內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣空氣流量是一個非常重要的測量參數(shù),因?yàn)槠蜋C(jī)空燃比的調(diào)節(jié)的方式是采用調(diào)整與進(jìn)氣量相匹配的噴油量,所以現(xiàn)在電控汽油機(jī)噴射系統(tǒng)能否準(zhǔn)確的測量發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，從而正確的將空燃比控制在所要求的范圍內(nèi)，決定了發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和尾氣排放等性能指標(biāo)。空氣質(zhì)量流量傳感器是當(dāng)前汽車發(fā)動機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件之一,是對發(fā)動機(jī)的空氣進(jìn)氣量的準(zhǔn)確測量的器件。在車用空氣流傳感器中，由于熱式流量傳感器具有無機(jī)械傳動，無需對空氣密度和壓力進(jìn)行補(bǔ)償，響應(yīng)速度快，測試靈敏度高，工作可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，熱式空氣流量傳感器發(fā)展非常迅速，且在汽車領(lǐng)域開始得到廣泛的應(yīng)用。

熱式空氣流量計(jì)主要有熱線式空氣流量計(jì)和熱膜式空氣流量計(jì)兩種。

熱線式空氣流量計(jì):在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量直接檢測法中，由于熱線式空氣流量傳感器的輸出直接反映了空氣質(zhì)量流量的大小，無需進(jìn)行空氣密度補(bǔ)償，無運(yùn)動部件，不但工作可靠，而且響應(yīng)快，缺點(diǎn)是在流速分布不均時誤差較大。而且熱線式空氣流量計(jì)由于鉑絲線細(xì)（約為70 u m)，進(jìn)氣通道中氣流變化大，因而鉑絲易斷，現(xiàn)在汽車上應(yīng)用較少。

(2）熱膜式空氣流量計(jì):雖然熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理和熱線式空氣流量計(jì)類似，但由于熱膜式傳感器不使用白金線作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻等用厚膜工藝制作，在同一陶瓷基片上，使發(fā)熱體不直接承受空氣流動所產(chǎn)生的作用力，從而增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，不但使空氣流量計(jì)的可靠性進(jìn)一步提高，也使誤差減小，性能更好，體積少，適合大批量生產(chǎn)，成本低。由以上對比可知選擇熱膜式空氣流量計(jì)更合適。

如圖-1所示是熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，其主要組成有:機(jī)體、設(shè)置在機(jī)體內(nèi)的空氣通道及安裝在空氣通道中的空氣流量傳感器的傳感單元和空氣流量傳感器的驅(qū)動電路,空氣流量傳感器的傳感單元通過螺釘連接在機(jī)體上，包括有安置于空氣通道內(nèi)的傳感頭，傳感頭電信號連接驅(qū)動電路板以及固定傳感頭及其電路板的支撐架。

熱線式空氣流量計(jì)安裝位置:空氣濾清器和節(jié)氣門體之間。

原理：

熱膜式空氣流量傳感器屬于量熱式傳感器，其原理是對傳感器的傳感單元進(jìn)行加熱，由于測量流體的流動導(dǎo)致傳感單元上的熱量會被氣流帶走，通過測量傳感單元的熱損耗來反映氣體的質(zhì)量流量。如下圖-2，下面是一個電橋平衡的電路，R1為鉑金薄膜發(fā)熱電阻，電風(fēng)速吹過R1時，熱量被帶走，溫度下降導(dǎo)致R1阻值下降，為了保持電橋平衡，電路需要加大電流保持R1溫度，導(dǎo)致輸出電壓Ua也升高。

發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的組成：

進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況，提供足夠的干凈新鮮空氣與噴入進(jìn)氣歧管內(nèi)的燃油按一定的比例混合后，供發(fā)動機(jī)燃燒。它由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門體、進(jìn)氣管、進(jìn)氣室、進(jìn)氣歧管、怠速控制閥（IAC）以及各種傳感器、配線、控制氣體量及真空度的軟管組成。

進(jìn)氣系統(tǒng)將一定量的新鮮空氣經(jīng)空氣濾清器和空氣流量計(jì)的測定后，進(jìn)入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣室，然后經(jīng)由每缸的進(jìn)氣歧管被吸入發(fā)動機(jī)燃燒室。流入進(jìn)氣室的空氣量由位于節(jié)氣門體內(nèi)的節(jié)氣門開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定。

由于發(fā)動機(jī)工作在高溫(發(fā)動機(jī)表面溫度可達(dá)150℃、排氣歧管可達(dá)650℃)、振動(加速度30g)、沖擊(加速度50g)、潮濕(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、鹽霧、腐蝕和油泥污染的惡劣環(huán)境中，因此發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標(biāo)要比一般工業(yè)用傳感器高1-2個數(shù)量級，其中最關(guān)鍵的是測量精度和可靠性。否則，由傳感器帶來的測量誤差將最終導(dǎo)致發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)難以正常工作或產(chǎn)生故障。空氣流量傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)為:工作范圍0.11~103立方米/min，工作溫度-40℃~120℃，精度≤2%。

工采傳感器網(wǎng)上有一款采用MEMS技術(shù)的流量芯片傳感器可以很好的作為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量系統(tǒng)中的流量計(jì)核心傳感器。主要參數(shù)性能如下：ISWEEK公司品牌AFE-01的流量芯片，是歐洲原始生產(chǎn)廠家代工的公司。開發(fā)了裝配有流速檢測元件的MEMS流量傳感器。擁有引以為傲的高級別靈敏度，可以精確檢測達(dá)到0.001m/s的氣體流速變化。生產(chǎn)出體積只有5 mm x 3.5 mm x 0.2 mm的芯片。AFE-01流量傳感器由四個鉑薄膜電阻組成，基于流速的函數(shù)，通過了解熱傳遞，可以從維持恒定溫度所需的電壓補(bǔ)償量來確定流速。同時AFE-01流量芯片因?yàn)轶w積小且耐高溫（-20°C~150°C的工作環(huán)境），很好的溫度補(bǔ)償電路，非常適合應(yīng)用在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量計(jì)中使用。

AFE-01具有以下特點(diǎn):

體積非常小，雙流向檢測、檢測小質(zhì)量物體的流動、簡單的信號處理電路和標(biāo)定、完全固定的機(jī)械元件、優(yōu)異的重復(fù)性、優(yōu)異的長期穩(wěn)定性、適用于多種行業(yè)或安裝到不同外殼、最優(yōu)的性價比。如圖：

特性：測量原理：熱量原理
檢測量程：0 ... 50 m/s （以CTA模式的電路為例）
靈敏度：0.001 m/s
精 度：< 2%測量值（取決于電路和標(biāo)定）?
響應(yīng)時間：T63% < 0.5 S?
溫度范圍：-20…… +150 °C
電氣連接：絕緣漆包銅線 (一般長度25 mm)
加熱元件：RH (25°C) = 34Ω± 10%
檢測元件：Rs_i (25°C) = 425Ω±10%
參考元件：RR (25°C) = 710Ω± 10%
供電電壓：一般為 2~5 V（取決于氣體流速）

審核編輯黃宇