、卡门旋涡式、和量心式流量传感器；质量传感器有热线式和热膜式传感器。

北门交通运输实验室实验台使用的空气流量计有：翼片式（本田实验台）、卡门旋涡式（本田实验台）、热线式（日产实验台）、热膜

式（桑塔纳2000实验台）、D型（本田实验台）等。

1.翼片式空气流量计

翼片式空气流量计

工作原理：翼片式空气流量计主要由叶片部分和电位计部分组成，当空气通过传感器的通道时，叶片将受到气流压力和回位弹簧的弹力作用，而回位弹簧连接有电位器，翼片和电位计的滑动臂是同轴转动的，这就把翼片开启的角度变化量转换成电阻值的变化量。而电位计是通过是通过ECU、连接器还有导线连接起来的。ECU可以测量出发动机的进气量是决定于作用在它上面的电压的变化的大小以及电位计的电阻的变化。发动机工作时，进气的气流推动翼片，使其旋转起来。翼片的开启量是视其轴上的回位弹簧的弹力平衡状况以及进气的气流对翼片的推力大小而定的。当进气量大时，气流对翼片的作用推力相应的就会增大，翼片开启的角度也会变大。

在流量计里面，还有一个进气的温度传感器，它是用来测量

进气温度的，为了让进气量做温度上的补偿作用，使测量精度更高。

2.卡门旋涡式空气流量计

卡门旋涡式空气流量计

工作原理：卡门旋涡式空气流量计是在进气道内设置一个三角形或流线型立柱，称为涡流发生器。当空气流经三角形或流线型立柱时，在立柱后方的气流中就会产生一系列不对称但十分规则的空气涡流，即卡门涡流。根据卡门涡流原理，涡流发生器内产生的涡流将沿着气流流动方向向后移动，且单位时间内流经涡流发生器后方内某点的涡流数与空气流速成正比，因此，通过测量单位时间空气涡流数量（即涡流频率f），就可以计算出空气气流的流速和流量。

3.热线式空气流量计

热线式空气流量计结构图

工作原理：热线式空气流量计采用等温热线的方式，如图1所示。图中RH 、RK 、RA 、RB 组成惠斯顿电桥的四个臂，将热线RH （通常以铂丝制成）与温度补偿电阻RK （冷线）同置于所测量的通道中，使RH 与气流的温差维持在一个水平。当气流加大时，由于散热加快，RH 降温阻值变化，电桥失去平衡，这时集成电路会提高桥压使电桥恢复平衡，通常取RA 上的压降为测量信号。

通过控制电路，改变惠斯顿电桥的电压和电流，使热线损失的热量与电流产生的热量相等，并使热线的温度和其电阻值保持一致。通过热线的电流是空气流量的单一函数，也就是热线电流随空气流量的增大而增大，随空气流量的减小而减小，于是电脑便可通过测量流经热线的电流测得空气流量。热线式空气流量计能在很短时间内反应空气流量的变化，其响应速度很快，测量精度很高，无运动部件，进气阻力小，不会磨损，测量范围大。

4.热膜式空气流量计

热膜式空气流量计结构图

工作原理：热膜式空气流量计工作原理与热线式空气流量计基本相同，只是将发热体由热线式改为热膜式，热膜是将热线用厚膜工艺镀在一块陶瓷基片上构成的，这种结构可使热线不直接承受空气流动所产生的作用力，从而增加了发热体的强度，提高了空气流量计的可靠性。