热膜式空气流量计的测量技术
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学习通试卷模板1、关于《花间集》说法错误的是：A.B.C.D.答案：难易程度：中答案解析：题型：单选题2、中国诗经的写作方式不包括__、___、____。
答案：赋；比；兴；难易程度：易答案解析：中国诗经的写作方式不包括赋、比、兴。
题型：填空题3、多音节是中国语言文化的特性答案：对难易程度：中答案解析：多音节是中国语言文化的特性的答案解析题型：判断题4、{网页的相关名词有哪些？WEB标准包括哪些？}{答案：网页相关的名词有：Internet网络，WWW，URL，DNS，HTTP，WEB，W3C等。
}难易程度：中答案解析：题型：简答题《汽车发动机电控系统检修》题库单选题：1、直流电压____以上、交流6V以上，在此电压下两根导线接触瞬间会产生电火花。
A. 3VB.4VC.6VD.10V答案：A难易程度：中答案解析：题型：单选题2、导线在短路时，接触瞬间接触截面积很小，电阻很大，电压降完全被此接触电阻承受，温度急剧升高，融化了导线金属，颜色呈______，这样的电火花称为“燃烧火花”。
A.绿色B.亮黄C.紫黄色D.蓝绿色答案：B难易程度：中答案解析：题型：单选题3、高频、高压导线裸露在空气中，没有负载回路，形成高频高压电磁场，在空气湿度适当的时候，将击穿放电，颜色是_____，同时空气中有臭氧味道，此类电火花成为“放电火花”。
A.绿色B.亮黄C.紫黄色D.蓝绿色答案：D难易程度：中答案解析：题型：单选题4、火花塞间隙是指火花塞中心电极与接地电极间的间隙距离。
一般火花塞的间隙间距为0.6-1.3mm之间；击穿火花塞间隙至少需要_____的电压。
A.500VB.1000VC.1500VD.2000V答案：D难易程度：中答案解析：题型：单选题5、火花塞间隙越大点火时产生的电弧就越长，更容易点燃气缸中的混合气体，____就更大，但是由于间隙越大点火时击穿空气需要的电压也较大。
A. 点火能量B.发动机速度C.发动机功率D.缸线直径答案：A难易程度：中答案解析：题型：单选题6、发动机理论点火时刻是发动机活塞位于______。
空气湿度对热膜式空气流量计计量误差的影响
空气湿度对热膜式空气流量计计量误差的影响作者：吴军来源：《价值工程》2014年第06期摘要：现在应用比较广泛的空气流量计就是热膜式空气流量计，但是通过相关的测试可以发现，空气的湿度对于热膜式空气流量计的计量误差有很大的影响，本文就主要是从理论和实验上分析了湿度对于热膜式空气流量计计量的误差以及规律。
Abstract： Now the widely used air flow meter is a hot-film air flow meter. But relevant tests find that air humidity has effect on the measurement error of hot-film air flow meter. This paper mainly analyzes the effect of humidity on air flow meter measurement from theoreticaly and experimentally.关键词：热膜式空气流量计；空气湿度；计量误差Key words： hot-film air flow meter；air humidity；measurement error中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0057-030 引言在过去的时代，汽车是一个以机为主体、以电为辅的一个交通工具，但是现在汽车以及成为了一种高度自动化和电气化的一种新型的交通工具。
现在对于汽车的全面控制基本上可以用一些比较专业的计算机来完成，在这当中，电子控制汽油喷射系统是比较具有代表性的一种。
其主要工作原理就是，首先就是通过计量器来对发动机的进气量进行计算，然后在根据相应的进气量来决定相关汽油的喷射量，从而来使得发动机达到一个最佳的控制效果。
所以从另一方面就可以看出，其实发动机的工作效率的高低，主要就是取决于流量计对于进气量的精准程度。
任务二 空气流量传感器的检测与维修
6.典型车辆空气流量传感器检测
1）别克轿车热线式检测
电源
信号
搭铁
发动机热线式空气流量传感器的控制电路
V
F
Ω
发动机热线式空气流量传感器的控制电路
（1）万用表检测
• 信号线：拔下连接器，点火开关ON，测量插头A与搭铁 间的电压，应为5V；插好连接器，起动，测量A与搭铁间 的信号频率，频率应随进气流量的增大而增大。怠速时， 频率为2.3KHz； 转速为2500rpm时，频率为4.2KHz； 全 负荷时，频率为
流量信号错误，ECU采用计数值。ECU根据发动机转速、 节气门位置和进气温度计算进气流量，进气流量计算值随发 动机转速的增大而增大，随节气门开度的增大而增大，随进 气温度的增大而减小。 (M3.8.2)
流量传感器失效
起动困难，怠速不稳，动力下降、油耗过大
1.热线式空气流量计的常规检测方法（5线）
3）丰田凌志LS400卡门漩涡式检测
（1）万用表检测 • 信号线：插好连接器，点火开关 ON，测量接脚Ks与 E2间的电压， 发动机不起动时应为4.5V～5.5V； 发动机运转时应为2V～4V，并随 进气流量的增大而增大。 • 搭铁线：拔下连接器，点火开关 OFF，测量插头E2与搭铁间的电阻， 应为0Ω 。 • 电源线：拔下连接器，点火开关 ON，测量插头VＣ与搭铁间的电压， 应为5V。
发光二极管 板弹簧
光敏晶体管
反光镜 涡流发生器
进气流
导压孔
工作原理：
空气流过涡流发生器时，在其后面产生卡尔曼涡 流。这时，涡流发生器两侧的压力会发生变化，通过导 压孔将压力的变化引向反射镜表面，使反射镜的振动频 率等于涡流的频率。 当发光二极管产生的光线经反射镜反射到光敏晶体 管上时，光敏晶体管导通；当光线不能反射到光敏晶体 管上时，光敏晶体管截止。 光敏晶体管导通与截止的频率与反射镜振动的频率 成正比，同样与涡流的频率成正比。通过光敏晶体管可 以检测到卡尔曼涡流的频率，传感器的信号处理电路将 此频率信号转换成方波信号输入微电脑，据此计算出空 气量。
热膜式空气流量计的测量技术
热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。
热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。
关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。
进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。
一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。
此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。
热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。
为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。
为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。
空气流量计传感器检测课件
②线束短路性测试：将数字万用表设置在电阻200KΩ档，测量空气流 量计针脚2与电控单元针脚11、12、13之间电阻，应为∞。测量空气流量 计针脚与电控单元针脚：3—11、13；4—12、13；5—11、12之间电阻均 应为∞。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测 注意： 在实际维修中，欲测试各条线束的导通性，应关闭 点火开关，拔下传感器插头与电控单元插接器，使用数 字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线电阻应当 小于5Ω，不相连导线电阻应∞为正常。而在汽车微机控 制故障检测诊断实验系统的发动机实验台上，进行本项 测试不用拔传感器与电控单元插头。在实际测量中，由 于测量手法、万用表本身的误差以及被测物体表面的氧 化与灰尘等因素，发生几个欧姆的误差属正常现象，不 必拘泥于具体数字。
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
（2）电压测试 本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号 电压测试是确定空气流量计是否失效的主要依据。 ①电源电压测试：在汽 车微机控制故障检测诊断 实验系统的发动机实验台 上进行。打开点火开关， 将数字万用表设置在直流 电压20V档，红色表针置于 空气流量计针脚2，黑色表 针置于电瓶负极或发动机 进气歧管壳体，打起动机 时应显示12V左右的电压；
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
2、空气流量计的电路连接图和插头端子如图所示
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
检测条件与标准参数如下表所示 端子名称 2号端子 4号端子 5号端子怠速 5号端子急加速 电压（v） 12 5 1.4 2.8
空气流量计各管脚定义 端子 1号端子 2号端子 3号端子 4号端子 5号端子 定义 空脚 12V电压 ECU内搭铁 5V参考电压 反馈信号
热膜式空气流量计传感器工作原理与检测
空气流量传感器
一、空气流量传感器（MAF）结构与原理
（一）空气计量器的主要类型
— —进气压力传感器（ MAP） 压力型（D型） — —空气流量传感器（ MAF） 流量型（L型）
1、压力型——绝对压力测量方式
根据用压力传感器测量的进气歧
管内的绝对压力和发动机转速， 推算出进气流量，从而确定燃油 喷射量。 特点：采用间接测量方式的汽油 喷射系统结构简单，进气阻力小， 但是测量精度低，受外界条件影 响大，需要对大气压力和进气温 度进行修正。
温度补偿电阻的阻值 也随进气温度的变化而变 化，起到一个参照标准的 作用，用来消除进气温度 的变化对空气流量测量结 果的影响。一般将铂金热 线通电加热到高于温度补 偿电阻温度100℃。 总之：测量进气量的 精度不会受到进气温度的 影响。
3、热线式空气流量计的常见故障
（1）热线沾污→热线散热下降，空气流量计信号 电压下降，喷油器喷油量减小，使发动机怠速不 稳，动力不足。 （2）热丝断路→传感器无信号输出，发动机怠速 不稳易熄火。 （3）温度补偿电阻不良→空气流量计信号电压不 准确，使发动机油秏过高或运转不正常。
输出信号电压与空气流量之间的关系
当空气质量流量增大 时，由于空气带走的热量 增多，为保持热线温度， 混合集成电路使热线电阻 通过的电流增大，反之， 则减小。这样，使得通过 热线电阻的电流是空气质 量流量的单一函数，即热 线电流随着空气质量流量 的增大而增大，随空气质 量流量减小而减小。
温度补偿电阻的作用：
（三）热线式空气流量计
1、基本组成
（1）铂金热线电阻RH——感 知空气流量 （2）温度补偿电阻（冷线） RK——温度补偿 （3）控制电路板——控制热 线电流并产生输出信号
2、工作原理
空气流量传感器原理
空气流量传感器原理车用空气流量传感器（或称空气流量计）是用来直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小，并将检测结果转变成电信号输入电子控制单元ECU。
电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。
如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。
电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为翼片(叶片)式、卡尔曼涡流式、热膜式等几种。
1、翼片式空气流量传感器图9-9是翼片式空气流量计工作原理图，该空气流量传感器在主进气道内安装有一个可绕轴旋转的翼片。
在发动机工作时，空气经空气滤清器过滤清器过滤后进入空气流量传感器并推动翼片旋转，使其开启。
翼片开启角度由进气量产生的推力大小和安装在翼片轴上复位弹簧弹力的平衡情况决定。
当驾驶员操纵加速踏板来改变节气门开度时，进气量增大，进气气流对翼片的推力也增大，这时翼片开启的角度也增大。
在翼片轴上安装有一个与翼片同轴旋转的电位计，这样在电位计上滑片的电阻的变化转变成电压信号。
当空气量增大时，其端子VC和VS之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号电压降低；当进气量减小时，进气气流对翼片的推力减小，推力克服弹簧弹力使翼片偏转的角度也减小，端子VC与VS之间的电阻值增大，使两端子间输图9-9 翼片式空气流量计工作原理出的信号电压升高。
ECU通过变化的信号电压控制发动机的喷油和点火时间。
2、卡曼涡旋式空气流量传感器为了克服动片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，人们又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。
野外的架空电线被风吹时会嗡嗡发出声响，风速越高声音频率越高，这是因气流流过电线后形成涡旋所致，液体、气体等流体中均会发生这种现象，利用这一现象可以制成涡旋式流量传感器。
传感器 (1)汽车空气质量流量传感器的研究文献综述
汽车空气质量流量传感器的研究文献综述摘要汽车最核心的电子控制系统是电子燃油喷射系统（简称电喷系统）。
该系统可以根据各传感器的信号判断整车工况,并据此控制燃油喷射量及点火时间，从而使燃油在理论空燃比附近燃烧，达到节能环保的目的[1]。
内燃机进气空气流量是一个非常重要的测量参数,因为汽油机空燃比的调节的方式是采用调整与进气量相匹配的喷油量,所以现在电控汽油机喷射系统能否准确的测量发动机的进气量,从而正确的将空燃比控制在所要求的范围内,决定了发动机的动力性、经济性和尾气排放等性能指标[2]。
良好发动机指标决定了其在全球市场的存在。
全球环境的恶化以及能源危机促使人们对汽车消耗和排放更加重视。
因此，精准的汽车空气质量测量很有必要。
空气质量流量传感器是当前汽车发动机电子控制燃油喷射系统中最关键的部件之一,是对发动机的空气进气量的准确测量的器件。
现代汽车的快速发展对汽车空气流量传感器的要求越来越高，为了满足需要新型的传感器不断被研制出来。
关键词空气流量传感器空燃比前言自从十八世纪汽车诞生之后,汽车工业就走上了飞速发展的道路,经过几代汽车人的努力,现如今汽车工业已经成为当今世界经济中的必不可少的一部分[3]。
在二十世纪末期,世界开始走上科学技术的道路,汽车工业首当其冲,大量的新材料、新技术、新工艺在汽车行业上得到了广泛的使用。
现如今的汽车与之前的汽车大不相同,发生的质地变化,汽车的结构和性能都得到了极大的提升,汽车的飞速发展带动整个汽车工业，使之走在了世界工业的前端。
在众多汽车新技术中,当属汽车电子装置及控制技术的发展和应用最为受工程师的重视,从发动机燃油喷射系统到车身以及辅助装置,从底盘的传动系统到转向与制动系统等汽车各个部分都普遍采用了电子控制系统,这使得很多汽车零部件在工作原理、结构设计及使用维护等方面都发生了根本性的改变。
而作为汽车电子控制系统的信息源的汽车传感器,不但是汽车电子控制系统的核心部件,也是汽车电子技术领域研究的重点内容传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术[4]。
BOSCH热膜式空气质量流量传感器的分析
轻型汽车技术2012（7/8）总275/276技术纵横BOSCH热膜式空气质量流量传感器的分析刘艳伟１文昊２李文中３（１．河北工业大学机械工程学院；２．长安大学汽车学院３．重庆理工大学汽车学院）摘要本文主要对BOSCH公司的热膜式空气质量流量传感器做了详细的分析研究。
首先对空气流量质量传感器在汽车上的重要性进行了简单的叙述，重点分析了BOSCH公司的热膜式空气质量流量传感器，并对汽车空气质量流量传感器的前景进行了展望。
关键词：汽车空气流量传感器电子控制电子工业的快速发展带动汽车工业发生了翻天覆地的变化,在现代的汽车技术中越来越多地融入了电子控制技术。
发动机的燃油喷射系统、电子点火系统、进气控制、废弃排放、传动系统、行驶系统等都采用了电子控制装置，电子控制的准确性、可靠性、高速性等优点大幅度地提高了汽车各方面的性能。
随着电子技术和汽车工业的快速发展，电控发动机取消了化油器式的发动机，电控发动机的诞生克服了化油器发动机排放不达标、动力性不足、加速性滞后、经济性差等问题，特别是在动力性和经济性上有了很大的提高。
汽车的电子控制系统除了电子控制单元（ECU）和执行机构外，还需要控制信息的采集单元，而汽车上大部分的信息采集依靠传感器来完成。
电子燃油喷射系统最突出的优点在于能够精确地控制可燃混合气的空燃比。
电子燃油喷射系统依靠空气流量传感器测得进入气缸的空气质量，得出基本的喷油量，ECU再依靠氧传感器、温度传感器等其他传感器得出喷油修正量，最后输出实际的喷油量来对混合气空燃比进行精确的控制，因此准确测得进入气缸的空气量十分重要。
热膜式空气质量流量传感器依据托马斯理论“气体的放热量或吸热量与该气体的质量流量成正比”，利用加热电路对传感器探头加热，气体流动时带走一部分热量使探头的温度改变，从而测得气体的质量。
热膜式空气流量计利用热膜做成传感探头，热膜的电阻随温度变化，将热膜作为惠斯通电桥的一部分，再通过加热电路使热膜的温度高出周围空气温度一定值，空气流过时冷却热膜电阻。
空气流量传感器的检测
1空气流量传感器的检测空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。
电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。
如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。
电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片(翼板)式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。
一、叶片式空气流量传感器的结构、工作原理及检测1、叶片式空气流量传感器结构及工作原理传统的波许L型汽油喷射系统及一些中档车型采用这种叶片式空气流量传感器，如丰田CAMRY(佳美)小轿车、丰田PREVIA(大霸王)小客车、马自达MPV多用途汽车等。
其结构如图 1所示，由空气流量计和电位计两部分组成。
空气流量计在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转翼片(测量片)，如图 2所示，作用在轴上的卷簧可使测量片关闭进气通路。
发动机工作时，进气气流经过空气流量计推动测量片偏转，使其开启。
测量片开启角度的大小取决于进气气流对测量片的推力与测量片轴上卷簧弹力的平衡状况。
进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变。
进气量愈大，气流对测量片的推力愈大，测量片的开启角度也就愈大。
在测量片轴上连着一个电位计，如图 3所示。
电位计的滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角度的变化(即进气量的变化)转换为电阻值的变化。
电位计通过导线、连接器与ECU连接。
ECU根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量，如图 4所示。
在叶片式空气流量传感器内，通常还有一电动汽油泵开关，如图 5所示。
当发动机起动运转时，测量片偏转，该开关触点闭合，电动汽油泵通电运转；发动机熄火后，测量片在回转至关闭位置的同时，使电动汽油泵开关断开。
热膜式空气流量计的检测与故障诊断
热膜式空气流量计的检测与故障诊断作者：刘宏亮来源：《速读·下旬》2014年第01期摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要。
关键词：空气流量计；测试；故障检查一、空气流量传感器的作用及组成空气流量传感器也称空气流量计，是电控发动机的重要传感器之一。
它发展大体上经历了以下四代：第一代简称L型，在节气门轴上设置一个联动的滑变电阻来测量节气门开度，进而通过转速信号及进气温度信号换算成进气量。
第二代简称D型，在进气歧管中引出真空，该真空作用到电压感应片上，感应出电压值，在ECU中计算出相应的进气压力，再参照进气截面积计算出进气量。
第三代简称热线式，其原理是ECU通过给热线不同的电流来保持热线恒温。
不同流量的空气流经热线时将带走不同的热量，这时的电流变化就成为进气量的度量。
第四代简称热膜式工作原理与热线式基本相同，是热线式的改进型，目前应用最广。
热膜式空气流量计结构如下图。
为了能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一时刻吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算喷油量的主要依据。
如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机不能正常工作。
二、热线（热膜）式空气流量计的常见故障及检查1.常见的故障热线（热膜）式空气流量计较为常见的故障是：热线（热膜）沾污、热线断路（热膜损坏）和热敏电阻不良等。
2.故障检查方法电路如下图。
1脚空；2脚为12V；3脚为ECU内搭铁；4脚为5V参考电压；5脚为传感器信号。
在怠速时5脚电压为1.4V；急加速时为2.8V。
电阻测试（1）线束导通性测试：将数字万用表设置在电阻200Ω档，找到空气流量计下面的针脚号与ECU 信号测试端口针脚号，分别测试空气流量计3、4、5 号针脚对应至电控单元 12、11、13 号针脚的电阻，所有电阻都应低于1Ω。
项目7.空气流量计及其控制电路检修_OK
• 搭铁线：拔下连接器，点火开关OFF，测量插头3与搭铁 间的电阻，应小于1Ω。
• 电源线：拔下连接器，起动，测量插头2与搭铁间的电压， 应为12V；插头4与搭铁间的电压，应为5V.
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项目7 空气流量计及控制电路检修
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项目7 空气流量计及控制电路检修
3、热膜式空气流量计
（1）构造及工作原理：
2021/7/28
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项目7 空气流量计及控制电路检修
与热线式类似，都是用惠斯通电桥工作 的。
不同的是：热膜式不使用铂丝作为热线， 而是将热线电阻、温度补偿电阻、桥路电 阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成 的。
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中档车型丰田佳美、大霸王、马自大MPV等。
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项目7 空气流量计及控制电路检修
4.检测（丰田PREVIA大霸王2TZ-FE发动机） （1）万用表检测 • 信号线：插好连接器，点火开关ON，测量各接脚间的电压。 • 搭铁线：拔下连接器，点火开关OFF，测量插头E2、E1与搭铁间的电
阻，应为0Ω。
• 电源线：拔下连接器，点火开关 ON，测量插头VＣ与搭铁间的 电压，应为5V，插头FＣ与搭铁 间的电压，应为12V 。
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项目7 空气流量计及控制电路检修
叶片式：在急加速时波形中 的小尖峰。
热线式：杂波多。 39
项目7 空气流量计及控制电路检修
三、案例 进气流量传感器脏污 • 故障：某发动机，采用博世M3.8.2电喷系统，发动机急加速回
火、行驶无力。 • 检查：油路/点火/进气管道正常。检查进气流量传感器。检
测传感器的电源端子，电压为12V，正常。信号电压输出端， 正常怠速1.3V左右，急加速3.5～4.5V。检测发现急加速为2.8V 左右，输出信号电压偏低。发现热膜金属铂上絮丝状杂物， 洗净后，不再回火，故障排除。 • 分析：进气流量传感器脏污，检测不到流量的变化。信号偏 低，混合气偏稀。
热膜式空气流量计的测量技术
热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。
热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。
关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。
进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。
一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。
此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。
热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。
为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。
为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。
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热膜式空气流量计的测量技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。
热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。
关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。
进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。
一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。
可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。
1—接线插座 2—护套 1—过滤层 2—温度补偿电阻3—铂金属膜 4—防护网 3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。
此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。
热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。
为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。
为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。
温度补偿电阻和热膜电阻与流量计内部控制电路相连，控制电路与线束连接器插座相连，线束插座设在计壳体中部。
热膜电阻的阻值比较大，消耗的电流较小，使用寿命较长。
但是，由于其发热元件表面制作有一层绝缘保护薄膜，存在辐射热传导作用，因此响应特性稍差。
二、热膜式空气流量计测量原理2.1空气流量测量原理在强制气流的冷却作用下，发热元件在单位时间内的散热量H和发热元件的温度TH与气流温度TG之差成正比，其散热量H与气流质量流量QM之间的函数关系如下:式中：K为常数；λ为空气热导率；μ为空气黏性系数；CP为空气比热容。
m和n的值与流体的性质及雷诺数有关。
设发热元件的加热电流为I、电阻值为RH，在热平衡状态下，散热量等于发热量，即：由式（1）和式（2）可得气流的质量流量QM与加热电流I之间的函数关系式如下：式中： ,系数KT值与空气温度TG有关，其温度系数为（0.15%～0.18%） / ℃；发热元件的电阻值RH与自身温度TG有关，温度升高，阻值增大。
可见通过控制发热元件的温度TH与空气温度TG之差为一恒定值，就可以根据发热元件的加热电流I求得空气气流的质量流量QM。
在热膜式流量计中，采用了恒温差控制电路实现流量检测。
恒温差控制电路如图3所示，发热元件电阻RH和温度补偿电阻（进气温度计）RT分别连接在惠斯登电桥电路的两个臂上。
当发热元件的温度高于进气温度时，电桥电压才能达到平衡，并由具有电流放大作用的控制电路A控制加热电流（50～120mA）来保持发热元件温度TH与温度补偿电阻温度TT之差保持恒定（即△T=TH-TT=120℃）。
RT—温度补偿电阻（进气温度传感器） RH—热膜电阻RS—信号取样电阻 R1、R2—精密电阻 UCC—电源电压 US—信号电压 A—控制电路当空气气流流经发热元件使其受到冷却时，发热元件温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻温度（120℃）。
电流增量的大小，取决于发热元件受到冷却的程度，即取决于流过流量计的空气量。
当电桥电流增大时，取样电阻RS上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号US的变化。
输出电压与空气流量之间近似于4次方根的关系。
信号电压输入ECU后，ECU便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量QM的大小。
当发动机怠速时，其节气门关闭或接近全闭，因此空气流速低，空气量少；如果空气为热空气，则空气温度越高，空气密度越小。
所以在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此发热元件受到冷却的程度小，阻值减小幅度小，保持电桥平衡需要的电流也小，故取样电阻上的信号电压低。
反之，当发动机负荷增大时，由于空气流速快，进入的空气量多，相对来说，空气为冷空气，发热元件受到冷却的程度就大，阻值减小幅度大，保持电桥平衡需要的电流也大，故取样电阻上的信号电压高。
控制单元ECU根据信号电压即可计算出空气量。
2.2温度补偿原理热膜式质量空气流量计, 可以通过电路硬件补偿环境温度对测量结果精度的影响,从而实现了对质量空气流量的直接测量。
当进气温度变化时，发热元件的温度就会发生变化，测量进气量的精度就会受到影响。
设置温度补偿电阻（温度计）后，从电桥电路上可以看出，当进气温度降低使发热元件上的电流增大时，为了保持电桥平衡，温度补偿电阻上的电流相应增大，以保证发热元件温度与温度补偿电阻之差保持恒定，使流量计测量精度不受进气温度变化的影响。
三、系统硬件电路设计介绍传感器主要组成包括惠斯登电桥电路、电桥自动平衡电路、功率放大电路、微处理器电路(含A／D转换)、D／A转换电路以及信号输出电路等，智能空气流量计电路结构框图如图：主体电路采用了反馈电路，工作时，当热膜电阻与空气之间的热交换发生变化时，热膜温度发生改变，引起热膜电阻值发生相应的变化，并且空气质量流量越大，被带走的热量也就越多，其电阻值减小越多。
因此电路中输入到运算放大器的电压也随之而变，由于输入到运算放大器的电压变化将引起反馈放大器电压发生改变，结果通过热膜的电流随之改变，直到热膜的温度恢复原值，惠斯登重新恢复平衡。
这时供给电桥的电压己经发生了变化，因此电桥电压的变化能反映空气的流量的变化，这个桥路电压作为测量空气流量的电信号引入带有A／D转换功能的微处理器电路进行处理，将电桥输出电压信号转换为数字信号，然后经过线性化处理后，输出电压信号，成为输出信号供Ecu作为判断信号使用。
1．1 微处理器的选择本研究选用Freescale的Mc9s08QD4汽车级芯片作流量计的微处理器，主要基于如下原因：(1)芯片内含8位A／D转换器，能满足发动机控制精度要求。
该设计所适用的发动机进行空燃比计算时，若采用双区或多区燃烧模型对燃烧过程进行循环计算，准确性高但计算量大，所以只用作离线计算，而在实际运行时笔者采用对实验数据的拟合数学模型进行计算，因此选择与其运算与处理要求相适应的处理器。
(2)作为一种经济型微处理器，其内含HCS08系列内核、时钟以及总线接口与流量计的需求接口和功能相适应。
可大大减小系统设计的外围接口，同时不至于引起处理器接口的浪费4。
(3)该芯片具有应用于汽车的背景而且体积非常小，能耐受并适应流量计的特殊使用环境。
1．2 微处理器与信号输出电路微处理器与信号输出电路如图2所示，经过第一级差动放大器的电桥输出信号被输入到微处理器的两个A／D转换接口。
微处理器对信号进行计算和处理后输出给D／A转换器。
D／A转换器按照时序将数字量改变为模拟量，与其相连的运算放大器对来自D从转换器的电压信号进行放大产生一定大小的电流输出，利于保证流量计与Ecu之间信号传输的健壮性。
图2微处理器以及信号输出外围电路1．3 电桥自动平衡电路电桥自动平衡电路如图3所示，当热膜电阻与空气之间的热交换发生变化时，热膜温度发生改变，引起热膜电阻值发生相应的变化。
此时电桥不再处于平衡状态，输出电压也改变。
改变后的电压经过运算放大器的多级放大后控制电桥的输入电压，使通过热膜电阻的电流随着变化，直到热膜的温度恢复原值，惠斯登重新恢复平衡。
这时电桥输出电压与通过热膜电阻的流体质量流量相关，通过测量电桥输出电压，可经换算得出空气的质量流量。
电桥自动平衡电路的输出电压信号进入功率放大电路，由其变为电流信号供给惠斯登电桥的输入端。
于输入信号含同相电压，第一级采用差动放大，以提高抗共模干扰能力。
为了提高电桥输出端的增益，输出端的电压采用了多级放大的方式，通过配合不同反馈电阻值，可以调节输出端的电压增益的大小。
四、热膜与进气流的温度差，在流量计可保持120℃恒定。
空气流过时所需的加热电流即为流过的空气质量的度量。
由于测定的加热电流无需校正，它可以直接作为进入空气的质量流量，故测量的误差较小，可保证±2%的范围内。
为了保证进气流动均匀地流入进气测量管中，在流量计的入口处的防护栅格可减少流量计中的热膜受污，也可使热膜式传感器减少机械损伤。
这种空气质量流量计的流量量程比约为1：60。
设计要求在最大流量计测时，进气压力的损失不能减小发动机的充气效率。
由于热膜式流量计能满足精度要求，且结构简单，抗沾污能力强，价格便宜，因此在汽车上应用较多。
五、近年来，流量传感器得到了迅速发展，传感器的功能得到很大的提高，在工农业生产和国防工程中得到了越来越广泛的应用．由于MEMS工艺尺寸小、强度低，必须通过封装来提高其机械强度，来保护芯片的微结构、电路结构和电气连接．因此，流量传感器只有进行封装以后才能实现稳定可靠的实际应用，封装是实现流量传感器的应用和促进其发展的重要环节，封装研究对于实现流量传感器的商业化和促进流量传感器的进一步发展都具有重要意义。
封装效果良好，安全可靠的话可以保证热膜式流量传感器的有效应用．参考文献：1. 李飞标.陈永良.郭斌汽车空气流量计性能测试台的设计[期刊论文]-工业控制计算机2008(7)2. 高德荣 BOSCH HFM5型热膜式空气流量计故障诊断[期刊论文]-汽车维修2007(7)3. 张兴安.ZHANG Xing-an 捷达王热膜式空气流量计的检测及故障诊断[期刊论文]-汽车电器2008(6)4. 陆敏恂.林永佳.周爱国.周全.基于PSpice的热式空气流量计发热电阻模型[期刊论文]-中国工程机械学报2009,7(4)5. 王平福.边耀璋.蹇小平.毕利格.哈里德麻电喷发动机空气流量计常用工况故障特征研究[期刊论文]-科技咨询导报2007(15)6. 李玉柱. 卡曼涡旋式空气流量计的原理与故障检测[期刊论文]-湖南工业职业技术学院学报2007,7(3)7. 李贵德.孟革浅谈热线(热膜)式空气流量计的机理与检测[期刊论文]-汽车维修技师8. 黄修铜，王婷旺，杨文涛，王鲜.基于PIC单片机的热膜式空气流量计设计［J］.传感器世界，2013.11.9. 司景萍，高志鹰.汽车电器及电子控制技术［M］.北京大学出版社，2012.10. 李矿理，武文.汽车电器电子装置检修图解［M］.金盾出版社，2008.。