空气流量传感器工作原理

空气流量传感器是什么

下面小编来帮大家介绍下，空气流量传感器是什么？空气流量传感器就是将吸入的空气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。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，而要得到这样好的效果，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，然后以这个来作为ECU来计算喷油量的最重要的依据。

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。  

空气流量传感器

空气流量传感器发动机电子控制系统中很重要的一项控制内容就是最佳空燃控制，为达到这个目的，必须对发动机进气空气流量进行精确的测量。常用的空气流量传感器有风门式空气流量计、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。风门式空气流量计结构简单、可靠性高，但进气阻力大，响应较慢且体积大；而热线式空气流量计由于无运动部件，不但工作可靠，而且响应快，缺点是在流速分布不均时误差较大。

虽然热膜式空气流量计的工作原理和热线式空气流量计类似，但由于热膜式传感器不使用白金线作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻等用厚膜工艺制作，在同一陶瓷基片上，使发热体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，不但使空气流量计的可靠性进一步提高，也使误差减小，性能更好称重传感器。 

空气流量传感器的结构

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最大值与最小值之比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。  

                            《图二》空气流量传感器工作原理

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。 　

空气流量传感器原理

在传感器里面，有一个进气的温度传感器，它是用来测量进气的温度的，是为了让进气量作温度上的补偿作用。一般在传感器里会有一个电动的汽油泵的开关的，如果在发动机开始启动运转起来的时候，测量片就会偏转起来，这个汽油泵的开关的触点就会闭合起来，接着电动的汽油泵就会通电，然后运转起来的。而当发动机停止工作的时候，测量片就会回转，到达关闭的位置上，然后电动的汽油泵的开关就会在这个时候断开。这个时候，如果点火的开关还在开启的位置上，电动汽油泵还是不会工作的。 

                                    《图二》 流量传感器工作原理

在进气的通道里，有个可以围绕着轴而摆动的可以旋转的测量片，而在轴上工作的卷簧就可以让测量片去关掉进气的通路。在测量片的轴上连接有一个电位计，测量片和电位计的滑动臂是同轴同步转动的，这个时候是把测量片开启的角度的变化量转换成为电阻值的变化量。而电位计是通过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的大小。

在发动发动机，使其处于工作状态的时候，进气的气流可以通过流量计而推动翼片，使其旋转起来，这个时候就可以让它开启了。测量片对于开启角度的量是视测量片的轴上的卷簧的弹力的平衡状况以及进气的气流对测量片作用的推力大小而定的。驾驶人员可以通过操纵节气门来改变进气量的多少的，当进气量越大，气流对测量片的作用推力相对应地就会越大，因此测量片开启的角度也会变得更加的大。

空气流量传感器的分类

一、 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。此时，即使点火开关处于开启位置，电动汽油泵也不工作。    

二、 卡门涡旋式空气流量传感器的结构和工作原理如图 11所示。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十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。    

三、热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的白金热线(铂金属线)、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(冷线)、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。

四、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。 　　

五、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。 　　

                               《图三》 卡尔曼涡轮式空气流量传感器

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。