【導讀】隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，如今越來越多的現(xiàn)代汽車都在應用著傳感器，從而提高汽車發(fā)動機的經(jīng)濟、動力和排放性能等等。大家都知道汽車中有著種類繁多的傳感器，它們各司其職以加強汽車的電子化和智能化的進程。今天小編就給大家講講這些傳感器中的一種氣體流量傳感器，讓我們一起探究其工作原理、類型和應用。
一、氣體流量傳感器工作原理
氣體流量傳感器（熱線式空氣質(zhì)量流量）是電噴發(fā)動機的重要傳感器之一。它將吸入的空氣流量轉(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。
熱線式空氣質(zhì)量流量（MAF）傳感器電路由傳感器、控制模塊及將上述二者連接起來的導線構(gòu)成。傳感器向動力控制模塊（ECM）輸出直流電壓信號，其幅度正比于發(fā)動機的進氣量。
熱線式空氣流量傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的鉑熱線（電熱絲）、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。
打開點火開關(guān)后，鉑熱線通電并產(chǎn)生熱量，當氣流通過這根線時，熱線的冷卻與進氣量相應。ECM通過控制流過熱線的電流來保持熱線溫度恒定，這樣電流與進氣量成比例，而ECM通過檢測通電電流就可以測得當前的進氣量。
MAF傳感器的工作原理示意效果
上圖為MAF傳感器的工作原理示意效果，在實際空氣流量計，鉑熱線并入了惠斯頓橋式電路。如下圖所示?；菟诡D橋式電路具有這樣的特性：當沿著對角線的電阻值相等（[Ra+R3]·R1=Rh·R2）時，A點和B點的電位相等。
橋式電路的特性
當熱線（Rh）被吸入的空氣冷卻時，電阻值降低導致A點、B點產(chǎn)生電位差。運算放大器檢測到電位差并且施加電壓給電路（增加熱線（Rh）電流）。這樣熱線（Rh）溫度上升使熱線阻值增大，直到A點和B點的電位相等（A、B電壓升高）。
通過利用這種橋式電路的特性，空氣流量計就可以通過檢測B點電壓來測量進氣量。
放大器的作用是，把大氣溫度和熱線電阻的溫度進行比較，然后通過三極管進行調(diào)節(jié)，使熱線電阻的溫度保持高于大氣溫度100℃（由車型而定）的目標。
在此系統(tǒng)中，由于使用了熱敏電阻（Ra），熱線（Rh）的溫度可持續(xù)地保持在比進氣溫度更高的恒定溫度上（一般為100℃，由車型而定）。而且，即使進氣溫度是變化的，也能將進氣的質(zhì)量精確地測量出，所以ECM就沒有必要為了進氣溫度而來校正燃油噴射時間。
此外，因處于高海拔，空氣密度較小，與處于海平面處、相同容積的空氣做比較，則其冷卻能力也較小。其結(jié)果是熱線的冷卻量降低。既然探測到的進氣質(zhì)量也將降低，所以不須要采用高海拔補償校正。
二、氣體流量傳感器類型
電子控制汽油噴射系統(tǒng)的空氣流量傳感器有多種型式，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。
翼板式(葉片)空氣流量傳感器：
翼板式空氣流量傳感器常用于德囯BSCH傳統(tǒng)的L型燃油嘖射系統(tǒng)，具體車型有豐田凱美瑞、大霸王、馬自達MPV等。目前采用的翼板式空氣流量傳感器有兩種型式，其最大的區(qū)別就在于大多數(shù)車型的翼板式空氣流量傳感器是按“進氣量增加，信號電壓也增大”的信號特點來工作的而安裝 BOSCH翼板式空氣流量傳感器的車系，其空氣流量傳感器卻按著相反的信號特點運行即進氣量越大,信號電壓越低
量芯式空氣流量傳感器：
熱膜式空氣流量傳感器：
該流量計采用等溫熱線的方式，如圖1所示。圖中RH 、RK 、RA 、RB 組成惠斯頓電橋的四個臂，將熱線RH （通常以鉑絲制成）與溫度補償電阻RK （冷線）同置于所測量的通道中，使RH 與氣流的溫差維持在一個水平（通常是100ºC或150ºC）。
卡門渦旋式空氣流量傳感器：
卡門渦旋式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖11 所示。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
三、氣體流量傳感器應用
氣體流量傳感器應用廣泛，極大的影響著社會各行各業(yè)的發(fā)展。如工業(yè)生產(chǎn)、科學實驗、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、促進科技的發(fā)展等方面起著重要作用。
如今，氣體流量傳感器種類比較多，有節(jié)流式、容積式、渦街式、電磁式、熱式、超聲波式等若干種。多數(shù)是采集流體的溫度、壓力等信號，再換算成流量。但由于氣體流動狀態(tài)不穩(wěn)定，使氣體流量傳感器的流量測量準確性受到影響。而由美國的科學家發(fā)明的插入式氣體流量傳感器，為流量的測量帶來了一場革命，實現(xiàn)了直接測量流體質(zhì)量流量的目的。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展， 氣體流量傳感器變得體積小，低成本，穩(wěn)定性好，功耗低，可被批量制造。
以上就是小編給大家講解關(guān)于氣體流量傳感器工作原理、類型和應用的全部內(nèi)容，目前國內(nèi)在這方面的技術(shù)還不太成熟，多數(shù)靠著國外進口，但是小編相信隨著科技的進步，國內(nèi)的氣體流量傳感器必能取代進口的氣體流量傳感器。
推薦閱讀：
