空气流量计课件.ppt

1、空气流量计空气流量计 Mass Air Flow 1PPT课件功用：功用：空气流量计是最重要的传感器之一，用来检测吸入空空气流量计是最重要的传感器之一，用来检测吸入空气质量或体积。吸入空气的质量或体积的信号用于计算基准喷气质量或体积。吸入空气的质量或体积的信号用于计算基准喷射时间和基准点火提前角。射时间和基准点火提前角。安装位置安装位置:安装在空气滤清器和节气门之间的进气管安装在空气滤清器和节气门之间的进气管上，以便测量进入发动机气缸的所有空气流量，并转上，以便测量进入发动机气缸的所有空气流量，并转换成电压信号送给发动机控制单元换成电压信号送给发动机控制单元ECU;ECU;类型类型:体积流量型

2、：叶片式、涡流式；体积流量型：叶片式、涡流式；质量流量型：热丝式、热膜式。质量流量型：热丝式、热膜式。2PPT课件卡尔曼涡流式空气流量传感器卡尔曼涡流式空气流量传感器 （一）卡尔曼涡流式空气流量传感器结构、原理（一）卡尔曼涡流式空气流量传感器结构、原理发光二极管发光二极管板弹簧板弹簧反光镜反光镜光敏光敏晶体晶体管管导压孔导压孔涡流涡流发生器发生器3PPT课件流体涡流效应流体涡流效应4PPT课件1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件1)1)蜂窝状整流网栅蜂窝状整流网栅：使进气在涡流发生器之前形成比较稳定：使进气在涡流发生器之前形成比较稳定 的气流，在传感器气流入口处。的气流，在传感器气流入口处

3、。2)2)涡流发生器涡流发生器：周期性地产生稳定的卡尔曼涡流，在涡流发周期性地产生稳定的卡尔曼涡流，在涡流发 生器上设有一个生器上设有一个稳流槽稳流槽和两个和两个导压孔导压孔。5)5)发光二极管发光二极管(LED)(LED)：发出光：发出光束束，设置在镜面上部。设置在镜面上部。6)6)光敏晶体管光敏晶体管：接受反光镜的反射发光：接受反光镜的反射发光束束，变换成电信号。变换成电信号。3)3)反光镜反光镜：反射发光二极管的光，用反光能力强的金属箔片：反射发光二极管的光，用反光能力强的金属箔片制成，并用细薄的制成，并用细薄的 张紧带张紧带张紧在张紧在导压腔导压腔的外表面上。的外表面上。4)4)板簧片

4、板簧片：给张紧带施加适当的预紧力，防止张紧带和反光：给张紧带施加适当的预紧力，防止张紧带和反光 镜振幅过大而损坏。设在导压腔内，并紧贴张紧带。镜振幅过大而损坏。设在导压腔内，并紧贴张紧带。7)7)集成信号处理电集成信号处理电：路将频率信号变换成方波信号后，再输：路将频率信号变换成方波信号后，再输 入到入到ECUECU进行运算处理。进行运算处理。5PPT课件2.2.传感器工作原理传感器工作原理 当气流流过涡流发生器时，其后部就会产生涡流，涡流当气流流过涡流发生器时，其后部就会产生涡流，涡流引起发生器后部压力变化。进气量越大，涡流频率越高，压引起发生器后部压力变化。进气量越大，涡流频率越高，压力变

5、化频率就越高。力变化频率就越高。变化的压力变化的压力经导压孔引向金属经导压孔引向金属膜反光镜使其产生膜反光镜使其产生振动，其振动频率振动，其振动频率与涡流频率相等。与涡流频率相等。反光镜将发光二极反光镜将发光二极管的光束反射到光管的光束反射到光敏晶体管上，通过敏晶体管上，通过光敏晶体管检测涡光敏晶体管检测涡流频率，该频率信流频率，该频率信号输入到号输入到ECUECU。反光镜反光镜发光二极发光二极管管板弹簧板弹簧涡流发生器涡流发生器导压孔导压孔光敏晶体管光敏晶体管进气流进气流6PPT课件7PPT课件8PPT课件 信号处理电路将频率信号输入信号处理电路将频率信号输入ECUECU之后，之后，ECUE

6、CU便可计便可计算出进气流量的大小。丰田皇冠算出进气流量的大小。丰田皇冠3 30 0型轿车上实测光电检测型轿车上实测光电检测涡流式空气流量传感器的输出信号周期值，见表涡流式空气流量传感器的输出信号周期值，见表2-42-4。可见。可见，发动机转速越高，吸人气缸的进气量越大，产生涡流的频，发动机转速越高，吸人气缸的进气量越大，产生涡流的频率就越高。率就越高。9PPT课件 热线式和热膜式空气流量传感器热线式和热膜式空气流量传感器 一、热线式和热膜式空气流量传感器结构、原理一、热线式和热膜式空气流量传感器结构、原理(一一)热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器 热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装

7、位置的不热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装位置的不同分为同分为主流测量方式主流测量方式和和旁通测量方式旁通测量方式两种。两种。10PPT课件防护网防护网空气空气流流白金热线白金热线取样管取样管温度温度补偿电阻补偿电阻控制电路板控制电路板连接器连接器主流测量方式的主流测量方式的热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件 如图所示为如图所示为主流主流测量方式测量方式传感器的结构传感器的结构组成。组成。取样管安装在主取样管安装在主进气道中央，取样管安进气道中央，取样管安装有一根直径为装有一根直径为7070 mm的铂金丝，两端有金属的铂金丝，两端有金属防护网固

8、定在壳体上。防护网固定在壳体上。控制线路板上有控制线路板上有六端子插座与六端子插座与ECUECU连接连接，用于输入信号。，用于输入信号。11PPT课件旁通测量方式的旁通测量方式的热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器旁通测量方式热旁通测量方式热线式空气流量传感器线式空气流量传感器与主流测量方式热线与主流测量方式热线式空气流量传感器的式空气流量传感器的主要区别是，它把铂主要区别是，它把铂金热线和补偿电阻金热线和补偿电阻(冷冷线线)安装在旁通空气道安装在旁通空气道上。上。热线和温度补热线和温度补偿电阻用铂线缠绕在偿电阻用铂线缠绕在陶瓷螺旋管上。陶瓷螺旋管上。控制电路板控制电路板热线热线冷线冷线陶

9、瓷螺旋管陶瓷螺旋管热线和冷线热线和冷线旁通空气道旁通空气道主空气道主空气道流向流向节气门节气门12PPT课件2.2.传感器工作原理传感器工作原理则要增加流过则要增加流过电阻电阻R RH H的电流的电流，恢复恢复R RH H的的温度和电阻值，温度和电阻值，加热加热电流通过密电阻电流通过密电阻R RA A两端的两端的电压电压U UO O相应增加。该电压的大小与相应增加。该电压的大小与流过流过电阻电阻R RH H空气空气质量质量流量流量成正成正比。比。U UO O 输输送送 ECUECU 确定确定空气空气质质量量流量，流量，温度补偿电阻温度补偿电阻R RK K用来消除用来消除进气温度的变化对空气流量

10、测进气温度的变化对空气流量测量结果的影响。量结果的影响。控制电路控制电路将将R RH H与与R RK K之间的之间的温温差保持不变，该差保持不变，该温温差差一般一般为为100100。R RH HA AR RK KR RB BR RA AU UO O热线式空气流量传感器工作原理图热线式空气流量传感器工作原理图 控制电路板上的精密电阻控制电路板上的精密电阻R RA A和和R RB B与热线电阻与热线电阻R RH H和温度补和温度补偿电阻偿电阻R RK K组成惠登电桥。组成惠登电桥。当空气流过当空气流过铂铂热线热线电阻电阻R RH H时，时，R RH H的的温温度降低，度降低，其其电阻减小，电桥失去

11、平衡。电阻减小，电桥失去平衡。若要若要电桥恢复平衡电桥恢复平衡，13PPT课件14PPT课件15PPT课件惠斯通电桥（又称单臂电桥）惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻是一种可以精确测量电阻的仪器。图的仪器。图3 31313所示是一个通用的惠斯通电桥。电阻所示是一个通用的惠斯通电桥。电阻R1R1，R2R2，R3R3，R4R4叫做电桥的四个臂，叫做电桥的四个臂，G G为检流计，用以检查它所为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。当在的支路有无电流。当G G无电流通过时，称电桥达到平衡。平无电流通过时，称电桥达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就衡时，四个臂的

12、阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。可测量电阻。16PPT课件17PPT课件18PPT课件热膜式与热线式空气流量传感器的工作原理基本相同，热膜式与热线式空气流量传感器的工作原理基本相同，只是将热丝改为热膜。热膜采用平面形铂金属膜电阻，故称只是将热丝改为热膜。热膜采用平面形铂金属膜电阻，故称为热膜电阻。其制作方法是：在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发为热膜电阻。其制作方法是：在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺沉积铂金属薄膜，通过光刻制作成梳状电阻，在其表面工艺沉积铂金属薄膜，通过光刻制作成梳状电阻，在其表面覆盖一层绝缘保护膜，再引出电极引线即制成。覆盖一层绝缘保护膜，再引出电极引线即制成。(二

13、二)热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器19PPT课件空空气气流流控制电路板控制电路板热膜热膜金属网金属网温度传感器温度传感器1.1.结构主要组成部件结构主要组成部件在传感器内部的进气通道上设有一个在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套矩形护套(相当于取相当于取样管样管)，热膜电阻热膜电阻设在护套中。护套的空气人口一侧设有空气设在护套中。护套的空气人口一侧设有空气过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度。过滤层防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度。在热膜电阻附近的在热膜电阻附近的气流上游设有铂金属膜气流上游设有铂金属膜式温度补偿电阻，防止式温度补偿电阻，防止进气温度变化使测量精进气温度

14、变化使测量精度受到影响。度受到影响。补偿电阻和热膜电补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电阻与传感器内部控制电路连接，线束连接器插路连接，线束连接器插座连接，线束插座设在座连接，线束插座设在传感器壳体中部。传感器壳体中部。20PPT课件与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以与热丝式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较长。热膜电阻不直接承受空气流消耗电流较小，使用寿命较长。热膜电阻不直接承受空气流所产生的压力，提高了传感器的可靠性。所产生的压力，提高了传感器的可靠性。由于其发热元件由于其发热元件表面有一层绝缘保护薄膜，因此响应特性稍差。表面有一层绝缘保护薄膜，

15、因此响应特性稍差。热线和热膜式空气流量计属热线和热膜式空气流量计属质量式流量计质量式流量计。这种流量计可。这种流量计可避免因海拔高度变化而引起的检测误差，并且还具有响应速避免因海拔高度变化而引起的检测误差，并且还具有响应速度快、进气阻力小等特点，因此热线式空气流量计在高级轿度快、进气阻力小等特点，因此热线式空气流量计在高级轿车车的电控汽油喷射系统中得到了广泛的应用的电控汽油喷射系统中得到了广泛的应用。21PPT课件 传感器性能热线式流量计叶片式流量计光学卡尔曼涡流式优点可检测质量流量保有量大输出信号的处理较简单；耐环境性好，精度较高缺点污浊会造成老化；因流速分布，废气管等原因装车位置受到限制可动部分的老化引起特性变化，体积大需要进行大气压修正22PPT课件