热膜式空气流量传感器结构和原理

热膜式空气流量传感器结构

热膜式空气流量计固定在通向进气消音器的进气软管上,是一个组合式传感器。热膜式空气流量计获取实际空气量,不受空气压力影响。结合其他传感器,发动机控制单元计算出喷射的燃油量。有一个进气温度传感器集成在热膜式空气流量计内,该传感器用于测量废气涡轮增压器之前的进气温度。

热膜式空气流量传感器(图2-6~图2-8)的发热体是热膜。热膜由发热金属铂固定在薄的树脂膜上制成,其制作方法首先是在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺淀积金属薄膜,然后通过光刻工艺制作成梳状图形电阻,将电阻值调节到设计要求的阻值后在其表面覆盖一层绝缘保护膜,再引出电极引线。

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图2-6 热膜式空气流量传感器结构

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图2-9 热膜式空气流量传感器电路原理

RT—温度补偿电阻(进气温度传感器);RH—发热元件(热膜)电阻;Rs—信号取样电阻;R1,R2—精密电阻;Ucc—电源电压;Us—信号电压;1—控制电路

当空气气流流经发热元件并使其受到冷却时,发热元件温度降低,阻值减小,电桥电压失去平衡,控制电路将增大供给发热元件的电流,使其温度保持高于温度补偿电阻120℃。电流增量的大小,取决于发热元件受到冷却的程度,即取决于流过传感器的空气量。当电桥电流增大时,取样电阻Rs上的电压就会上升,从而将空气流量的变化转化为电压信号Us的变化(图2-10)。信号电压输入ECU后,ECU可根据信号电压的高低计算出空气质量的大小。

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图2-10 空气流量传感器特性

热膜式空气流量计参数见表2-1。

表2-1 热膜式空气流量计参数

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(3)热膜式空气流量传感器工作原理 

当发动机怠速或空气为热空气时,因为怠速时节气门关闭或接近全闭,所以空气流速低、空气量少,或因空气温度越高,空气密度越小,所以在体积相同的情况下,发热元件受到冷却的程度小,阻值减小的幅度小,电桥平衡需要的电流小,因此信号取样电阻上的信号电压低,ECU根据信号电压即可计算出空气量。

当发动机负荷增大或空气为冷空气时,因为节气门开度增大,空气流速加快使空气流量增大,冷空气密度大,在体积相同的情况下冷空气质量大,所以发热元件受到冷却的程度增大,阻值减小幅度大,保持电桥平衡需要的电流增大,因此当发动机负荷增大时,信号电压升高。