熱絲式與熱膜式空氣流量傳感器是一種借鑒日常生活中使用的電吹風(fēng)機(jī)的工作原理而開發(fā)研制的檢測吸入發(fā)動機(jī)空氣的質(zhì)量流量傳感器。熱絲式空氣流量傳感器的發(fā)熱元件是鉑金屬絲，熱膜式空氣流量傳感器的發(fā)熱元件是鉑金屬膜，鉑金屬發(fā)熱元件的響應(yīng)速度很快，能在幾毫秒內(nèi)反映出空氣流量的變化，因此測量精度不受進(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(shí)最為明顯)。此外，它還具有進(jìn)氣阻力小、無磨損部件等優(yōu)點(diǎn)，因此目前大多數(shù)中高檔轎車都采用了這種傳感器。如博世LH型燃油噴射系統(tǒng)、通用別克(Buick)、尼桑千里馬(MAXIMA)、尼桑風(fēng)度(CEFIRO)、瑞典沃爾沃(VOLVO)等轎車采用了熱絲式空氣流量傳感器；馬自達(dá)(MAZDA)626、捷達(dá)都市先鋒(GETI`A AT)、新捷達(dá)王(GETIA GTX)、捷達(dá)前衛(wèi)(GETIYAGIX)、紅旗CA7220E和桑塔納時(shí)代超人(SANTA-NA2000GSI)等型轎車采用了熱膜式空氣流量傳感器。

熱絲式與熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

熱絲式空氣流量傳感器由殼體、熱線、溫度傳感器、控制電路板、金屬防護(hù)網(wǎng)等構(gòu)成。根據(jù)熱線在殼體內(nèi)安裝的部位不同，可分為主流測量式和旁通測量式兩種結(jié)構(gòu)形式。熱絲測量式傳感器殼體兩端設(shè)置有與進(jìn)氣道相連接的圓形連接接頭，空氣入口和出口都設(shè)有防止傳感器受到機(jī)械損傷的防護(hù)網(wǎng)。傳感器入口與空氣濾清器一端的進(jìn)氣管連接，出口與節(jié)流閥體一端的進(jìn)氣管連接。傳感器內(nèi)部套裝有一個(gè)取樣管，取樣管中設(shè)有一根直徑很小(約70μm)的鉑金屬絲作為發(fā)熱元件，并制作成Ⅱ形張緊在取樣管內(nèi)。傳感器工作時(shí)，鉑金屬絲將被控制電路提供的電流加熱到高于進(jìn)氣溫度120℃：，因此稱之為熱絲。由于進(jìn)氣溫度變化會使熱絲的溫度發(fā)生變化而影響進(jìn)氣量的測量精度，因此在熱絲附近的氣流上游設(shè)有溫度補(bǔ)償電阻絲。早期制作的流量傳感器采用鉑金屬絲制作溫度補(bǔ)償電阻絲，該電阻絲靠近進(jìn)氣口一側(cè)，因此稱之為冷絲，由于電阻絲在使用中容易折斷而導(dǎo)致傳感器報(bào)廢，因此目前大多數(shù)都采用在氧化鋁陶瓷基片上印制鉑膜電阻絲。該溫度補(bǔ)償電阻絲相當(dāng)于一個(gè)進(jìn)氣溫度傳感器，其電阻值隨進(jìn)氣溫度變化而變化。當(dāng)傳感器工作時(shí)，控制電路提供的電流將使溫度補(bǔ)償電阻的溫度始終低于發(fā)熱元件的溫度120℃。這樣溫度補(bǔ)償電阻的溫度起到一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)的作用，使進(jìn)氣溫度的變化不致于影響發(fā)熱元件測量進(jìn)氣量的精度。

熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

熱膜式空氣流量傳感器是熱絲式傳感器的改進(jìn)產(chǎn)品，其發(fā)熱元件采用平面形鉑金屬膜電阻器，故稱為熱膜電阻。熱膜電阻的制作方法是：首先在氧化鋁陶瓷基片上采用蒸發(fā)工藝沉積鉑金屬薄膜，然后通過光刻工藝制作成梳狀圖形電阻，將電阻值調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)要求的阻值后，在其表面覆蓋一層絕緣保護(hù)膜，再引出電極引線即制成。

在傳感器內(nèi)部的進(jìn)氣通道上設(shè)有一個(gè)矩形護(hù)套(相當(dāng)于取樣管)，熱膜電阻設(shè)在護(hù)套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上而影響測量精度，在護(hù)套的空氣人口一側(cè)設(shè)有空氣過濾層，用以過濾空氣中的污物。為了防止進(jìn)氣溫度變化使測量精度受到影響，在熱膜電阻附近的氣流上游設(shè)有鉑金屬膜式溫度補(bǔ)償電阻。溫度補(bǔ)償電阻和熱膜電阻與傳感器內(nèi)部控制電路連接，控制電路與線束連接器插座連接，線束插座設(shè)在傳感器殼體中部。與熱絲式流量傳感器相比，熱膜電阻的阻值較大，所以消耗電流較小，使用壽命較長。但是，由于其發(fā)熱元件表面制作有一層絕緣保護(hù)薄膜，存在輻射熱傳導(dǎo)作用，因此響應(yīng)特性稍差。

熱絲式與熱膜式空氣流量傳感器測量原理

熱絲式空氣流量傳感器的工作原理：在空氣通道中放置熱絲電阻RB。，通電后使電熱體保持一定的溫度，空氣流過時(shí)，電熱體的熱量被帶走，其溫度會下降。電熱體周圍通過的空氣流量增大，被帶走的熱量也隨之增加。熱絲式空氣流量傳感器就是利用熱絲與空氣之間的這種熱傳遞現(xiàn)象進(jìn)行空氣質(zhì)量流量測量的。其工作原理是將熱絲溫度與吸入空氣溫度之差保持在100℃，熱絲溫度由混合集成電路A控制。當(dāng)空氣質(zhì)量流量增加時(shí)，由于空氣帶走的熱量增多，為保持熱絲溫度，混合集成電路使熱絲通過的電流增大；反之，則減小。這一根據(jù)空氣質(zhì)量流量大小而變化的電流，在輸出端變成了電壓的變化。該電壓信號和轉(zhuǎn)速信號同時(shí)作為主要的控制參數(shù)輸入ECU。

熱絲式空氣流量傳感器在使用一段時(shí)間后，由于熱絲表面受空氣塵埃沾污，其熱輻射能力降低將會影響傳感器的測量精度，因此控制電路中設(shè)計(jì)有“自潔電路”來實(shí)現(xiàn)自潔功能。每當(dāng)ECU接收到發(fā)動機(jī)熄火的信號時(shí)，ECU將控制自潔電路接通，將熱絲加熱到1000℃，并持續(xù)1s，使沾附在熱絲上的塵埃燒掉。另一種防止熱絲沾污的方法是，提高熱絲的保持溫度，一般將保持溫度設(shè)定在200℃以上，以便燒掉沾附的污物。熱膜式傳感器鉑金屬膜的面積比熱絲的表面積大得多，且覆蓋有一層絕緣保護(hù)膜，因此不會因沾污污物而影響測量精度。

熱膜式空氣流量傳感器的工作原理：熱膜式空氣流量傳感器的工作原理與熱線式空氣流量傳感器的工作原理基本相同，只是將發(fā)熱體由熱絲改為熱膜。這種結(jié)構(gòu)可使發(fā)熱體不直接承受空氣流所產(chǎn)生的壓力，增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，提高了空氣流量傳感器的可靠性。本文源自澤天傳感，轉(zhuǎn)載請保留出處。