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LUGB空氣流量計(jì)兩種信號的原理與檢測

空氣流量計(jì)按傳感器信號類型分類分為兩種，包括模擬信號型流量計(jì)和數(shù)字信號型流量計(jì)。模擬信號型流量計(jì)包括葉片式、熱絲式、熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)。數(shù)字信號型流量計(jì)包括卡門漩渦式、熱絲式和熱膜式空氣流量計(jì)。其中模擬信號型熱絲式、熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)與數(shù)字信號型熱絲式和熱膜式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)形式類似，但數(shù)字型加裝了數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，把信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入給電控單元（ECU)，而模擬式空氣流量計(jì)是把電壓信號直接輸送給電控單元（ECU）。   

1、模擬信號型空氣流量計(jì)原理及檢測 

(1)、可動葉片式空氣流量計(jì)由2個大部分組成，一是擔(dān)任檢測任務(wù)的葉片部分，二是擔(dān)任轉(zhuǎn)換任務(wù)的電位計(jì)。在葉片軸上安裝有1個電位計(jì)，它與葉片同軸旋轉(zhuǎn)，電位計(jì)上滑片電阻的變化轉(zhuǎn)變成電壓信號輸入ECU。此電壓與進(jìn)氣量成正比，且呈線性關(guān)系。此傳感器為三線傳感器，其中兩條是參考電壓的正負(fù)端，另一條是滑動電阻活動觸點(diǎn)臂。 葉片式空氣流量計(jì)特點(diǎn)是將燃油泵控制開關(guān)、空氣溫度傳感器、CO調(diào)節(jié)器及空氣流量計(jì)等功能融為一體，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但精度較高。不過由于葉片具有彈簧阻力增加了進(jìn)氣阻力，使它對發(fā)動機(jī)在急加速時的響應(yīng)不夠理想，故現(xiàn)在很少使用。   
(2)、熱絲式空氣流量計(jì)是將加熱絲均勻分布在計(jì)量通道內(nèi)。傳感器用一根鉑絲作為熱絲電阻和檢測環(huán)境溫度的熱敏電阻，安裝在進(jìn)氣道檢測區(qū)域中。熱絲通電后產(chǎn)生熱量，氣流通過熱絲時，熱絲的熱量被冷卻，控制熱絲上的電流，可以保持熱絲上的溫度恒定。這樣控制電流與進(jìn)氣量有著相應(yīng)的比例關(guān)系，即氣流可以改變空氣流量計(jì)的輸出電壓。各汽車廠生產(chǎn)的熱線式空氣流量計(jì)輸出信號略有差異。德國博世熱絲式空氣流量計(jì)輸出信號：怠速時約為2V, 3500r/min時約為3V。福特車用熱絲式空氣流量計(jì)輸出信號：未起動時為0-0.5V ,熱怠速時為0.5V-1V，熱車經(jīng)濟(jì)車速時為1.5V-2.5V，節(jié)氣門全開時為3V-4.7V。 熱絲式空氣流量計(jì)利用熱耗散原理制成，其結(jié)構(gòu)簡單，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動零件，使用耐久，精度高，可準(zhǔn)確計(jì)量空氣量。但由于熱絲很細(xì)（0.010.05mm）且暴露在空氣中，在空氣高速流動時，空氣中的沙粒很容易擊斷熱絲。
(3)、熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理與熱絲式空氣流量計(jì)類似，都是用惠斯登電橋工作的。所不同的是：熱膜式不使用鉑絲作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻及橋路電阻用厚膜工藝制作在同一陶瓷基片上構(gòu)成的。 熱膜電阻通電后產(chǎn)生熱量，氣流通過熱膜電阻時，熱膜電阻的熱量被冷卻，控制熱膜電阻上的電流，可以保持熱膜電阻上的溫，度恒定。這樣控制電流與進(jìn)氣量有著相應(yīng)的比例關(guān)系，即氣流可以改變空氣流量計(jì)的輸出電壓，信號電壓輸入電控單元ECU后，ECU便可根據(jù)信號電壓的高低計(jì)算空氣流量的大小。熱膜式空氣流量計(jì)輸出信號在0-5V間變化。桑塔納3000型使用的空氣流量計(jì)即為熱膜式空氣流量計(jì)，桑塔納3000電路空氣流量計(jì)接線圖和插頭端子如圖4所示。   
(4)、熱阻式—將加熱絲繞成線圈形式固定在石英玻璃管內(nèi)或暴露在空氣通道內(nèi)。由于熱阻式空氣流量計(jì)熱絲被固定，故熱線壽命延長，但由于熱阻面積很小，只能部分采空氣流量，要求空氣通道內(nèi)空氣流速均勻，所以常在進(jìn)氣側(cè)安裝梳流格柵。 熱絲式、熱膜式與熱阻式空氣流量傳感器的響應(yīng)速度很快，能在幾毫秒時間內(nèi)反映出空氣流量的變化，因此其測量精度不會受到進(jìn)氣氣流脈動的影響（氣流脈動在發(fā)動機(jī)大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時***為明顯），此外還具有進(jìn)氣阻力小、無磨損部件等優(yōu)點(diǎn)。熱膜式傳感器熱膜的面積遠(yuǎn)比熱線大，并與熱電阻制作在一起，因此不會因沾染污物而影響測量精度。由于熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)均是部分采集空氣計(jì)量空氣量，故精度較熱絲式較差。另外，熱絲式、熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)還都易受空氣中水分及灰塵的污染，所以在控制電路上都做了專門的設(shè)計(jì)，每次打開點(diǎn)火開關(guān)或關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，流量計(jì)中的熱絲會由電路提供瞬時大電流加熱，使熱絲瞬間產(chǎn)生高溫(700-1000℃)，燒掉污染在熱絲、熱膜或熱阻表面的雜質(zhì)，保持空氣流量計(jì)測量精度。 
 
2、數(shù)字信號型空氣流量計(jì)原理及檢測  

(1)、卡門旋渦空氣流量計(jì)分為2種，一種為光電式，一種為超聲波式。它是通過采集渦流頻率完成空氣流速測量，主要是通過光電（如豐田車型）和超聲波采集（如韓國現(xiàn)代、日本三菱等）進(jìn)氣渦流，具有進(jìn)氣阻力小、計(jì)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不耐振動且造價高，現(xiàn)已逐步被熱線式空氣流量計(jì)取代。 光電式是指在產(chǎn)生卡門旋渦的過程中，旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會發(fā)生變化，通過導(dǎo)孔作用在金屬箔上，從而使其振動，發(fā)光二極管的光照在振動的金屬箔上時，光敏三極管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調(diào)制的光，其輸出經(jīng)解調(diào)得到代表空氣流量的頻率信號。 超聲波式是指卡門渦流發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對安裝超聲波發(fā)射探頭和接收探頭。因卡門渦流對空氣密度的影響，就會使超聲波從發(fā)射探頭到接收探頭的時間較無旋渦變晚而產(chǎn)生相位差。對此相位信號進(jìn)行處理，就可得到旋渦脈沖信號?？ㄩT渦旋式空氣流量計(jì)與其它數(shù)字式空氣流量計(jì)不同之處在于他不但改變頻率，同時還改變脈沖寬度。當(dāng)空氣流量變化時，電壓始終不變，而輸出的脈沖頻率發(fā)生變化，因此不能根據(jù)測量電壓高低確定流量變化。
(2)、數(shù)字信號型熱線式和熱膜式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)與模擬信號性型熱線式和熱膜式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理類似。區(qū)別是數(shù)字型輸出的是數(shù)字信號而模擬式輸出的是電壓信號，電腦不用轉(zhuǎn)換可直接使用。通常數(shù)字式空氣流量計(jì)在空氣流量增大時頻率也隨之增加。上海通用別克轎車使用的空氣流量計(jì)即為數(shù)字型熱膜式空氣流量計(jì)，此流量計(jì)為三導(dǎo)線型；安裝在進(jìn)氣歧管中，流量計(jì)通過測量該電流的電壓確定空氣流量的大小。并通過電路把電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號輸出給電控單元（ECU），所以電控單元（ECU）接收到的流量計(jì)信號分辨率高且性能好。有些車型頻率變化范圍高，由怠速時的2000Hz左右到發(fā)動機(jī)ZUI大負(fù)荷時的8000Hz左右，例如奇瑞東方之子怠速時3000Hz到節(jié)氣門全開時7000Hz。有些車型頻率較低，范圍是10Hz -r150Hz，例如現(xiàn)代伊蘭特轎車怠速頻率為30Hz-40Hz 。 數(shù)字信號型空氣流量計(jì)信號電壓一般是5V或12V。當(dāng)空氣流量變化時，電壓始終不變，而輸出的脈沖頻率發(fā)生變化，因此不能根測量電壓高低確定流量變化。檢測時用萬用表找到流量計(jì)的頻率信號輸出線，將汽車萬用表打到“DC”擋，按SELECT功、能選擇鍵轉(zhuǎn)換成“DC+Hz”擋。起動發(fā)動機(jī)逐漸加速觀察，主顯示直流電壓和副顯示上的頻率，是否隨轉(zhuǎn)速變化而變化，一般的數(shù)字信號型的空氣流量計(jì)隨著進(jìn)氣量的增加頻率也在改變，但脈沖寬度不變。如檢測卡門渦旋式空氣流量計(jì)需注意它不但改變頻率，同時還改變脈沖寬度。