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。

为了使热膜的温度和周围的空气温度始终保持一定值而控制流过热膜电阻的电流，再将电流转换为电压信号则得出空气的流量。

BOSCH空气流量传感器能够为ECU提供精确的空气流量信号，因此可以精确地控制发动机的空燃比，对发动机的动力性、经济性和汽车的排放性均有很大的改善。

３．１ＢＯＳＣＨ质量流量传感器技术
前言
１电控发动机及空气流量
传感器概述
２热膜式空气流量传感器原理
３ＢＯＳＣＨ热膜式空气质量
流量传感器
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（1）微硅片传感器单元
在硅片上将形成隔膜和电阻材料叠加在一起
生产称为微硅片传感器单元，通过蚀刻薄片的反
面，硅材料被去除掉而留下隔膜。

隔膜是由氧化硅
和氮化硅组成的，电阻器由铂金制成，电阻器带有
一个加热器加热区和一个加热器控制电阻器。

加
热器由加热器控制电路控制，使电阻器的温度高
于周围环境一个定值。

（2）安装传感器单元
BOSCH传感器将芯片粘在一个金属板上的
坑中并且上流区的边缘设计成圆角，可以避免传
感单元上流区分流，使传感单元隔膜上有稳定的
流动。

通过分离墙来实现电连接的保护，分离墙将流道和电子腔隔开。

（3）传感器封装
BOSCH微硅片流量计采用一种模型概念，流量计表包括气量管道，该管道有法兰用于与吸气道的连接部分相装配。

还包括流动校直器，用于在计量管中稳定气流。

传感单元、电子电路、流道和连接都集成在一个插入模型中，这种模型可以直接插入到各种形状的计量管中，也可以直接放在空气滤清器中。

３．２ＢＯＳＣＨ热膜式空气质量流量传感器的工作原理
热膜式空气质量流量传感器工作原理如图1，在测量室的中央放置加热电阻膜片，使其温度保持一定。

可调热区将膜片两边的温度降低，附加电阻器被安放在加热区的上流区和下流区，检测膜片上温度的分布。

在没有气流时，加热区上流和下流的温度是相同的。

如果有空气流过测量室，膜片上均匀变化的温度线发生变化，在上游气流的进气侧被空气冷却温度线变陡，下游一侧测量室先冷却，随后又被加热电阻加热的空气加热，膜片上温度分布的变化使分别在上下游的两个测量点产生温差。

加热电阻传给空气的热量和在测量室处的温度的变化都与空气的质量流量有关，上下流两点的温度差是空气质量流量的尺度，并且还与空气的流动的方向有关。

因此BOSCH热膜式空气质量流量传感器不但可以测量空气质量流量的大小，还可以测得气流的方向。

３．３ＢＯＳＣＨ热膜式空气质量流量传感器的信号形成
传感器在测得空气的流量质量后，需要将空气量转换为与汽车电子控制单元相匹配的0~5V 模拟电信号。

对空气流量计信号转化所需要的模块有：加热器控制、信号放大器、偏移纠正、电磁兼容性（EMC）、过载电压。

隔膜的加热区由电阻Rh（加热器）和Rhf （加热器温度传感器）组成，对加热器的控制电阻R1、R2、Rhf、Rlf组成惠斯通电桥布置在电路中如图2。

Rlf的温度依赖于空气的温度，随着周围温度的变化而变化对温度进行补偿。

对加热器Rh供电直到电桥达到平衡，R1和R2控制了加热器的超出温度。

伴随着电子技术的高速发展，对汽车的各种性能的要求不断的提高，空气质量流量传感器向着微型化、集成化和智能化的方向发展，
而BOSCH空气质量流量传感器正是顺应着发展趋
势和高科技的发展而诞生的流量计。

BOSCH空气图１热膜式空气质量流量传感器工作原理图
图２加热器控制电路
４空气质量流量传感器的发展前景
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质量流量传感器将所有电器元件及电路布置在微硅片上满足了微型化和集成化的要求，通过加热器的控制和信号放大器使流量计朝着智能化的方向发展，而其偏移纠正、电磁兼容和过载电压使得空气流量计的测量精度进一步得到提高。

因此BOSCH空气流量传感器有着广阔的市场和现实推广意义，这种传感器将广泛地应用在汽车电子喷射系统中。

参考文献
1金跃川.汽车空气质量流量传感器的研究[D].武汉理工大学，2011(5)
2常红梅.汽车发动机进气质量流量传感器[D].长安大学，2007(4)
3玛瑞克.特拉汉.苏左克.约克莫瑞.汽车传感器[M].化学工业出版社，2004
侧气帘车型顶饰设计初探
何淑珍王永青胡化宇
（上海汽车技术中心（南京））
摘要
本文着重介绍侧气帘车型顶饰的设计要求，简单说明了侧气帘子系统试验，以及通过此试验对顶饰设计做了验证。

关键词：侧气帘车型顶饰设计要求试验验证设计
根据交通事故统计数据分析，在汽车发生侧面碰撞时，头部与车窗框及外部物体撞击是导致乘员死亡的主要原因之一，占侧面碰撞死因的60%。

侧面碰撞对乘员的伤害主要集中在头部，颈部、胸部、骨盆等处，其中，头部和颈部的伤害更容易夺去乘员的生命，因此，侧面碰撞中关于乘员头部、颈部的保护越来越受到人们的关注。

侧气帘是贯通在车辆A柱至C柱之间的气帘，也叫帘式气囊，侧气帘的作用就是在汽车发生侧面碰撞或翻滚事故的瞬间，能够在乘员与车窗内侧之间形成如窗帘一样的气袋，覆盖住前后排的侧面窗户，防止乘员的头部直接与车窗框及外部物体撞击，对乘员起到极大的保护作用。

美国的车辆事故统计表明，配备侧气帘后侧面碰撞的残废率降低了45%，可见侧气帘在保护侧面碰撞乘员头部伤害方面具有显著的功效。

侧气帘一般是折叠成条状，安装在顶饰与车身侧围之间，在汽车发生侧面碰撞或翻滚时，侧气帘会在很短的时间内充气，突破A/B/C柱立柱饰板对顶饰的约束，沿着A/B/C柱从顶饰向下展开，形成帘状气袋。

因此在装有侧气帘的车型上，顶饰这种装饰性的零件也就成为了性能件，除满足造型、结构、功能及法规外，还应不阻碍侧气帘的展开，而影响侧气帘对驾驶员和所有乘员的头部保护作用；另外还避免顶饰在侧气帘点爆时产生有非设计意图的脱落、破坏以及有可能会伤及乘员的变形。

因此在设计侧气帘车型的顶饰时要特别加以注意。

２．１Ａ／Ｂ／Ｃ柱与立柱饰板的配合结构
2.1.1A柱区域
１前言
２侧气帘车型顶饰的设计要求!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
技术纵横25。