空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理分析

空氣流量傳感器是將吸入的空氣轉(zhuǎn)換成電信號送至電控單元（ECU），作為決定噴油的基本信號之一。是測定吸入發(fā)動機的空氣流量的傳感器。電子控制汽油噴射發(fā)動機為了在各種運轉(zhuǎn)工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發(fā)動機的空氣量，以此作為ECU計算（控制）噴油量的主要依據(jù)。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進氣量信號，就不能正常地進行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)不正常。電子控制汽油噴射系統(tǒng)的空氣流量傳感器有多種型式，目前常見的空氣流量傳感器按其結(jié)構(gòu)型式可分為葉片（翼板）式、量芯式、熱線式、熱膜式、卡門渦旋式等幾種。

1、葉片式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)及工作原理

傳統(tǒng)的波許L型汽油噴射系統(tǒng)及一些中檔車型采用這種葉片式空氣流量傳感器，如豐田CAMRY（佳美）小轎車、豐田PREVIA（大霸王）小客車、馬自達MPV多用途汽車等。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由空氣流量計和電位計兩部分組成�？諝饬髁坑嬙谶M氣通道內(nèi)有一個可繞軸擺動的旋轉(zhuǎn)翼片（測量片），作用在軸上的卷簧可使測量片關閉進氣通路。發(fā)動機工作時，進氣氣流經(jīng)過空氣流量計推動測量片偏轉(zhuǎn)，使其開啟。測量片開啟角度的大小取決于進氣氣流對測量片的推力與測量片軸上卷簧彈力的平衡狀況。進氣量的大小由駕駛員操縱節(jié)氣門來改變。進氣量愈大，氣流對測量片的推力愈大，測量片的開啟角度也就愈大。在測量片軸上連著一個電位計。電位計的滑動臂與測量片同軸同步轉(zhuǎn)動，把測量片開啟角度的變化（即進氣量的變化）轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。電位計通過導線、連接器與ECU連接。ECU根據(jù)電位計電阻的變化量或作用在其上的電壓的變化量，測得發(fā)動機的進氣量，如圖4所示。

在葉片式空氣流量傳感器內(nèi)，通常還有一電動汽油泵開關。當發(fā)動機起動運轉(zhuǎn)時，測量片偏轉(zhuǎn)，該開關觸點閉合，電動汽油泵通電運轉(zhuǎn)；發(fā)動機熄火后，測量片在回轉(zhuǎn)至關閉位置的同時，使電動汽油泵開關斷開。此時，即使點火開關處于開啟位置，電動汽油泵也不工作。

流量傳感器內(nèi)還有一個進氣溫度傳感器，用于測量進氣溫度，為進氣量作溫度補償。

葉片式空氣流量傳感器導線連接器一般有7個端子，如圖5中的39、36、6、9、8、7、27.但也有將電位計內(nèi)部的電動汽油泵控制觸點開關取消后，變?yōu)?個端子的。日產(chǎn)和豐田車用葉片式空氣流量傳感器導線連接器端子的“標記”。其端子“標記”一般標注在連接器的護套上。

1、卡門渦旋式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理

卡門渦旋式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。在進氣管道正中間設有一流線形或三角形的渦流發(fā)生器，當空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時，在其后部的氣流中會不斷產(chǎn)生一列不對稱卻十分規(guī)則的被稱為卡門渦流的空氣渦流。根據(jù)卡門渦流理論，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向移動，其移動的速度與空氣流速成正比，即在單位時間內(nèi)通過渦流發(fā)生器后方某點的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比。因此，通過測量單位時間內(nèi)渦流的數(shù)量就可計算出空氣流速和流量。

測量單位時間內(nèi)旋渦數(shù)量的方法有反光鏡檢出式和超聲波檢出式兩種。反光鏡檢出式卡門渦旋流量傳感器，其內(nèi)有一只發(fā)光二極管和一只光敏三極管。發(fā)光二極管發(fā)出的光束被一片反光鏡反射到光敏三極管上，使光敏三極管導通。反光鏡安裝在一個很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進氣氣流旋渦的壓力作用下產(chǎn)生振動，其振動頻率與單位時間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦數(shù)量相同。由于反光鏡隨簧片一同振動，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極管也隨光束以同樣的頻率導通、截止。ECU根據(jù)光敏三極管導通、截止的頻率即可計算出進氣量。凌志LS400小轎車即用了這種型式的卡門渦旋式空氣流量傳感器。

超聲波檢出式卡門渦旋式空氣流量傳感器。在其后半部的兩側(cè)有一個超聲波發(fā)射器和一個超聲波接收器。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，超聲波發(fā)射器不斷地向超聲波接收器發(fā)出一定頻率的超聲波。當超聲波通過進氣氣流到達接收器時，由于受氣流中旋渦的影響，使超聲波的相位發(fā)生變化。ECU根據(jù)接收器測出的相應變化的頻率，計算出單位時間內(nèi)產(chǎn)生的旋渦的數(shù)量，從而求得空氣流速和流量，然后根據(jù)該信號確定基準空氣量和基準點火提前角。

熱線式空氣流量傳感器的檢查

1、結(jié)構(gòu)和工作原理

熱線式空氣流量傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的白金熱線（鉑金屬線）、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線）、控制熱線電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據(jù)白金熱線在殼體內(nèi)的安裝部位不同，熱線式空氣流量傳感器分為主流測量、旁通測量方式兩種結(jié)構(gòu)形式。圖18所示是采用主流測量方式的熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它兩端有金屬防護網(wǎng)，取樣管置于主空氣通道中央，取樣管由兩個塑料護套和一個熱線支承環(huán)構(gòu)成。熱線線徑為70μm的白金絲（RH），布置在支承環(huán)內(nèi)，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的一個臂。熱線支承環(huán)前端的塑料護套內(nèi)安裝一個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻（RK），是惠斯頓電橋電路的另一個臂。熱線支承環(huán)后端的塑料護套上粘結(jié)著一只精密電阻（RA）。此電阻能用激光修整，也是惠斯頓電橋的一個臂。該電阻上的電壓降即為熱線式空氣流量傳感器的輸出信號電壓。惠斯頓電橋還有一個臂的電阻RB安裝在控制線路板上。

熱線式空氣流量傳感器的工作原理是：熱線溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當空氣質(zhì)量流量增大時，混合集成電路A使熱線通過的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過熱線RH的電流是空氣質(zhì)量流量的單一函數(shù)，即熱線電流IH隨空氣質(zhì)量流量增大而增大，或隨其減小而減小，一般在50-120mA之間變化。波許LH型汽油噴射系統(tǒng)及一些高檔小轎車采用這種空氣流量傳感器，如別克、日產(chǎn)MAXIMA（千里馬）、沃爾沃等。