汽车用传感器第三章空气流量传感器全解.pptx

第3章 空气流量传感器 ;种类（按传感器的特征） （1）L型：直接监测进气量的流量传感器； ①直接测量空气体积流量的传感器 ，如叶片式空气流量传感器、卡门涡流式空气流量传感器； ②直接测量空气质量流量的传感器，如热线式空气流量传感器、热膜式空气流量传感器。 特点：L型控制方式采用的L型传感器能够适应汽车使用的苛刻条件；但对踏油门时出现的流量急剧变化的响应要求及在传感器前后进气歧管形状所引起的不均匀气流中的高精度监测要求较高。;（2）D型：间接计量进气量的流量传感器； 根据歧管负压与发动机转速间接计量进气量。如：进气管半导体压力传感器。 特点：D型控制方式中的微机ROM内，预先储存着以发动机转速和进气管内的压力为参数的的各种状态下的进气量，微机根据所测的各运转状态下的进气压力与转速，参照ROM所记忆的进气量，可以算出燃油量 。 该传感器的内容在第4章介绍。;3.1 动片式空气流量传感器 动片式空气流量传感器结构 该传感器装在汽油发动机上，安装于空气滤清器与节气门之间，其功能是检测发动机的进气量，并把检测结果转换成电信号，再输入微机中。 结构：由空气流量计与电位计两部分组成，见图。 ;工作过程： 由空气滤清器吸入的空气冲向动片，动片转到进气量与回位弹簧平衡的位置处停止（动片的开度与进气量成成正比）。在动片的转动轴还装有电位计，电位计的滑动臂与动片同步转动，利用滑动电阻的电压降把测量片的开度转换成电信号，然后输入到控制电路中。 电位计上设有燃油泵触点，当发动机工作时，动片张开一定角度，触点闭合，燃油泵工作。;电位计的内部电路与输出特性如下图所示：;进气量与电压的关系有两种：电压比检测和电压值监测 。 电压比检测：;电压值检测： 进气量=电位计滑动引起的电压变化（VS-E2）;两种检测方法特性对比： 电压比检测：输出特性为折线 电压值监测：输出特性为直线 Q≒1/VS;3.1.2 动片式空气流量传感器的测试原理 原理图如右图所示。 （P2-P1）可看成定值， 所以Q∝A，为了消除 蓄电池电压UB变化对 测试值影响，将US/UB 作为传感器??输出。 由于输出US/UB的值与体积流量Q成函数关系，所以采用进气温度传感器修正空气密度ρ随温度产生的变化，采用大气压传感器对高原行车引起的变化加以修正。;输出特性：如右图 量化误差：为了把信号输入 到微机中，还要利用AD变换 器把信号作数字化处理，将此 时最低位所示的空气流量称为 量化误差。进气量越大，量化 误差越大。 特点： 测量范围受到制约； 电位计的触头要保证长期使用的可靠性； 为了使响应特性稳定，需增设阻尼结构，从而造成体积增大、重量增加，而且响应性能偏低。;3.2 卡曼涡旋式空气流量传感器 相比较动片式空气流量传感器，扩展了测量范围，取消了滑动触点，体积小巧，重量轻； 涡旋的检测方法、电子控制电路与检测精度根本无关，抗干扰性强； 传感器输出的是数字信号（频率），向控制系统（ECU）输入信号时，可以省去AD转换器； 优点： ①测试精度高，可以输出线性数字信号，信号处理简单； ②长期使用时，性能不会发生变化 ； ③检测体积流量，不需要对温度及大气压进行修正。;3.2.1 检测原理 卡曼涡街 卡门涡街是流体力学中重要的现象,在自然界中常可遇到，在一定条件下流体绕过非流线形物体时，物体尾流左右两侧会周期性产生成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。 如右图所示，当 h/l=0.281时，所形成 的涡旋是稳定且周期 性的。产生频率f与流 体速度v1有如下关系： ;3.2.2 超声波式卡曼涡旋空气流量传感器 结构如右图所示： 安装于空气滤清器内部。 两个进气通道。 主通道：进气流量的检测 部分设在主通道； 旁通道：为了能够调整主 通道的流量，以便使主通 道的监测特性呈理想状态。 卡曼涡旋发生器：4和5 。 超声波发送器和接收器： 通道内壁有吸音材料，防 止超声波的不规则反射。;流量检测原理电路： 超声波检测原理：超声波 与进气气流成垂直方向传播， 受卡曼涡旋的作用，仅与垂直 的速度成分才被调制，调制造 成的相位的提前与滞后和交替 产生的涡旋是同步的，因此通 过相位的变化就可以测量出涡 旋的频率。 超声波的频率一般为40KHz， 其原因是在没有涡旋的通道上 发送的超声波和接收到的超声 波相位相同。;输出信号波形： 进气量越多，卡曼涡旋的频率越高，空气流量传感器输出信号的频率越高，控制组件根据此信号计算进气量。;3.2.3 压力检测型卡曼涡旋式空气流量传感器;2、结构：如右图 设计时确定流速与涡旋 频率之间为正比例关系， 以保证在很宽的流量范 围上涡旋发生器都会产 生稳定的强烈的涡旋。 （1）空气通道的构成