第3章 空气流量传感器

1、哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第1页第第3章章 空气流量计空气流量计工作目的：工作目的：测定进入气缸内空气量测定进入气缸内空气量安装位置：安装位置：发动机进气道发动机进气道工作过程：工作过程：计算进人气缸的空气量，计算进人气缸的空气量， 将此信号送给发动机将此信号送给发动机ECU， ECU计算最佳喷油量，控制空燃比。计算最佳喷油量，控制空燃比。种类：种类： 体积型和质量型体积型和质量型 哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威

2、海）汽车工程学院第2页质量流量型质量流量型空气流量计空气流量计叶片式叶片式热线式热线式热膜式热膜式卡曼涡旋式卡曼涡旋式哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第3页项项 目目/ /类类 型型热膜式热膜式热线式热线式翼片式翼片式卡门式卡门式压力式压力式响应特性响应特性良良良良良良良良良良怠速稳定性怠速稳定性良良良良良良良良良良废气再循环适应性废气再循环适应性良良良良良良良良良良发动机性能随时间变发动机性能随时间变化化优优优优优优优优优优海拔高度修正海拔高度修正不要不要不要不要要要要要要要进气温度修正进气温度修

3、正不要不要不要不要要要要要要要安装性安装性良良良良良良良良良良成本成本高高较高较高较高较高较高较高较高较高空气流量计的性能比较空气流量计的性能比较哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第4页哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第5页3.1 动片式空气流量计动片式空气流量计哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第6页1 工作原理

4、工作原理哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分56秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第7页1进气温度传感器；进气温度传感器；2燃油泵触点；燃油泵触点；3电位计；电位计；4CO调节螺钉；调节螺钉；5动片；动片；6燃油泵静触点。燃油泵静触点。1进气；进气；2温度传感器；温度传感器；3阀门；阀门；4阻尼室；阻尼室；5阻尼片；阻尼片；6动片；动片；7主气路；主气路；8旁通起路。旁通起路。2 组成结构组成结构哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第8页3 电路原理

5、电路原理电压值检测法电压值检测法哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第9页电压比检测法电压比检测法哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第10页哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第11页4 测试原理数学模型测试原理数学模型)(221ppgAQ动片式空气流量表示为：动片式空气流量表示为：说明：说明：（P P1-1-P P2

6、2）能否看作是定值）能否看作是定值? ?空气密度是否是常数？空气密度是否是常数？流量流量Q Q正比于正比于A A。哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第12页哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第13页3.2 热线式空气流量计热线式空气流量计1. 流量计结构流量计结构哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第14页视频播放界面

7、哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第15页2. 热线式空气流量计原理热线式空气流量计原理)(CHTThSH热线式空气流量表示为：热线式空气流量表示为：H：单位时间内散失热量；：单位时间内散失热量；h：发热元件热导率；：发热元件热导率；S表面积；表面积；TH：热：热元件；元件；TC：空气温度：空气温度XCuXNuhmpn/ )/()/(：空气热导率；：空气热导率；：空气粘性系数；：空气粘性系数；：空气密度；：空气密度；u：空气流速；：空气流速；CP：空气比热容；：空气比热容；X：发热元件代表性尺寸。：发

8、热元件代表性尺寸。m=0.3，n=0.38-0.5。nmCHmpnmmQTTCKH)(1单位时间内散失热量：单位时间内散失热量：哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第16页2. 热线式空气流量计原理热线式空气流量计原理HRIH2热平衡状态下：热平衡状态下：2/1)(HnmCHTRQTTKKI加热电流与质量流量关系：加热电流与质量流量关系：KT：与空气特性参数相关量，其与温度有关，温度系数：与空气特性参数相关量，其与温度有关，温度系数：0.15%0.18%/度。度。哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用

9、传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第17页R1R3、 RH、RK组成惠斯组成惠斯顿电桥电路。顿电桥电路。空气流过空气流过RH RH温度降低温度降低 RH电阻值减小电阻值减小电桥失去电桥失去平衡平衡控制电路增大流经控制电路增大流经RH的电流以恢复的电流以恢复RH的阻值，使的阻值，使电桥重新平衡电桥重新平衡R3两端的电两端的电压增大，此电压即为热线式压增大，此电压即为热线式空气流量计的传感信号。空气流量计的传感信号。3. 热线式空气流量计温差控制热线式空气流量计温差控制哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五

10、18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第18页视频播放界面哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第19页常见引脚有常见引脚有3 3脚、脚、4 4脚、脚、5 5脚脚热线式空气流量计信号特征4. 热线式空气流量计工作原理热线式空气流量计工作原理哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第20页4. 热线式空气流量计工作原理热线式空气流量计工作原理哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月1

11、3日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第21页自清洁作用自清洁作用:发动机停机后，微电脑发动机停机后，微电脑集中控制装置将热线自集中控制装置将热线自动加热到约动加热到约1000、1s ，烧掉附着在热线，烧掉附着在热线上的灰尘。上的灰尘。热丝直径热丝直径70um，易断。，易断。5. 热线式空气流量计自清洁热线式空气流量计自清洁哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第22页相同点相同点：与热线式类似，都是用惠斯顿电桥工作的。：与热线式类似，都是用惠斯顿电桥工作的。不同点不同点：不使用铂

12、丝作为热线，而是将热线电阻、温度补偿：不使用铂丝作为热线，而是将热线电阻、温度补偿电阻、桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。电阻、桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。5. 空气流量计：热膜式空气流量计：热膜式哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第23页视频播放界面哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第24页3.2 卡曼涡旋式空气流量计卡曼涡旋式空气流量计卡曼涡旋形成原理卡曼涡旋形成原理1. 卡

13、曼涡旋原理卡曼涡旋原理在流体中放置一个圆柱或三角柱体，则在这个物体的下游在流体中放置一个圆柱或三角柱体，则在这个物体的下游就会产生两列旋转方向相反并交替出现的空气涡旋，称为就会产生两列旋转方向相反并交替出现的空气涡旋，称为卡曼涡旋卡曼涡旋。稳定条件：。稳定条件：h/l=0.28。哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分57秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第25页dvSft11. 卡曼涡旋原理卡曼涡旋原理单列涡旋产生的频率为单列涡旋产生的频率为：流体的连续性：流体的连续性：SvvS11单位时间内容积：单位时间内容积：KfqV式中，式中，qvqv

14、为体积流量；为体积流量；f f为单列旋涡产生的频率；为单列旋涡产生的频率；k k为比为比例常数，它与管道直径、圆柱体直径等有关。例常数，它与管道直径、圆柱体直径等有关。哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分58秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第26页2. 卡曼涡旋流量计检测信号卡曼涡旋流量计检测信号根据涡旋频率检测方式的不同，卡曼涡旋式空根据涡旋频率检测方式的不同，卡曼涡旋式空气流量传感器可分为气流量传感器可分为 超声波式超声波式 和和 反光镜式反光镜式 两种类型。两种类型。哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月1

15、3日星期五18时13分58秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第27页3. 超声波式卡曼涡旋流量计超声波式卡曼涡旋流量计哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分58秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第28页4. 超声波式卡曼涡旋流量检测原理超声波式卡曼涡旋流量检测原理1. 超声波频率：超声波频率：40kHz2. 声波的多普勒效应声波的多普勒效应3. 信号：频率信号信号：频率信号哈尔滨工业大学（威海）交通运输专业课车用传感器原理2022年5月13日星期五18时13分58秒哈尔滨工业大学（威海）汽车工程学院第29页5. 反光镜式卡曼涡旋流量计反光镜式卡曼涡旋流量计进气量越大，产生涡流越多，进气量越大，产生涡流越多，压力变化频率越高。压力变化频率越高。变化的压力被导压孔导到导变化的压力被导压孔导到导压腔中使张紧带产生振动，压腔中使张紧带产生振动，从而带动反光镜振动从而带动