內(nèi)燃機進氣空氣流量是一個非常重要的測量參數(shù),因為汽油機空燃比的調(diào)節(jié)的方式是采用調(diào)整與進氣量相匹配的噴油量,所以現(xiàn)在電控汽油機噴射系統(tǒng)能否準確的測量發(fā)動機的進氣量，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)動機的動力性、經(jīng)濟性和尾氣排放等性能指標。空氣質(zhì)量流量傳感器是當前汽車發(fā)動機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)動機的空氣進氣量的準確測量的器件。在車用空氣流傳感器中，由于熱式流量傳感器具有無機械傳動，無需對空氣密度和壓力進行補償，響應速度快，測試靈敏度高，工作可靠性高等優(yōu)點。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用。

熱式空氣流量計主要有熱線式空氣流量計和熱膜式空氣流量計兩種。

熱線式空氣流量計:在發(fā)動機進氣量直接檢測法中，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，無需進行空氣密度補償，無運動部件，不但工作可靠，而且響應快，缺點是在流速分布不均時誤差較大。而且熱線式空氣流量計由于鉑絲線細（約為70 u m)，進氣通道中氣流變化大，因而鉑絲易斷，現(xiàn)在汽車上應用較少。

(2）熱膜式空氣流量計:雖然熱膜式空氣流量計的工作原理和熱線式空氣流量計類似，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)熱體的強度，不但使空氣流量計的可靠性進一步提高，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:機體、設(shè)置在機體內(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行加熱，由于測量流體的流動導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，電風速吹過R1時，熱量被帶走，溫度下降導致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，導致輸出電壓Ua也升高。

發(fā)動機進氣系統(tǒng)的組成：

進氣系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機的不同工況，提供足夠的干凈新鮮空氣與噴入進氣歧管內(nèi)的燃油按一定的比例混合后，供發(fā)動機燃燒。它由空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門體、進氣管、進氣室、進氣歧管、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的測定后，進入發(fā)動機進氣室，然后經(jīng)由每缸的進氣歧管被吸入發(fā)動機燃燒室。流入進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)動機轉(zhuǎn)速確定。

由于發(fā)動機工作在高溫(發(fā)動機表面溫度可達150℃、排氣歧管可達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)動機控制系統(tǒng)用傳感器耐惡劣環(huán)境的技術(shù)指標要比一般工業(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致發(fā)動機控制系統(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)動機進氣量系統(tǒng)中的流量計核心傳感器。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償量來確定流速。同時AFE-01流量芯片因為體積小且耐高溫（-20°C~150°C的工作環(huán)境），很好的溫度補償電路，非常適合應用在發(fā)動機進氣流量計中使用。

AFE-01具有以下特點:

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定、完全固定的機械元件、優(yōu)異的重復性、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（取決于電路和標定）?
響應時間：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