空气流量传感器 空气流量传感器工作原理是什么

空气流量传感器工作原理是什么

空气流量传感器，也被称为空气流量计，是电子喷射发动机中不可或缺的传感器之一。其工作原理主要是将发动机吸入的空气流量转化为电信号，然后传输给电子控制单元（ECU），此信号是决定燃油喷射量的基础数据之一，用于精确测量进入发动机的空气量。具体来说，空气流量传感器的工作原理可以归纳为以下几点：

一、工作原理概述

转换信号：将吸入的空气流量转换成电信号。

传输信号：将转换后的电信号传输给ECU。

决定喷油量：ECU根据接收到的电信号计算并控制燃油喷射量，以确保发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。

二、具体工作原理

根据不同类型的空气流量传感器，其工作原理可能有所不同，但基本思想相似。以下是一些常见类型的空气流量传感器的工作原理：

热线式空气流量传感器

工作原理：利用热线在空气中的散热量与流过的空气质量流量成比例的原理制成。当热线被通电时，其温度会高于周围的空气温度，从而产生热量。当空气流过热线时，会带走一部分热量，使得热线的温度下降。通过测量热线的温度变化，可以计算出流过的空气质量流量。

结构特点：通常由热线、温度补偿电阻、精密电阻和集成电路等组成。热线一般由铂丝制成，具有测量精度高、响应速度快等优点。

热膜式空气流量传感器

工作原理与热线式类似，但使用热膜代替热线作为敏感元件。热膜通常是一层镀在陶瓷基片上的铂膜，具有更好的耐热性和抗腐蚀性。

卡门涡旋式空气流量传感器

工作原理：基于卡门涡街原理，即“涡街旋涡分离频率与流速成正比”。当被测空气流过传感器内部的柱体时，会在柱体两侧交替产生旋涡，旋涡的分离频率与空气流速成正比。通过测量旋涡的分离频率，可以计算出空气流量。

结构特点：传感器内部包含一个近似为等腰三角形的柱体，柱体两侧设有检测探头，用于检测旋涡的分离频率。

叶片（翼板）式空气流量传感器

工作原理：通过测量叶片（翼板）的转动角度或转速来反映空气流量的大小。当空气流过叶片时，会带动叶片转动，叶片的转动角度或转速与空气流量成正比。

结构特点：传感器内部包含一个或多个叶片，叶片通过转轴与传感器壳体相连，并配有相应的角度传感器或转速传感器来测量叶片的转动情况。

三、总结

空气流量传感器通过不同的工作原理将吸入的空气流量转化为电信号，并传输给ECU以决定燃油喷射量。这种传感器在电子喷射发动机中起着至关重要的作用，能够确保发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的性能和燃油经济性。

空气流量传感器？

目前，汽车上常用的空气流量传感器简称MAF，结构类型有热线式、热模式和卡门旋涡式等，空气流量传感器外形及安装如图所示。

1、热线式空气流量传感器

热线式空气流量传感器有两种：第一种是将热线电阻安装在主进气道中，称为主流测量方式的热线式空气流量传感器；第二种是将热线电阻安装在旁通气道中，称为旁通测量方式的热线式空气流量传感器。主要由防护网、采样管、热线电阻、温度补偿电阻和控制电路等组成。

当空气流流经发热元件使其冷却时，发热元件温度降低，阻值减少，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻温度12℃。当电桥电流增大时，取样电阻R上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号U的变化。信号电压输入ECU后，ECU便根据信号的高低计算出空气流量的大小。

当发动机息速时，空气量少，发热元件受到的冷却程度小，阻值变化小，保持电桥平衡所需的电流小，故取样电阻上的信号电压低；当发动机负荷大时，空气流量增大，发热元件受到的冷却程度增大，阻值变化大，信号电压升高。

温度补偿电阻（进气温度传感器）感知进气温度。当进气温度低时，发热元件的温度变化增大，则使发热元件的电流增大，为了保持电桥平衡，温度补偿电阻上的电流也相应增大，以保证发热元件温度与补偿电阻温度之差保持恒定，使测量进气量的精度不会受到进气温度的影响。在一些空气流量传感器内还装有高温烧熔继电器及相关电路，具有自洁功能。当 ECU接收到发动机熄火信号时，ECU将自动接通此电路，将热丝加热到1000℃并持续1s，使沾附在热丝上尘埃烧掉。

2、热膜式空气流量传感器

热膜式空气流量传感器是热线式空气流量传感器的改进产品，其发热元件采用平面形销金属膜电阻器，故称为热膜电阻。外形及结构如图所示。热膜电阻是在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺淀积铂金属薄膜，制作成梳状图形的电阻，在其表面覆盖一层绝缘保护膜，再引出电极而成。在空气流量传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套，热膜电阻设在护套中。在护套的空气入口侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。

在热膜电阻附近设有温度补偿电阻，温度补偿电阻和热膜电阻成电桥控制电路，控制电路与线束插接器插座连接。控制原理与热线式空气流量传感器相同。

与热线式流量传感器相比，热膜电阻的阻值较大，所以消耗电流较小，使用寿命较长。由于其发热元件表面制作有一层绝缘保护薄膜，因此不会因沾有尘埃而影响测量精度，但存在辐射热传导作用，因此响应特性稍差。

3、卡门旋涡式空气流量传感器

卡门旋涡式空气流量传感器有光电检测漩涡式和超声波检测漩涡式两种类型。光电检测漩涡式空气流量传感器应用于丰田凌志LS400和皇冠3.0型轿车上，其外形及结构如图2-21所示，主要由涡流发生器、发光二极管（LED）、光敏晶体管、反光镜、集成电路和进气温度传感器等组成。

当空气流经涡流发生器时，会在涡流发生器的后部产生有规律的旋涡，从而导致涡流发生器两侧的空气压力发生变化。变化的压力经导压孔引向金属膜制成的反光镜使反光镜产生振动，其振动频率与涡流发生的频率相等，而涡流发生频率与空流速成正比；反光镜再将发光二极管投射的光反射给光敏晶体管，光敏晶体管受到光照射时导通，不受光照射时截止，光敏晶体管的导通和截止频率与漩涡频率成正比。此信号输送给 ECU，ECU 则根据此信号确定发动机的进气量的大小。

超声波检测漩涡式空气流量传感器在三菱和猎豹吉普等车使用，主要由超声波发生器、涡流发生器、超声波接收器和控制电路等组成。

其控制电路如图所示，发动机工作中，当空气流经涡流发生器时，产生有规律的涡流，超声波接收器接收信号并将其转变成机械波，再利用压电原理将机械波转换成电信号，此信号与涡流发生的频率成正比，再输送给ECU，则ECU根据此信号确定发动机的进气量的大小。

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