空氣流量傳感器是測定吸入發(fā)動機的空氣流量的傳感器。電子控制汽油噴射發(fā)動流量傳感器機為了在各種運轉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)動機運轉不正常。

流量傳感器分類
1、水流量傳感器
水流量傳感器主要由銅閥體、水流轉子組件、穩(wěn)流組件和霍爾元件組成。它裝在熱水器的進水端用于測量進水流量。當水流過轉子組件時,磁性轉子轉動,并且轉速隨著流量成線性變化。霍爾元件輸出相應的脈沖信號反饋給控制器,由控制器判斷水流量的大小,調節(jié)控制比例閥的電流,從而通過比例閥控制燃氣氣量,避免燃氣熱水器在使用過程中出現(xiàn)夏暖冬涼的現(xiàn)象。水流量傳感器從根本上解決了壓差式水氣聯(lián)動閥啟動水壓高以及翻板式水閥易誤動作出現(xiàn)干燒等缺點。它具有反映靈敏、壽命長、動作迅速、安全可靠、連接方便啟動流量超低(1.5L/min)等優(yōu)點,深受廣大用戶喜愛。
2、插入式流量傳感器
插入式流量傳感器工作原理是基于法拉第電磁感應定律。在電磁流量傳感器中,測量管內的導電介質相當于法拉第試驗中的導電金屬桿,上下兩端的兩個電磁線圈產生恒定磁場。當有導電介質流過時,則會產生感應電壓。管道內部的兩個電極測量產生的感應電壓。測量管道通過不導電的內襯(橡膠,特氟隆等)實現(xiàn)與流體和測量電極的電磁隔離。
葉片式
葉片式空氣流量傳感器的結構、工作原理及檢測
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。由空氣流量計和電位計兩分組成??諝饬髁坑嬙谶M氣通道內有一個可繞軸擺動的旋轉翼片(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,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動,把測量片開啟角度的變化(即進氣量的變化)轉換為電阻值的變化。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。
在葉片式空氣流量傳感器內,通常還有一電動汽油泵開關。當發(fā)動機起動運轉時,測量片偏轉,該開關觸點閉合,電動汽油泵通電運轉;發(fā)動機熄火后,測量片在回轉至關閉位置的同時,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。
渦街式
渦街流量傳感器主要用于工業(yè)管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量傳感器采用壓電應力式傳感器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標準信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出,容易與計算機等數(shù)字系統(tǒng)配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。
渦街流量傳感器是基于卡門渦街原理研制出來的。在流體中設置三角柱型旋渦發(fā)生體,則從旋渦發(fā)生體兩側交替地產生有規(guī)則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦。
設旋渦的發(fā)生頻率為f,被測介質平均流速為 ,旋渦發(fā)生體迎流面寬度為d,表體通徑為D,即可得到以下關系式:
f=SrU1/d=SrU/md ⑴
式中 U1--旋渦發(fā)生體兩側平均流速,m/s;
Sr--斯特勞哈爾數(shù);
m--旋渦發(fā)生體兩側弓形面積與管道橫截面面積之比
管道內體積流量qv為 qv=πD2U/4=πD2mdf/4Sr ⑵
K=f/qv=[πD2md/4Sr]-1 ⑶
式中 K--流量計的儀表系數(shù),脈沖數(shù)/m3(P/m3)。
由上式可以看出流量傳感器的輸出頻率只于旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸等有關。
卡門渦旋式
卡門渦旋式空氣流量傳感器的結構和工作原理。在進氣管道正中間設有一流線型或三角形的渦流發(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。
測量單位時間內旋渦數(shù)量的方法有反光鏡檢出式和超聲波檢出式兩種。所示是反光鏡檢出式卡門渦旋流量傳感器,其內有一只發(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生振動,其振動頻率與單位時間內產生的旋渦數(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,計算出單位時間內產生的旋渦的數(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
熱線式空氣流量傳感器的基本結構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構形式。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構圖。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)構成。熱線線徑為70μm的白金絲(RH),布置在支承環(huán)內,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。
工作原理: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的電流是空氣質量流量的單一函數(shù),即熱線電流IH隨空氣質量流量增大而增大,或隨其減小而減小,一般在50-120mA之間變化。
流量傳感器的優(yōu)點和缺點
隨著流量傳感器的不斷發(fā)展,越來越多類型的流量傳感器在逐步問世,他們各有各的優(yōu)勢也各有各的缺憾,
流量傳感器
1、優(yōu)點
(1)流量傳感器可用來測量工業(yè)導電液體或漿液。
(2)無壓力損失。
(3)測量范圍大,電磁流量變送器的口徑從2.5mm到2.6m。
(4)流量傳感器測量被測流體工作狀態(tài)下的體積流量,測量原理中不涉及流體的溫度、壓力、密度和粘度的影響。
2、缺點
(1)流量傳感器的應用有一定局限性,它只能測量導電介質的液體流量,不能測量非導電介質的流量,例如氣體,酒精等不導電液體等
(2)流量傳感器用來測量帶有污垢的粘性液體時,粘性物或沉淀物附著在測量管內壁或電極上,使變送器輸出電勢變化,帶來測量誤差,電極上污垢物達到一定厚度,可能導致儀表無法測量。