空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)原理
在電子控制燃油噴射裝置上，測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣量的傳感器，即空氣流量傳感器是決定系統(tǒng)控制精度的重要部件之一。當(dāng)規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)的空氣、混合氣的空燃比（A/F）的控制精度為±1.0時(shí)，系統(tǒng)的允許誤差為±6[%]~7[%]，將此允許誤差分配至系統(tǒng)的各構(gòu)成部件上時(shí)，空氣流量傳感器所允許的誤差為±2[%]~3[%]。
汽油發(fā)動(dòng)機(jī)所吸進(jìn)空氣流量的最大值與最小值之比max/min在自然進(jìn)氣系統(tǒng)中為40~50，在帶增壓的系統(tǒng)的中為60~70，在此范圍內(nèi)的，空氣流量傳感器應(yīng)能保持±2~3[%]的測(cè)量精度，電子控制燃油噴射裝置上所用的空氣流量傳感器在很寬的測(cè)定范圍上不僅應(yīng)能保持測(cè)量精度，而且測(cè)量響應(yīng)性也要優(yōu)秀，可測(cè)量脈動(dòng)的空氣流，輸出信號(hào)的處理應(yīng)簡(jiǎn)單。
根據(jù)空氣流量傳感器特征的不同，將燃油控制系統(tǒng)按進(jìn)氣量的計(jì)量方式分為直接測(cè)量進(jìn)氣量的L型控制與間接計(jì)量進(jìn)氣量的D型控制（根據(jù)進(jìn)氣歧管負(fù)壓與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速間接計(jì)量進(jìn)氣量。D型控制方式中的微機(jī)ROM內(nèi)，預(yù)先儲(chǔ)存著以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管內(nèi)的壓力為參數(shù)的的各種狀態(tài)下的進(jìn)氣量，微機(jī)根據(jù)所測(cè)的各運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的進(jìn)氣壓力與轉(zhuǎn)速，參照ROM所記憶的進(jìn)氣量，可以算出燃油量L型控制所用的空氣流量計(jì)與一般工業(yè)流量傳感器基本相同，但它能適應(yīng)汽車(chē)的苛環(huán)境，但對(duì)踏油門(mén)時(shí)出現(xiàn)的流量的急劇變化的響應(yīng)要求及在傳感器前后進(jìn)氣歧管的形狀引起的不均勻氣流中也能高精度檢測(cè)的要求。
最初的電子燃油噴射控制系統(tǒng)的采用的不是微機(jī)。而是模擬電路，那時(shí)采用的是活門(mén)式的空氣流量傳感器，但隨著微機(jī)用于控制燃油噴射，也出現(xiàn)了其他幾種的空氣流量傳感器。
活門(mén)式空氣流量傳感器的的結(jié)構(gòu)。
活門(mén)式空氣流量傳感器裝在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，安裝于空氣濾清器與節(jié)氣門(mén)之間，其功能是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，并把檢測(cè)結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再輸入微機(jī)中。該傳感器是由空氣流量計(jì)與電位計(jì)兩部分組成。
先看空氣流量傳感器的工作過(guò)程。由空氣濾清器吸入的空氣沖向活門(mén)，活門(mén)轉(zhuǎn)到進(jìn)氣量與回位彈簧平衡的位置處停止，也就是說(shuō)，活門(mén)的開(kāi)度與進(jìn)氣量成成正比。在活門(mén)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還裝有電位計(jì)，電位計(jì)的滑動(dòng)臂與活門(mén)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，利用滑動(dòng)電阻的電壓降把測(cè)量片的開(kāi)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后輸入到控制電路中。
卡曼渦旋式空氣流量傳感器
為了克服活門(mén)式空氣流量傳感器的缺點(diǎn)，即在保證測(cè)量精度的前提下，擴(kuò)展測(cè)量范圍，并且取消滑動(dòng)觸點(diǎn)，有開(kāi)發(fā)出小型輕巧的空氣流量傳感器，即卡曼渦旋式空氣流量傳感器?？鼫u旋是一種物理現(xiàn)象，渦旋的檢測(cè)方法、電子控制電路與檢測(cè)精度根本無(wú)關(guān)，空氣的通路面積與渦旋發(fā)生柱的尺寸變化決定檢測(cè)精度。又因?yàn)檫@種傳感器的輸出的是電子信號(hào)（頻率），所以向系統(tǒng)的控制電路輸入信號(hào)時(shí)，可以省去AD轉(zhuǎn)換器。因此，從本質(zhì)來(lái)看，卡曼渦旋式空氣流量傳感器是適用于微機(jī)處理的信號(hào)。這種傳感器有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)試精度高，可以輸出線(xiàn)形信號(hào)，信號(hào)處理簡(jiǎn)單；長(zhǎng)期使用，性能不會(huì)發(fā)生變化；因?yàn)槭菣z測(cè)體積流量所以不需要對(duì)溫度及大氣壓力進(jìn)行修正。
這種空氣流量傳感器的流量檢測(cè)的原理電路如圖，當(dāng)有卡曼渦旋產(chǎn)生時(shí)，就隨著速度及壓力的變化，流量檢測(cè)的基本原理就是利用其中速度的變化。空氣流量傳感器輸出至控制組件的信號(hào)波形如圖。信號(hào)為方波、數(shù)字信號(hào)。進(jìn)氣量越多，卡曼渦旋的頻率越高，空氣流量傳感器輸出信號(hào)的頻率就越高。
溫溫壓補(bǔ)償空氣流量傳感器，主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測(cè)量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測(cè)量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無(wú)可動(dòng)機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長(zhǎng)期穩(wěn)定。本儀表采用壓電應(yīng)力式傳感器，可靠性高，可在-10℃～+300℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，也有數(shù)字脈沖信號(hào)輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的流量。
空氣流量傳感器的最大優(yōu)點(diǎn)是儀表系數(shù)不受測(cè)量介質(zhì)物性的影響，可以由一種典型介質(zhì)推廣到其他介質(zhì)上。但由于液、氣的流速范圍差別很大，導(dǎo)致頻率范圍亦差別很大。處理渦街信號(hào)的放大器電路中，濾波器的通帶不同，電路參數(shù)亦不同，因此，同一電路參數(shù)不能用于測(cè)量不同介質(zhì)。
檢測(cè)原理
野外的架空電線(xiàn)被風(fēng)吹時(shí)會(huì)嗚嗚發(fā)出聲響。風(fēng)速越高聲音頻率越高，這是因?yàn)闅饬髁鬟^(guò)電線(xiàn)后形成渦旋所致，液體、氣體等流體中均會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象，利用這一現(xiàn)象可以制成渦旋式流量傳感器。在管道里設(shè)置柱狀物之后形成兩列渦旋，根據(jù)渦旋出現(xiàn)的頻率就可以測(cè)量流量。因?yàn)闇u旋成兩列平行狀，并且左右交替出現(xiàn)，與街道兩旁的路燈類(lèi)似，所以有渦街之稱(chēng)。因?yàn)檫@種現(xiàn)象首先為卡曼發(fā)現(xiàn)，所以也叫作卡曼渦街超聲波式卡曼渦旋空氣流量傳感器超聲波空氣流量傳感器設(shè)有兩個(gè)進(jìn)氣通道，主通道和旁通道，進(jìn)氣流量的檢測(cè)部分就設(shè)在主通道上，設(shè)置旁通道的目的是為了能夠調(diào)整主通道的流量，以便使主通道的檢測(cè)特性呈理想狀態(tài)。也就是說(shuō)，對(duì)排氣量不同的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變空氣流量傳感器通道截面大小的方法，就可以用一種規(guī)格的空氣流量傳感器來(lái)覆蓋多種發(fā)動(dòng)機(jī)。主通道上的三角柱和數(shù)個(gè)渦旋放大板構(gòu)成卡曼渦旋發(fā)生器。在產(chǎn)生卡曼渦旋處的兩側(cè)，相對(duì)地設(shè)置了屬于電子檢測(cè)裝置的超聲波發(fā)送器和超聲波接受器，也可以把這兩個(gè)部件歸入傳感器，這兩個(gè)電子傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)空氣流量傳感器的控制電路（混合集成電路）整形、放大后成理想波形，再輸入到微機(jī)中。為了利用超聲波檢查渦旋，在渦旋通道的內(nèi)壁上都粘有吸音材料，目的是防止超聲波出現(xiàn)不規(guī)則反射。
壓力變化檢測(cè)型卡曼渦旋式空氣流量傳感器
渦流是從渦旋發(fā)生器兩端交替發(fā)生的，因此渦旋發(fā)生器兩端交替產(chǎn)生的，因此渦旋發(fā)生器的兩端的壓力也是交替變化，這種壓力的變化通過(guò)渦流發(fā)生器下游側(cè)錐型柱上的導(dǎo)壓孔引導(dǎo)到反光鏡腔中，反光鏡腔中的反光鏡是用很細(xì)的張緊帶張緊的，所以，張緊帶上出現(xiàn)扭曲與振動(dòng)，此外，利用板彈簧給張緊帶加上適當(dāng)?shù)膹埩?，由此，除振?dòng)與渦旋壓力之外的壓力變化等難以造成影響，從而可得到穩(wěn)定的扭轉(zhuǎn)與振動(dòng)。
因渦旋出現(xiàn)而形成的壓力經(jīng)導(dǎo)壓孔到反光鏡腔中，與反射腔中的壓力變化同步、反光鏡在張緊帶上形成扭轉(zhuǎn)、振動(dòng)。反光鏡非常輕巧，即使在低流量、壓力變化非常小的狀況下，也會(huì)動(dòng)作。在反光鏡的上部，相應(yīng)配置有發(fā)光二極管與光敏三極管等構(gòu)成的光傳感器，二極管發(fā)出的光經(jīng)反光鏡反射，并射到光敏三極管上時(shí)，就會(huì)變成電流，經(jīng)波形電路后輸出。
