摘要：为详细分析热式空气流量计的具体工作原理，先介绍了惠斯顿电桥的工作原理及在热式空气流量计上的应用，重点分析了热式空气流量计的实际测量电路并对温度补偿进行了适当说明，后介绍了CORAlIA轿车的空气流量计，利用BOSCHFSA740发动机性能分析仪对其进行检测，得出了不同转速下的信号电压。
1 引言
在电控发动机正常运转时发动机ECU根据空气流量计测得的空气质量信号计算出与之相适应的基本喷油量再综合冷却水温、曲轴转速、节气门位置、氧传感器等信号进行喷油量修正达到控制空燃比的目的。现在多数汽车使用热式空气流量计很多技术人员是对热式空气流量计的检测及数据流分析较熟悉但对它的具体工作原理及实际组成电路认识模糊一知半解。本文着重分析热式空气流量测量电路并进行实车检测。
2 质量空气流量计测量原理
设电源
负极接地端电位为0
点电位即为电阻
两端的电压b点电位即为电阻
两端的电压由欧姆定律得:
要使a、b两点电位相等须有对角电阻乘积相等。式(3)就为惠斯顿电桥平衡公式。由式(3)可知任一电阻发生变化都将会打破电桥平衡状态a、b两点间产生电位差即图1中的电压表将有读数。
热式空气流量计的测量电路正是基于上述电桥原理假设热式电阻
置于发动机进气道中时当有气流吹过
热量被带走
温度下降设计时
采用正温度系数电阻(PTC)所以
电阻值也随之下降由式(3)可知此时电桥平衡破坏要使电桥恢复平衡需要加大电流提高
的温度使
阻值上升以达到新的平衡。此时电流作用在与
同一支路的
上电流增大引起
两端的电压升高即
升高。
两端的电压
为热式空气计的输出信号。这种以保证热式电阻阻值恒定(即热式电阻温度与环境温度之差一定)的控制方法称为恒温反馈控制[2]。
由上述分析可知当空气流量变化引起电桥平衡破坏时电桥要重新平衡需要调整电流控制
的温度．以达到新的平衡。众多汽车电路资料都没有说明电桥平衡破坏的检测电路及控制热式电阻电流增减的反馈电路。让众多技术人员一知半解原理含糊不清。
3 空气流量计实际测量电路分析
图2为恒温反馈控制空气流量计详细电路图。注意到空气流量计12V电源并不是直接加到电桥上的这是很多技术人员及参考资料的一个误区。若电源直接加到电桥两端那么将无法控制通过热式电阻的电流电桥平衡破坏后将无法再次平衡。
具体测量电路由以下几部分组成[4]:
3.1 电桥电路
如图2中部方框所示将图1中变成实际测量用的热丝电阻
便组成空气流量计中实际使用的电桥电路。
3.2 反馈控制电路
当空气吹过热丝
引起阻值改变时电桥失衡。放大器
用来检测a、b两点电位差。
组成整个电流反馈控制电路。即当检测到
时反馈控制电路随时增加或减小通过热线的电流使电桥恢复平衡。如图2中左框所示。
3.3 信号输出电路
如图2中右框所示。取热线同一支路的电阻
两端的电压为输出信号。当通过
电流变化时
两端的电压也随之变化取为流量输出电压信号。
3.4 空气流量计的温度补偿
注意到热线电阻是正温度系数的温敏电阻当空气温度变化时其阻值也会变化将导致无空气吹过时电桥也会随气温本身变化失去平衡造成测量误差。若在热线相对的桥臂上接入相同正温度系数的电阻
当气温变化时a、b两点的电压同增同减两点电位差将保持
不变。由
组成温度补偿桥臂。
4 空气流量计的实车检测
以一汽丰田COROLLA轿车为例进行实车检测。图3为COROLLA空气流量计端子图该有源流量计有5个端子同时集成进气温度传感器THA端子。空气流量计为日本DENSO生产安装位置如图4所示。
使用BOSCH-FSA 740发动机测试系统该系统拥有的MTM发动机分析能力。检测时用合适的跨接线分别接入VG和E2G两端子中取空气流量信号。
使用软件示波器功能测得COROLLA轿车怠速850时流量信号为1.34V如图5中所示。
踩下加速踏板转速为4000时流量信号为2.3V。如图6所示。
5 结束语
本文详细分析热式空气流量计的具体工作原理首先介绍了惠斯顿电桥的工作原理以及在热式空气流量计上的应用重点分析了热式空气流量计的实际测量电路同时对温度补偿问题进行了适当说明后介绍了CORALLA轿车的空气流量计利用BOSCH-FSA740发动机性能分析仪对其进行检测得出了不同转速下的输出信号电压。热式空气流量计的测量电路可为技术人员提供有益的参考走出电路分析误区。
