(1)空气流量传感器的作用与类型。 1)作用。空气流量传感器将发动机的进气流量转变为相应的电信号,电子控制器根据空气流量传感器及发动机转速传感器的信号控制喷油器喷油时间和点火提前角等。 2)类型。根据其结构与工作原理的不同,空气流量传感器可分为量板式、热式(热丝/热膜)、卡门涡旋式等不同的形式。 (2)量板式空气流量传感器。 1)基本组成与工作原理。量板式空气流量传感器由流量计和电位计两部分组成，如图4-9所示。
流量计的量板与电位计的滑片通过转轴联动。无进气时,转轴回位弹簧使测量板保持在初始的位置。当有空气进入时,进气气流推动量板转动一个角度,空气流量大，量板转动的角度也大。电位计滑片随量板转动相应的角度,并输出与空气流量相对应的电压信号。
2)内部电路。量板式空气流量传感器通常以相对电压来反映进气流量,其内部电路实例如图4-10所示。
在电源电压波动时,电位计的输出绝对电压Us会随之变化,影响测量的精度。用相对电压Us/UB表示空气流量,在电源电压波动时,Us、UB同时成比例地变化,其比值仍然保持不变,从而可减小电源电压波动对传感器信号准确度的影响。
空气流量传感器内部电路中的进气温度传感器4用于检测进气温度,电子控制器根据进气温度传感器的电信号对进气流量进行温度修正;空气流量传感器中的燃油泵开关串联在燃油泵电路中,用于在无进气(发动机不工作)时,断开燃油泵电路,使燃油泵在发动机停机时立即停止工作。一些量板式空气流量传感器无燃油泵开关,由发动机电子控制器直接控制燃油泵工作。
3)量板式空气流量传感器的特点。量板式空气流量传感器结构简单、价格便宜、工作可靠、输出线性变化的模拟电压信号且测量精度稳定;其缺点是进气阻力大、信号的反应比较迟缓,且信号反映的是体积流量,需要根据大气压力及进气温度变化对信号进行修正。
(3)涡旋式空气流量传感器。
1)涡旋式空气流量传感器的测量原理。在进气通道中设置一锥形涡流发生器,当空气通过锥形体后,空气会产生旋涡,且空气的涡旋数与进气流速成正比。因此,只要能测出涡旋的频率,就可知道空气的流速,再乘以进气通道的截面积,便可获得瞬时的进气体积流量。目前,汽车上使用的涡旋式空气流量传感器通常采用反光镜检测法和超声波检测法来检测进气涡旋频率。
2)反光镜检测式。反光镜检测式空气流量传感器的原理如图4-11所示。
反光镜检测式是利用涡流发生器产生涡旋时,其两侧空气压力会发生变化的这一特点用导压孔将空气作用于涡流发生器的压力振动引向用薄金属制成的反光镜,使反光镜产生振动。反光镜将发光管投射的光反射给光敏管,反光镜振动时,光敏管产生与涡旋频率相对应电信号。
3)超声波检测式。超声波检测式空气流量传感器的原理如图4-12所示。
超声波检测式是利用空气涡旋会引起空气疏密变化的特点,用超声波发生器发出超声波,并通过发射器向空气涡旋的垂直方向发射超声波。另一侧的超声波接收器接收到随空气的疏密变化面变化的超声波,此波经接收回路滤波等信号处理后,便成了与涡旋频率相对应的矩形脉冲信号。
4)涡旋式空气流量传感器的特点。涡旋空气流量传感器输出的以脉冲个数计量的数字式信号,所以输入到电子控制器后无需进行模/数转换。此外,由于无运动部件,信号反应灵敏,测量精度也比较高。
(4)热式空气流量传感器。
1)热式空气流量传感器的测量原理。在进气通道中放一个电热体,当空气通过时,空气将会带走热量而使电热体的温度下降,电热体的电阻下降,流过电热体的电流就会增加。
通过电热体的空气流量越大,带走的热量就越多,流经电热体的电流也就越大。热式空气流量传感器就是利用空气流量与电热体电流之间这样一种对应关系来检测空气流量。
2)热式空气流量传感器的电路原理。热式空气流量传感器的电路原理如图4-13所示。
置于进气通道中的电热体电阻RH和空气温度补偿电阻RK与测量电路中的常值电阻RA、RB组成惠斯顿电桥。接通电源后,控制电路使电热体通电,电桥处于平衡状态。发动机工作时,随着进气管空气流量的增大,电热体的冷却作用加剧而使其电阻减小,通过RH的电流IH增大,使电阻RA上输出一个反映空气流量增大的电压信号。
3)热式空气流量传感器的结构类型。根据电热体放置的位置不同,热式空气流量传感器有主流式和旁通式两种形式。根据电热体的结构型式不同,又有热丝式和热膜式之分。
热丝主流式空气流量传感器的结构如图4-14所示。电热体是用铂丝制成,热丝的工作温度一般在100~120℃。为防止进气气流的冲击和发动机回火对热丝造成损伤,在其两端都有金属网加以保护。由于热丝上有任何沉积物都会对传感器信号的准确度有很大的影响，因此,这种传感器必须具有自洁功能,即在每次关闭点火开关而使发动机熄火时,控制器会输出一自洁信号,使热丝通过一个较大的电流,时间约1s,使热丝迅速升温至1000℃左右,以烧掉热丝上的沉积物。
热膜式空气流量传感器的电热体由固定在树脂薄膜上的铂片构成。这种结构型式可使铂片免受进气气流的直接冲击,提高了传感器的工作可靠性和使用寿命。
热丝旁通式空气流量传感器如图4-15所示。冷丝(空气温度补偿电阻)和热丝均绕在螺线管上,安装在旁通的空气通道上,热丝的工作温度一般在200℃左右。采用旁通空气通道检测进气流量,可以使主空气通道的进气阻力减小。
4)热式空气流量传感器的特点。热式空气流量传感器的测量范围大、反应灵敏、体积小。由于所获得的信号与空气质量流量相对应,因而无需根据大气压力及进气温度的变化对进气流量进行修正。热式空气流量传感器的缺点是电热体受污染后,对测量精度影响较大。
