热线(热膜)式空气流量计原理

空气湿度对热膜式空气流量计计量误差的影响作者：吴军来源：《价值工程》2014年第06期摘要：现在应用比较广泛的空气流量计就是热膜式空气流量计，但是通过相关的测试可以发现，空气的湿度对于热膜式空气流量计的计量误差有很大的影响，本文就主要是从理论和实验上分析了湿度对于热膜式空气流量计计量的误差以及规律。

Abstract： Now the widely used air flow meter is a hot-film air flow meter. But relevant tests find that air humidity has effect on the measurement error of hot-film air flow meter. This paper mainly analyzes the effect of humidity on air flow meter measurement from theoreticaly and experimentally.关键词：热膜式空气流量计；空气湿度；计量误差Key words： hot-film air flow meter；air humidity；measurement error中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）06-0057-030 引言在过去的时代，汽车是一个以机为主体、以电为辅的一个交通工具，但是现在汽车以及成为了一种高度自动化和电气化的一种新型的交通工具。

现在对于汽车的全面控制基本上可以用一些比较专业的计算机来完成，在这当中，电子控制汽油喷射系统是比较具有代表性的一种。

其主要工作原理就是，首先就是通过计量器来对发动机的进气量进行计算，然后在根据相应的进气量来决定相关汽油的喷射量，从而来使得发动机达到一个最佳的控制效果。

所以从另一方面就可以看出，其实发动机的工作效率的高低，主要就是取决于流量计对于进气量的精准程度。

汽车空气流量计工作原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述汽车空气流量计是汽车发动机控制系统中重要的传感器之一。

它用于测量引入发动机的空气流量，以便准确调节燃料喷射量，并确保发动机正常运行。

空气流量计通过检测进入发动机的空气质量和数量，为发动机控制单元提供必要的信息。

因此，了解汽车空气流量计的工作原理和其在整个系统中的作用非常关键。

1.2 文章结构本文将从以下几个方面对汽车空气流量计进行介绍和分析。

首先，在第二部分中，我们将详细介绍汽车空气流量计的工作原理，并解释其基本原理和组成部分。

然后，在第三部分中，我们将概述说明空气流量计在汽车系统中的重要性，并比较不同类型的空气流量计及其应用领域。

接着，在第四部分，我们将进一步解释空气流量计的测量原理以及与车辆控制系统之间的关系，并讨论可能出现的问题及其解决方法。

最后，在第五部分，我们会总结文章内容，并提出对未来研究和发展方向的展望和建议。

1.3 目的本文旨在提供对汽车空气流量计工作原理的全面说明和解释，并探讨其对汽车性能和燃油经济性的影响。

通过深入了解空气流量计的原理和功能，读者将能够更好地理解汽车发动机控制系统中该关键传感器的作用，以及如何诊断和解决潜在的问题。

此外，本文还将指出未来研究该领域所需的方向，并为相关技术的改进提供参考。

2. 汽车空气流量计工作原理:2.1 原理介绍:汽车空气流量计是一种用于测量发动机进气量的装置，其工作原理基于热敏电阻和高频振荡技术。

空气流量计通过测量进入发动机的空气质量来确定所需的燃油供应。

当空气通过流量计时，它会使得组成流量计的热敏电阻受到冷却或加热。

这个温度变化导致了电阻值的变化，从而产生电压信号。

2.2 流量计的构成和功能:汽车空气流量计通常由两个主要部分组成：传感器和控制单元。

传感器包含一个热丝或热膜，其在同一温度下比周围环境多余几度。

当空气经过传感器时，热丝或热膜会被冷却，并通过改变电子元件中的电导率来呈现出相应的电信号。

热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。

热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。

可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。

本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。

关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。

进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。

一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。

可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。

1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。

此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。

热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。

为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。

为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。

一、实训背景随着汽车工业的不断发展，汽车电子控制系统在提高汽车性能、降低能耗、保障安全等方面发挥着越来越重要的作用。

空气流量计作为电子控制燃油喷射系统中的关键传感器，其性能直接影响着发动机的燃烧效率和排放质量。

为了深入了解空气流量计的工作原理和检测方法，我们进行了本次实训。

二、实训目的1. 理解空气流量计的工作原理和结构。

2. 掌握空气流量计的检测方法和故障诊断。

3. 提高动手实践能力，为今后从事汽车电子维修工作打下基础。

三、实训内容本次实训主要包括以下内容：1. 空气流量计的结构和工作原理。

2. 空气流量计的检测方法。

3. 空气流量计的故障诊断。

四、实训过程1. 空气流量计的结构和工作原理空气流量计主要分为热线式和热膜式两种。

本次实训以热线式空气流量计为例，介绍了其结构和工作原理。

热线式空气流量计主要由传感器、加热器和电路板组成。

传感器由一根细长的加热丝和金属外壳构成，加热丝位于传感器内部，电路板通过加热器控制加热丝的温度。

当空气流过加热丝时，加热丝的温度会降低，电路板根据加热丝温度的变化来计算空气流量。

2. 空气流量计的检测方法（1）外观检查：检查传感器是否有破损、松动等现象。

（2）供电电压检测：将点火开关扭置ON位置，测量空气流量计线束连接器的端子B的电压，应为9～14V。

（3）内部搭铁检测：拔下传感器插头，测量插头上3与搭铁间的电阻，应为无穷大。

（4）VG信号检测：取下传感器插头，提供电源并搭铁，用吹风机模拟进行检测，VG信号应为脉冲信号。

（5）空气流量传感器检测：启动发动机，测量插头上2与搭铁间的电压，应为13V左右。

3. 空气流量计的故障诊断根据检测方法，我们可以判断空气流量计是否存在以下故障：（1）供电电压异常：检查点火开关、线束连接器等部件。

（2）内部搭铁异常：检查传感器插头、搭铁线等部件。

（3）VG信号异常：检查加热器、电路板等部件。

（4）空气流量传感器异常：检查传感器、加热器等部件。

空气流量传感器原理车用空气流量传感器（或称空气流量计）是用来直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小，并将检测结果转变成电信号输入电子控制单元ECU。

电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。

如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。

电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为翼片(叶片)式、卡尔曼涡流式、热膜式等几种。

1、翼片式空气流量传感器图9-9是翼片式空气流量计工作原理图，该空气流量传感器在主进气道内安装有一个可绕轴旋转的翼片。

在发动机工作时，空气经空气滤清器过滤清器过滤后进入空气流量传感器并推动翼片旋转，使其开启。

翼片开启角度由进气量产生的推力大小和安装在翼片轴上复位弹簧弹力的平衡情况决定。

当驾驶员操纵加速踏板来改变节气门开度时，进气量增大，进气气流对翼片的推力也增大，这时翼片开启的角度也增大。

在翼片轴上安装有一个与翼片同轴旋转的电位计，这样在电位计上滑片的电阻的变化转变成电压信号。

当空气量增大时，其端子VC和VS之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号电压降低；当进气量减小时，进气气流对翼片的推力减小，推力克服弹簧弹力使翼片偏转的角度也减小，端子VC与VS之间的电阻值增大，使两端子间输图9-9 翼片式空气流量计工作原理出的信号电压升高。

ECU通过变化的信号电压控制发动机的喷油和点火时间。

2、卡曼涡旋式空气流量传感器为了克服动片式空气流量传感器的缺点，即在保证测量精度的前提下，扩展测量范围、并且取消滑动触点，人们又开发出小型轻巧的空气流量传感器，即卡曼涡旋式空气流量传感器。

野外的架空电线被风吹时会嗡嗡发出声响，风速越高声音频率越高，这是因气流流过电线后形成涡旋所致，液体、气体等流体中均会发生这种现象，利用这一现象可以制成涡旋式流量传感器。

电控发动机（理论课）电子教案课题空气流量传感器课时9编写日期年月日授课教师授课专业班次授课日期班年月日第周星期第节班年月日第周星期第节班年月日第周星期第节班年月日第周星期第节教学目标1、理解空气流量传感器的类型和原理。

2、能检修空气流量传感器的故障。

教学重点1、理解空气流量传感器的类型和原理。

2、能检修空气流量传感器的故障。

教学难点能检修空气流量传感器的故障。

教学课型新课教具器材多媒体教学组织与过程空气流量传感器有翼片式空气流量计、量芯式空气流量计、热线式空气流量计、热膜式空气流量计和卡门涡旋空气流量计。

一、翼片式空气流量计翼片式空气流量计又称活门式或叶片式空气流量计,它由翼片部分、电位计部分和接线插头组成,如图2—6—2所示。

翼片由流量板和缓冲板组成,翼片转轴与电位计一同旋转,当吸入空气推开叶片的力与弹簧弹力相平衡时,翼片即停止转动。

当流量板在主通道内偏转时,缓冲室对缓冲板起阻尼作用,减小翼片脉动,保证运转平稳,计量精确。

怠速调节螺钉可以改变旁通空气通道大小,以调节怠速混合气。

翼片式空气流量计的接线插头一般有七个,取消电动汽油泵控制触点,变为五个端子,如图2—6—3所示。

VC和E2的工作电压为5V 或12V。

VS和E2的电阻随流量板的开度成正比或成反比变化(20~1000Ω)。

THA 与E2之间为负温度系数。

流量板关闭时,Fc与E2之间不导通,目的是使汽油泵停止运转。

二、量芯式空气流量计马自达929轿车采用的量芯式空气流量计,当气流冲击量芯移动时,使电位计的电阻发生变化,进气量越大,量芯移动距离越大,电位计的电阻变化也越大。

它与翼片式空气流量计的原理相同,但没有旁通道,其怠速是通过调整一个与ECU 相连的可变电阻实现的。

三、热线式空气流量计1.热线式空气流量计的组成热线式空气流量计由取样管、白金热线RH (直径为0.07mm)、温度补偿电阻RK (冷线)、精密电阻RA、电桥电阻RB、控制线路、连接器和保护网等组成。

叶片式空气流量计[1]空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大，响应较慢且体积较大编辑本段卡门旋涡式空气流量计所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡光学式卡门旋涡空气流量计在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

超声波式卡门旋涡空气流量计在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。

因卡门涡流对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚而产生相位差。

对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，编辑本段热线式空气流量计工作原理当无空气流动时，电桥处于平衡状态，控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH；当有空气流动时，由于RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值发生变化，电桥失去平衡，如果保持热线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值，就必须增加流过热线电阻的电流IH。

因此，热线电流IH就是空气质量流量的函数。

编辑本段热膜式空气流量计热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。

所不同的是：热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。

编辑本段靶式空气流量计当空气在测量管中流动时，因其自身的动能与靶片产生压差，而产生对靶片的作用力，使靶片产生微量的位移，其作用力的大小与介质流速的平方成正比，其数学公式：F = Cd·A·ρ·V2/2F:靶片所受的作用力Cd：流体阻力系数A：靶片对测量管轴向投影面积ρ：工况下介质密度V：空气在测量管中的特征流速靶片所受的作用力，经靶杆传递使传感器的弹性体产生微量变化，经过电路转换，输出相应的电信号。

热模式空气流量计的原理
热模式空气流量计是一种常见的测量空气流量的方法，其基本原理是利用被测流体对传感器上加热元件的冷却效应进行测量。

热模式空气流量计的核心部件是一个加热丝，当电流通过加热丝时，丝的电阻会产生热量。

当空气流经加热丝时，空气对加热丝产生冷却效应，冷却效应的程度取决于空气流速。

因此，通过测量加热丝的温度变化，可以间接得到空气的流速。

具体来说，热模式空气流量计通常通过两个温度传感器来测量加热丝的温度差，一个传感器位于加热丝上游，另一个位于下游。

当加热丝上游的传感器受到冷却效应时，温度下降，而下游的传感器则相对保持稳定。

通过测量这两个传感器之间的温度差，可以计算出空气流速。

在实际应用中，热模式空气流量计通常会校准，以确保测量的准确性。

此外，由于空气中可能存在粉尘、湿气等其他因素会影响测量结果，因此还需要进行一些修正和校正。

热膜式空气流量计的测量技术摘要：空气流量计是汽车电控系统的一个重要元件，它担负着向电脑传递进气量大小信号的任务，它性能的好坏直接影响到发动机能否正常工作，因此掌握空气流量计的检测与故障诊断方法就特别重要测量技术。

热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。

可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。

本文通过对热膜式空气流量计的测量原理、温度补偿的分析介绍了其测量技术。

关键词：热膜式空气流量计热平衡测量技术空气流量传感器AFS（Air Flow Sensor）又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），其功用是检测发动机进气量大小、并将进气量信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。

进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据，同时对发动机的正常运转、提高燃油效率及减少汽车尾气排放起到至关重要的作用。

一、热膜式空气流量计的基本原理热膜式空气流量计是基于热平衡原理，用于检测吸入发动机空气的质量流量计。

可测量吸入发动机气缸的空气量并将其转变成电信号传送给ECU，是确定基本喷油量的重要依据之一。

1—接线插座2—护套1—过滤层2—温度补偿电阻3—铂金属膜4—防护网3—热膜电阻热膜式空气流量计的发热元件是铂金属膜，铂金属发热元件的响应速度很快，能在几毫秒内反映出空气流量的变化，因此测量精度不受进气气流脉动的影响。

此外还具有进气阻力小，不磨损部件等优点，因此目前大多数中高档轿车都采用了这种热膜式空气流量计。

热膜式空气流量计的结构如图1所示，热膜电阻设在其内部的进气通道的一个矩形护套中。

为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。

为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游没有铂金属膜式温度补偿电阻，如图2所示。

空气流量计(MAF)波形空气流量计(MAF)按结构原理可分为翼板式、热丝式、卡门涡旋式及电压位计式等几种，按信号输出类型又分为数字式和模拟式两种。

1)翼板式空气流量计BOSCH翼板式空气流量计主要有两种：一种是随着空气流量的增加输出信号的电压升高，另一种是当空气流量加大时输出信号电压降低，这两种类型属于模拟电压量输出。

翼板式空气流量计的核心是一个可变电阻(电位计)，它与空气翼板同轴连接，当空气流动的翼板也随之开启，随着翼板的开启角度变化，可变电阻(电位计)也随之转动。

翼板式空气流量计是一个三线传感器，其中两条是参考电压的正负端，另一条是可变电阻器的滑动触点臂，它向电脑提供与翼板转动角度成正比的输出电压信号。

急加速时，翼板在空气流动动压作用下，超过正常摆动角度的过量信号，这就为控制电脑提供混合气加浓的控制信号。

这是一个非常重要的传感器，因为控制电脑依据这个信号来计算发动机负荷、点火正时、排气再循环控制及发动机怠速控制和其他参数，不良的空气流量计会造成喘振和怠速不良，以及发动机性能和排放问题。

试验方法一：关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速运转，当怠速稳定后，检查怠速时输出信号电压(图1中左侧波形)。

做加速和减速试验，应有类似图中的波形出现。

·将发动机转速从怠速加至油门全开，(加速时不宜太急)油门全开后持续2秒钟，但不要使发动机超速运转；·再将发动机降至怠速运转，并保持2秒钟；·再从怠速急加速发动机至油门全开，然后再收油门使发动机回至怠速；·定住波形去察看机器。

波形结果(方法一)测量出的电压值波形可以参照维修资料进行对比分析，正常翼板式空气流量计怠速时输出电压约为1V，油门全开的应超过4V，全减速(急抬油门)的输出电压并不是非常快地从全加速电压回到怠速电压，通常(除TOYOTA汽车外)翼板式空气流量计的输出电压都是随空气流量的增加而升高的，波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一定的空气流量应有相对的输出电压，当输出电压与气流不符时可以从波形图中检查出来，而发生这种情况将使发动机的工作状况明显地受到影响。