汽车用传感器第三章-空气流量传感器
汽车用传感器空气流量传感器全解课件
用于检测节气门的开度，帮助发动机控制模块了解驾驶员 的加速意图，从而实现对发动机的精确控制。
02
CATALOGUE
空气流量传感器的工作原理
空气流量传感器的定义和作用
定义
空气流量传感器是用于测量进入发动机的空气流量的传感器。
作用
空气流量传感器的主要作用是采集进入发动机的空气流量信息，为发动机控制单元提供精确的数据， 以便控制燃油喷射和点火等过程。
传感器在汽车中的应用
进气温度传感器
用于检测进气歧管的温度，帮助发动机控制模块调整空气 -燃料混合比例，以获得最佳的燃烧效率。
空气流量传感器
用于检测空气流量，帮助发动机控制模块调整空气-燃料 混合比例，以获得最佳的燃烧效率。
冷却液温度传感器
用于检测发动机冷却液的温度，帮助驾驶员及时了解发动 机的工作温度，同时为发动机控制模块提供参考数据，以 实现最佳的发动机性能控制。
汽车用传感器空气流量传 感器全解课件
CATALOGUE
目 录
• 传感器概述 • 空气流量传感器的工作原理 • 空气流量传感器的应用 • 空气流量传感器的故障诊断与维修 • 新型空气流量传感器技术与发展趋
势 • 典型案例分析
01
CATALOGUE
传感器概述
传感器的定义和作用
定义
传感器是一种能够感知和检测物理、化学量，并将其转换为可读信号的装置。
空气流量传感器的分类和特点
分类
根据测量原理和结构特点，空气流量传 感器可分为热线式、涡街式、量芯式等 几种类型。
VS
特点
每种类型的空气流量传感器都有其独特的 特点和应用范围。例如，热线式传感器精 度高、响应速度快，但易受温度和湿度的 影响；涡街式传感器结构简单、可靠性高 ，但测量范围有限；量芯式传感器精度高 、测量范围广，但结构复杂、成本高。
空气流量传感器工作原理
空气流量传感器工作原理空气流量传感器是一种用于测量发动机进气量的重要传感器，它的工作原理对于发动机的运行和性能至关重要。
本文将介绍空气流量传感器的工作原理及其在发动机控制系统中的作用。
空气流量传感器的工作原理主要是基于热敏电阻和热线传感器的原理。
当空气流经传感器时，传感器内部的热敏电阻或热线会受到空气流动的影响而产生温度变化。
通过测量传感器内部的温度变化，可以间接地推导出空气的流量。
传感器会将这些数据传输给发动机控制单元（ECU），ECU会根据这些数据来控制喷油系统，以确保发动机能够获得适当的空气燃料混合比，从而实现最佳的燃烧效率。
空气流量传感器在发动机控制系统中起着至关重要的作用。
它不仅能够帮助发动机获得适当的空气燃料混合比，还能够提高发动机的燃烧效率，减少尾气排放，降低油耗，提高发动机的动力性能。
因此，空气流量传感器的准确性和稳定性对于发动机的正常运行和性能表现至关重要。
在实际应用中，空气流量传感器需要经常进行维护和保养，以确保其准确性和稳定性。
传感器的灵敏度和响应速度会随着使用时间的增加而逐渐下降，因此需要定期对传感器进行清洁和校准。
此外，传感器的工作环境也会对其性能产生影响，如灰尘、湿气等都可能影响传感器的准确性，因此需要定期对传感器进行检查和维护。
总的来说，空气流量传感器是发动机控制系统中不可或缺的重要组成部分，它的工作原理直接影响着发动机的运行和性能。
通过本文的介绍，相信读者对空气流量传感器的工作原理及其在发动机控制系统中的作用有了更深入的了解。
在实际应用中，需要重视空气流量传感器的维护和保养，以确保发动机能够获得最佳的性能表现。
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
汽车用传感器空气流量传感器课件
碰撞传感器、胎压传感器等用 于监测汽车安全状况，确保行
车安全。
02
空气流量传感器概述
空气流量传感器作用
测量进气量
空气流量传感器能够测量发动机 进气歧管中的空气流量，从而计
算出进入发动机的空气量。
控制燃油喷射
根据空气流量传感器的测量数据， 发动机控制单元可以精确地控制燃 油喷射量，使空燃比保持在最佳状 态。
外壳
传感器的外壳，通常由不锈钢或铝合 金制成，用于保护内部元件免受机械 损伤和环境影响。
连接线
将传感器与汽车电控单元（ECU）连 接起来的线缆，用于传输信号和供电 。
热线式空气流量传感器工作原理
热线加热
当传感器通电时，热线开始加热，其温度高 于进气道的空气温度。
空气流量测量
当空气流过热线时，热线的热量会被带走，导致热 线的温度下降。ECU通过测量热线的电阻变化来计 算空气流量。
进气压力式空气流量传感器工作原理
进气压力传感器测量进气歧管内 的绝对压力，并将其转换成电信
号输出给ECU。
ECU根据进气压力信号计算出进 气量，并结合其他传感器信号确 定喷油量和点火提前角等参数，
从而控制发动机工作。
进气压力传感器输出的电信号通 常是模拟信号，ECU需要将其转 换成数字信号进行处理和计算。
提高发动机性能
通过精确控制燃油喷射量，空气流 量传感器有助于提高发动机的动力 性、经济性和排放性能。
空气流量传感器类型
1 2
热线式空气流量传感器
利用热线测量空气流量的原理，具有响应速度快 、精度高的优点，但易受进气气流脉动影响。
卡门涡旋式空气流量传感器
利用卡门涡旋原理测量空气流量，具有测量范围 宽、抗干扰能力强的特点，但成本较高。
空气流量传感器资料课件
成本与维护
在满足性能要求的前提下，应 尽量选择成本较低、维护方便 的空气流量传感器。
环境适应性
对于工作环境较为恶劣的应用 场景，应选择对环境适应性较
强的空气流量传感器。
2023
PART 05
空气流量传感器的未来发 展与趋势
REPORTING
空气流量传感器的未来发展与趋势
总结词
技术创新与改进
VS
详细描述
在航空航天领域的应用
发动机控制
在航空航天领域，空气流量传感器同样用于发动机进气量的 检测和控制。通过精确控制进气量，可以提高发动机的工作 效率和稳定性，确保飞行安全。
导航和姿态控制
空气流量传感器还可以用于飞机或航天器的导航和姿态控制。 通过检测空气流动的方向和速度，可以协助确定飞行器的位 置和姿态，提高导航和控制的精度。
热传导式
热传导式空气流量传感器利用热线或热膜电阻作 为热源，当空气流过热线时，带走热线的热量， 使热线温度降低，从而改变热线电阻值，通过测 量电阻值的变化来计算空气流量。
超声波式
超声波式空气流量传感器利用超声波在空气中传 播的速度与空气流速有关这一原理，通过测量超 声波在进气管道内的传播时间来计算空气流量。
空气流量传感器还可以用于检测发动机的进气温度和压力，从而帮助控
制排放。通过精确控制进气温度和压力，可以降低发动机的排放物，满
足日益严格的环保要求。
03
故障诊断
空气流量传感器可以监测发动机的工作状态，如果出现异常情况，可以
及时发出故障信号，帮助驾驶员或维修人员快速诊断和解决问题。
在环境监测中的应用
大气质量监测
响应时间与稳定性
响应时间
指传感器对空气流量变化的响应速度，通常以时间常数或延迟时间表示。响应时间越短，传感器对流量变化的反 应越快。
空气流量传感器等五类汽车用传感器简介 传感器技术指标
空气流量传感器等五类汽车用传感器简介传感器技术指标车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于较佳工作状态。
车用传感器很多，判定传感器显现的故障时，不应只考虑传感器本身，而应考虑显现故障的整个电路。
因此，在查找故障时，除了检查传感器之外，还要检查线束、插接件以及传感器与电控单元之间的有关电路。
下面我们来认得一下汽车上的紧要传感器。
空气流量传感器空气流量传感器是将吸入的空气转换成电信号送至电控单元（ECU），作为决议喷油的基本信号之一、依据测量原理不同，可以分为旋转翼片式空气流量传感器（丰田PREVIA旅行车）、卡门涡游式空气流量传感器（丰田凌志LS400轿车）、热线式空气流量传感器（日产千里马车用VG30E发动机和国产天津三峰客车TJ6481AQ4装用的沃尔沃B230F发动机）和热膜式空气流量传感器四种型式。
前两者为体积流量型，后两者为质量流量型。
目前紧要接受热线式空气流量传感器和热膜式空气流量传感器两种。
进气压力传感器进气压力传感器可以依据发动机的负荷状态测出进气歧管内的确定压力，并转换成电信号和转速信号一起送入计算机，作为决议喷油器基本喷油量的依据。
国产奥迪100型轿车（V6发动机）、桑塔纳2000型轿车、北京切诺基（25L发动机）、丰田皇冠3．0轿车等均接受这种压力传感器。
目前广泛接受的是半导体压敏电阻式进气压力传感器。
节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门上，用来检测节气门的开度。
它通过杠杆机构与节气门联动，进而反映发动机的不同工况。
此传感器可把发动机的不同工况检测后输入电控单元（ECU），从而掌控不同的喷油量。
它有三种型式：开关触点式节气门位置传感器（桑塔纳2000型轿车和天津三峰客车）、线性可变电阻式节气门位置传感器（北京切诺基）、综合型节气门位置传感器（国产奥迪100型V6发动机）。
空气流量传感器全解课件
04
空气流量传感器的未来发 展与趋势
技术创新与改进
微型化设计
随着微电子和纳米技术的发展， 空气流量传感器的尺寸将进一步 缩小，提高集成度和空间利用率
。
高精度测量
采用更先进的材料和制造工艺，提 高传感器的测量精度和响应速度， 以满足更严格的排放标准和性能要 求。
智能化技术
结合人工智能、机器学习等技术， 实现空气流量传感器的自适应调整 、故障诊断和预测性维护等功能。
作用
为发动机控制系统提供精确的空气流量信号，帮助控制燃油喷射和点火时刻， 提高发动机的性能和燃油经济性。
工作原理简介
工作原理
空气流量传感器通过测量空气流过传感器的速度或质量来计算空气流 量。常见的空气流量传感器有热式、涡流式、超声波式等。
热式传感器
利用热电阻或热电偶的原理，将空气流量转化为电信号输出。
应用领域的拓展
新能源汽车
智能家居
随着新能源汽车市场的不断扩大，空 气流量传感器在电动汽车和混合动力 汽车中的应用将更加广泛。
在智能家居领域，空气流量传感器可 用于智能空调、空气净化器等设备中 ，实现室内空气质量的监测和控制。
工业自动化
在工业自动化领域，空气流量传感器 将应用于各种自动化设备和生产线上 ，提高生产效率和节能减排。
涡流式传感器
利用空气流过传感器的涡流效应，通过测量涡流产生的磁场变化来计 算空气流量。
超声波式传感器
利用超声波在空气中传播的速度与空气流速的关系，通过测量超声波 传播时间来计算空气流量。
分类与应用
分类
根据工作原理和应用场景，空气流量传感器可分为体积流量型和质量流量型两类 。体积流量型传感器主要测量空气的体积流量，如热线式、涡街式等；质量流量 型传感器主要测量空气的质量流量，如卡门涡街式、超声波式等。
《空气流量传感器》PPT课件
误差，因此控制电路中设置自动“清污”功能。
•
每当发动机熄火后的4s内，控制电路会自动提供自净电流，使热线迅速升高到1
000℃的高温并保持1s，可将粘附在热线表面污物完全清除干净。
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4）热线式空气流量传感器的特点:
1.可以准确测量空气量。 2.响应性快。 3.无需进行进气温度和大气压力修正。 4.无机械工作部位，进气阻力小。 5.但在流速分布不均匀时，测量误差较大。
第三章 空气流量传感器
§3.1 概述
一、流量的概念
流体在单位时间内流经某一有效截面的体
积或质量，前者称体积流量qv（m3/s)，后者称质量流量qm (kg/s)。
• 如果在截面AF上速度v分布是均匀的，则：
qv vAF
如果介质的密度为，那么质量流量
qm =qv
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流过管道某截面的流体的速度在截面上各处不可能是均 匀的，假定在这个截面上某一微小单元面积上dAF速度是 均匀的，流过该单元面积上的体积流量为
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图2-9 超声波式卡曼流量传感器结构
2、工作原理
❖ 在发动机运行时， 发生器不断地向接受器 发出一定频率的超声波 （垂直空气流方向）且 穿过卡门旋涡，由于受 卡门旋涡影响造成超声 波空气密度的相位发生 相应偏移，由此形成疏 密波。ECU根据所监测 图2-10 超声波式卡曼流量传感器检测原理 的超声波疏密的频率便 可感知系统进气量。
图2-2 动片式空气流量传感器的结构
图2-3 动片的部分结构
图2-4 电位计部分结构
二、工作过程： 发动机工作→空气→空气滤清器→空气流量传感器→推动翼片
（测量翼片〉旋转。翼片开启角度由进南气昌量大学大科小技学和院卷簧（复位弹簧）弹力 的平衡情况决定。电位计与叶片同轴旋转，其上滑片电阻的变化转变成电 压信号输入ECU。
空气流量传感器原理
空气流量传感器原理
空气流量传感器是一种用于测量空气流量的设备。
它可以在不同的应
用中被广泛使用，例如汽车的发动机控制系统、空调系统、流量计等。
空
气流量传感器通过测量通过感应元件的空气质量来确定流量。
这篇文章将
详细介绍空气流量传感器的原理。
在传感器正常工作时，导线或薄膜被加热到一个恒定的温度。
当空气
流经传感器时，它冷却了导线或薄膜表面。
传感器会通过改变电流来维持
导线或薄膜的恒定温度，这个电流变化的大小与空气流量成正比。
传感器的热散热系数是决定其响应速度和传感的敏感度的关键参数之一、通常，较小的热散热系数可以提高传感器的响应速度，但也可能增加
误差，因为热散失也受到环境温度的影响。
除了热传感器原理外，空气流量传感器还可以使用其他原理来测量流量。
例如，一种常见的方法是使用压差传感器。
这种传感器将空气流通过
一个流道，测量流过流道两侧的压差，然后通过转换这个压差值来确定流量。
这种方法需要较大的流道和较高的压差才能获得准确的测量。
总的来说，空气流量传感器的原理基于测量通过感应元件的空气质量
来确定流量。
它可以使用不同的传感器原理，如热传感器、压差传感器和
质量流量计。
不同的应用可能需要不同类型的传感器来满足其要求。
此外，空气流量传感器的准确性和响应速度也受到传感器设计的影响。
空气流量传感器的工作原理
空气流量传感器的工作原理
空气流量传感器是一种用于测量和监测空气流动的装置，常用于汽车发动机中。
空气流量传感器的工作原理是基于热线测量原理。
传感器内部含有一个热线，当空气流过该热线时，热线的温度会发生变化。
根据热线的温度变化，可以推导出空气的流量信息。
具体来说，空气流量传感器的工作过程如下：
1. 空气进入传感器：车辆行驶过程中，空气通过进气管进入传感器。
2. 空气流过热线：空气流过传感器内的热线的同时，热线被加热。
3. 热线温度变化：热线的温度受到空气流量的影响而发生变化。
4. 温度信号转换：传感器会将热线的温度变化转换为电信号。
5. 电信号处理：传感器内部的电路会对电信号进行处理，根据预设的算法和参数，将电信号转换为相应的空气流量数值。
6. 输出空气流量信息：传感器将测得的空气流量信息通过电信号输出给发动机控制单元(ECU)，以供发动机调节燃油喷射量
和空燃比。
总之，空气流量传感器通过测量空气流过热线后引起的温度变化，转换为电信号并处理，最终输出空气流量信息给发动机控制模块，以实现发动机燃油喷射和空燃比的精确控制。
空气流量传感器工作原理
空气流量传感器工作原理
空气流量传感器是一种用于测量空气流量的装置，其工作原理基于热膜以及热电效应。
在传感器内部，有一个微型热膜元件，通常由薄膜材料制成，具有较高的电阻率。
当空气通过传感器时，部分热量会被空气吸收，导致热膜表面温度下降。
热膜上的温度变化将改变热膜电阻的值。
为了测量这个变化，我们需要在热膜表面附近放置两个电极。
当电流通过热膜时，根据欧姆定律，会产生电压降。
根据热量与电阻的关系，热膜电阻的变化将引起电压的变化。
通过测量电压的变化，传感器可以确定空气流经的质量或体积。
一般来说，热膜的电阻与流经传感器的空气质量或速度成正比。
空气流量传感器还可以根据热电效应来工作。
热电效应是指当两个不同金属或半导体材料的接触处存在温度差时，就会产生微弱的电势差。
传感器利用这个原理，通过通过流经传感器的空气的温度差异，间接测量空气流量。
需要注意的是，空气流量传感器的工作原理可能有所不同，这里只是介绍了一种常见的工作原理。
具体的传感器设计和实现可能会采用不同的技术和原理。
空气流量传感器工作原理
空气流量传感器工作原理
空气流量传感器是一种可以测量流过其管道或通道的空气流量的装置。
它通常应用于空调系统、汽车发动机以及其他需要测量气体流量的应用中。
空气流量传感器的工作原理基于热物理学原理。
传感器内部有一个加热丝和一个冷却丝，它们以平行的方式排列在空气流通的通道中，形成一个传热元件。
当空气流过通道时，空气的热量会通过传热元件的加热丝和冷却丝传导，导致加热丝的温度升高，而冷却丝的温度下降。
传感器通过测量加热丝和冷却丝之间的温度差来确定空气的流量。
具体而言，当空气流量增加时，传热元件中的传热速率也相应增加。
这导致加热丝的温度升高速度增加，而冷却丝的温度下降速度增加。
通过测量加热丝和冷却丝的温度变化，可以计算出空气的流量。
为了提高测量的准确性和稳定性，空气流量传感器通常会加入补偿电路。
补偿电路可以校正由于环境温度变化和其他因素引起的温度差，以确保传感器输出的空气流量测量结果更加精确和可靠。
总之，空气流量传感器通过测量加热丝和冷却丝之间的温度差来确定空气流量。
它是一种基于热物理学原理的传感器，常用于测量空调系统、汽车发动机等应用中的空气流量。
汽车用传感器空气流量传感器
碰撞传感器用于检测车辆碰撞情况，为安 全气囊的展开提供信号。
02
空气流量传感器的作用与原理
空气流量传感器的作用
01 02
检测空气流量
空气流量传感器能够检测汽车发动机在运转过程中吸入的空气量，为发 动机控制单元提供精确的数据，从而实现对发动机运转状态的精确控制 。
优化燃烧
根据空气流量数据，发动机控制单元可以调整燃油喷射量，使燃油与空 气混合比例达到最佳状态，提高燃烧效率，降低油耗和排放。
未来趋势
随着新能源汽车的普及，空气流量传感器的应用将更加广 泛，未来将会出现更多适用于新能源汽车的空气流量传感 器。
07
参考文献
参考文献
传感器类型
空气流量传感器通常分为两类，即体积流量型和质量流量型。
工作原理
两种传感器的工作原理有所不同。体积流量型传感器是通过测量进入发动机的空气体积来 计算空气流量，而质量流量型传感器则是通过测量进入发动机的空气质量来计算空气流量 。
03
故障诊断
空气流量传感器还可以检测发动机的进气系统是否堵塞或漏气，当出现
故障时，发动机控制单元会发出故障信号，帮助驾驶员及时发现问题并
进行维修。
空气流量传感器的类型
热线式空气流量传感器
热线式空气流量传感器将一根热线放置在流经的空气中，当空气流经热线时，热 线温度发生变化，从而引起电阻值变化，通过测量电阻值可以计算出空气流量。
由两个叶片和外壳组成，叶片 可以随风速旋转。
工作原理
当叶片旋转时，会改变风道的横截 面积，从而改变气流速度。通过测 量气流速度，可以计算出空气流量 。
特点
结构简单，价格低廉，但精度较低 ，适用于一些基本的车辆控制系统 。
卡门涡旋式空气流量传感器
2.3.4-空气流量传感器解析
功用
• 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。
• 进气量信号是把握单元计算喷油时间 和点火时间的主要依据。
类型
•体积流量型：叶片式、量芯式、涡流式； •质量流量型：热丝式、热膜式。
• 在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摇摆造 成的，把握电控单元正是依据这一点来判定加速加 浓信号的，这不是故障，而是正常波形。
• 波形的幅值在气流不变时应保持稳定，确 定的空气流量应有相对的输出电压。当输 出电压与气流不符时，应更换传感器。
• 假设波形中有连续性的毛刺消逝，说明传 感器可变电阻器的碳刷有小的磨损，应更 换传感器。
• 假设波形中除了最高点和最低点以外，在 平稳加速过程中有波形平台〔电压值在某 处消逝停顿〕，则说明发动机运转时叶片 有间歇性卡滞现象，应更换传感器。
卡门涡旋式空气流量传感器
卡门涡旋理论
• 在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发 生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气 流中会不断产生一列不对称却特殊规章的空气涡流 〔卡门涡流〕。
• 当电桥电流增大时，周密电阻RA上的电压就会上升， 从而将空气流量的变化转换为电压信号Us的变化。 信号电压输入ECU后，ECU便可依据信号电压的凹 凸计算出空气质量流量的大小。
• 工作状况flash • 输出信号变化状况
热膜式空气流量传感器
热膜 式空 气流 量传 感器
• 是热丝式传感器的改进产品，其发热元件承受平面 形铂金属膜电阻器，增加了发热体的强度，提高了 工作牢靠性，且无需加热清洁电路。
内部电路
热丝〔膜〕式空气流量 传感器信号波形分析
《空气流量传感器》课件
低燃油消耗并提高发动机效率。
航空航天
发动机控制
在航空航天领域，空气流量传感 器用于测量发动机进气流量，为 飞行控制系统提供关键参数，确 保发动机在各种飞行条件下的稳
定运行。
燃油效率优化
在航空航天领域，燃油效率是至 关重要的。空气流量传感器帮助 优化燃油喷射量，提高发动机效
率，降低油耗和排放。
安全监控
风力发电监测
在风力发电领域，空气流量传感器可用于监测风速和风向，为风力发电机组的控制和优化 提供数据支持。
CHAPTER 04
发展趋势与挑战
技术发展趋势
空气流量传感器技术不断升级
随着科技的不断进步，空气流量传感器的技术也在不断升级，包括材料、工艺、性能等方面的改进，以提高传感器的 精度、稳定性、可靠性等。
政策环境分析
政府支持政策
政府对空气质量监测和环保产业 的支持力度不断加大，为空气流 量传感器的发展提供了政策支持 。
行业标准制定
政府和行业协会正在制定更加严 格的空气流量传感器行业标准， 对企业的技术研发和产品质量提 出了更高的要求。
法律法规约束
政府对环保和安全的法律法规越 来越严格，对空气流量传感器的 生产和应用提出了更高的安全和 环保要求。
创新点
本研究在传感器结构设计、信号处理算法等方面进行了创新，为空气流量传感器的进一 步发展提供了新的思路和方法。
对未来研究的建议
优化传感器性能
进一步优化传感器的性能，提高其测量精度 和响应速度，以满足更高端的应用需求。
拓展应用领域
深入研究传感器的其他潜在应用领域，如航空航天 、医疗等领域，开拓更广阔的市场。
福特汽车公司还针对不同车型和发动机型号，对空气 流量传感器进行了定制化设计和优化，以满足不同车 型的性能需求。
汽车用传感器第三章 空气流量传感器讲诉
3.4 各种空气流量传感器的比较
3.4.1 输出特性（图3-42） （1）动片时和热丝式是非线性输出，需做线性处理。 （2）在制造过程中所以 类型传感器的测试精度 都是按±3%的标准进 行调整的，这就是空气 流量传感器的杂散性 （不按指定部件产生误 差）和重复精度（在一 个确定的测量点位置上， 每次被测量的量变化到 这个位置时传感器表现 出来的测量差值）。 2019/5/2 28
3.3.2 工作原理
在进气通道上设有用电流加热的铂金属丝（热丝）， 当气流通过已加热的热丝，热丝温度下降，气流速度 越高，夺走热量越多。为了保证热丝的温度为一定值， 就必须控制加热电流，根据加热电流的大小，即可检 测出空气的流量。 n 1/ 2 KK T (TH TC )Qm I 加热电流I与质量流量Qm的关系： R H
3.2 卡曼涡旋式空气流量传感器
相比较动片式空气流量传感器，扩展了测量范围， 取消了滑动触点，体积小巧，重量轻； 涡旋的检测方法、电子控制电路与检测精度根本无 关，抗干扰性强； 传感器输出的是数字信号（频率），向控制系统 （ECU）输入信号时，可以省去AD转换器； 优点： ①测试精度高，可以输出线性数字信号，信号处理简 单； ②长期使用时，性能不会发生变化 ； ③检测体积流量，不需要对温度及大气压进行修正。
2019/5/2 1
种类（按传感器的特征）
（1）L型：直接监测进气量的流量传感器；
①直接测量空气体积流量的传感器 ，如叶片式空 气流量传感器、卡门涡流式空气流量传感器；
②直接测量空气质量流量的传感器，如热线式空 气流量传感器、热膜式空气流量传感器。 • 特点：L型控制方式采用的L型传感器能够适应汽 车使用的苛刻条件；但对踏油门时出现的流量急剧 变化的响应要求及在传感器前后进气歧管形状所引 起的不均匀气流中的高精度监测要求较高。
汽车用传感器第三章-空气流量传感器
体尾流左右两侧会周期性产生成对的、交替排列的、
旋转方向相反的反对称涡旋。
如右图所示，当
h/l=0.281时，所形成
的涡旋是稳定且周期
性的。产生频率f与流
体速度v1有如下关系：
f St v1 d
qV Kf
3.2.2 超声波式卡曼涡旋空气流量传感器
➢结构如右图所示： 安装于空气滤清器内部。 ✓两个进气通道。 主通道：进气流量的检测 部分设在主通道； 旁通道：为了能够调整主 通道的流量，以便使主通 道的监测特性呈理想状态。 ✓卡曼涡旋发生器：4和5 。 ✓超声波发送器和接收器： 通道内壁有吸音材料，防 止超声波的不规则反射。
➢可以减少因 电压变化引起 的误差
➢电压值检测： 进气量=电位计滑动引起的电压变化（VS-E2）
➢两种检测方法特性对比： 电压比检测：输出特性为折线 Q1(US/UB)
电压值监测：输出特性为直线 Q≒1/VS
3.1.2 动片式空气流量传感器的测试原理
➢原理图如右图所示。
QA 2g(p1p2)
（3）反光镜振动系统 ➢三点要求：
✓耐疲劳的使用寿命要长； ✓低流速时应具有足够的工作角，高流速时应出现 稳定的振动；
✓过渡时期也应有稳定的振动。 ➢反光镜与张紧带：耐腐蚀的整块金属箔制成； ➢反光室腔：设置有斜面；
✓为了防止反光镜倾斜过度而损坏； ✓利用反光镜和斜面形成阻尼效果； 最高流速时反光镜的工作角取决于反光镜扭转方向 的惯性矩、空气的阻尼作用和涡旋压力的大小，而倾 斜面的角度取决于最大流速时的反光镜的工作角。
✓测量范围受到制约； ✓电位计的触头要保证长期使用的可靠性； ✓为了使响应特性稳定，需增设阻尼结构，从而造 成体积增大、重量增加，而且响应性能偏低。
第3章：空气流量传感器
从前面分析可以知道：只要测出频率f就 可知道流量，那f该如何检测呢？
3、超声波式卡曼涡旋空气流量传感器
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感 器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换 能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率 高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成 为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿 透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿 透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显 著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒 效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物 医学等方面。
式中：a流量系数； A动片的开口面积； g重力加速度； ρ 空气密度 注意： ①、动片的开口面积与打开角度相对应，即与电位计的输出 电压US相关，所以在设定电位计时就要保证空气流量Q与输出 电压US的关系符合Q∝(1/US)；
②、将US/UB的比值作为传感器的输出； ③、US、UB 成函数关系； ④、量化误差： 进气量向外输出为模拟电压信号，还要进行数 字化处理，这时就会出现量化误差。
⑹、传感器的响应特性
对节气门中流量 的变化，空气流量
传感器能准确地反
映出来。 节气门从全关到 全开的时间为30ms 时，空气流量计都
能准确的反映出来
（1～45ms）。
⑺、空气流速与涡旋频率之间的关系
在非常宽的流速范围
内，空气流速与涡旋频
率之间呈线性关系。
空气流速： 0～100m/s时，输出信 号频率为：0～2000HZ
输入与输出电压的关系：
UB电源电压
W1 US UB W1 W2 R
US W1 U B W1 W2 R
R
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➢传感器输出的是数字信号（频率），向控制系统 （ECU）输入信号时，可以省去AD转换器； ➢优点： ①测试精度高，可以输出线性数字信号，信号处理简 单；
②长期使用时，性能不会发生变化 ；
③检测体积流量，不需要对温度及大气压进行修正。
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其原因是在没有涡旋的通道上
发送的超声波和接收到的超声
14.波11.20相20 位相同。
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➢输出信号波形： 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越高，控制组件根 据此信号计算进气量。
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3.2.3 压力检测型卡曼涡旋式空气流量传感器
1、原理：在通道内涡 旋交替产生，涡旋发生 器两端的压力也交替变 化，这种变化经导压孔 引导到反光镜腔体中， 固定反光镜的张紧带会 发生同频率的扭曲和变 形，如右图。
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（2）D型：间接计量进气量的流量传感器； 根据歧管负压与发动机转速间接计量进气 量。如：进气管半导体压力传感器。
• 特点：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 。 •该传感器的内容在第4章介绍。
f St v1
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d
qV Kf 13
3.2.2 超声波式卡曼涡旋空气流量传感器
➢结构如右图所示：
安装于空气滤清器内部。
✓两个进气通道。
主通道：进气流量的检测
部分设在主通道；
旁通道：为了能够调整主
通道的流量，以便使主通
道的监测特性呈理想状态。
✓卡曼涡旋发生器：4和5 。
✓超声波发送器和接收器：
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➢种类（按传感器的特征）
（1）L型：直接监测进气量的流量传感器； ①直接测量空气体积流量的传感器 ，如叶片式空 气流量传感器、卡门涡流式空气流量传感器； ②直接测量空气质量流量的传感器，如热线式空 气流量传感器、热膜式空气流量传感器。
• 特点：L型控制方式采用的L型传感器能够适应汽 车使用的苛刻条件；但对踏油门时出现的流量急剧 变化的响应要求及在传感器前后进气歧管形状所引 起的不均匀气流中的高精度监测要求较高。
第3章 空气流量传感器
3.0 概述
•电子控制燃油喷射装置的控制系统就是要根 据各种传感器信息，控制喷油器的动作，以实 现在各种进气状态下，总能保证达到最佳空燃 比。
•空气流量传感器，也称流量计，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。
➢由于输出US/UB的值与体积流量Q成函数关系，所以 采用进气温度传感器修正空气密度ρ随温度产生的变
化，采用大气压传感器对高原行车引起的变化加以修
正。 14.11.2020
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➢输出特性：如右图
➢量化误差：为了把信号输入
到微机中，还要利用AD变换
器把信号作数字化处理，将此
时最低位所示的空气流量称为
转到进气量与回位弹簧平衡的位置处停止
（动片的开度与进气量成成正比）。在动片
的转动轴还装有电位计，电位计的滑动臂与
动片同步转动，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。
电位计上设有燃油泵触点，当发动机工作
时，动片张开一定角度，触点闭合，燃油泵
工作。
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电位计的内部电路与输出特性如下图所示：
通道内壁有吸音材料，防
14.止11.20超20 声波的不规则反射。
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➢流量检测原理电路：
➢超声波检测原理：超声波
与进气气流成垂直方向传播，Leabharlann 受卡曼涡旋的作用，仅与垂直
的速度成分才被调制，调制造
成的相位的提前与滞后和交替
产生的涡旋是同步的，因此通
过相位的变化就可以测量出涡
旋的频率。
超声波的频率一般为40KHz，
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3.2.1 检测原理
➢卡曼涡街
卡门涡街是流体力学中重要的现象,在自然界中常 可遇到，在一定条件下流体绕过非流线形物体时，物
体尾流左右两侧会周期性产生成对的、交替排列的、
旋转方向相反的反对称涡旋。
如右图所示，当
h/l=0.281时，所形成
的涡旋是稳定且周期
性的。产生频率f与流
体速度v1有如下关系：
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3.1 动片式空气流量传感器
3.1.1动片式空气流量传感器结构 该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。 ➢结构：由空气流量计与电位计两部分组成，见图。
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➢工作过程：
由空气滤清器吸入的空气冲向动片，动片
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➢进气量与电压的关系有两种：电压比检测 和电压值监测 。 ➢电压比检测：进气量 电加 位在 计电 滑位 动计 引变 上 起V 化 的 B的 V（ EC电 电 2） VS压 ） 压
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➢可以减少因 电压变化引起 的误差
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➢电压值检测： 进气量=电位计滑动引起的电压变化（VS-E2）
在反光镜的上部由发光二极管和光敏三极管构成
的光传感器，会因为反光镜的震动，而使发光二极管
发出的光反射到光敏三极管，并形成电流，经整形电
14.1路1.20后20 输出。
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2、结构：如右图
量化误差。进气量越大，量化
误差越大。
➢特点：
✓测量范围受到制约；
✓电位计的触头要保证长期使用的可靠性；
✓为了使响应特性稳定，需增设阻尼结构，从而造
成体积增大、重量增加，而且响应性能偏低。
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3.2 卡曼涡旋式空气流量传感器
➢相比较动片式空气流量传感器，扩展了测量范围， 取消了滑动触点，体积小巧，重量轻；
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➢两种检测方法特性对比： 电压比检测：输出特性为折线 Q1(US/UB)
电压值监测：输出特性为直线 Q≒1/VS
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3.1.2 动片式空气流量传感器的测试原理
➢原理图如右图所示。
QA 2g(p1p2)
➢（P2-P1）可看成定值，
所以Q∝A，为了消除
蓄电池电压UB变化对 测试值影响，将US/UB 作为传感器的输出。