进气系统的功能及组成空气流量计

一、进气系统的功能

进气系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。

二、进气系统的组成

进气系统主要由空气滤清器、空气流量计或进气压力传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、进气枝管、怠速阀、节气门等组成。

三、空气流量计的作用

空气流量计安装在空气滤清器和节气门体之间，在L型燃油喷射系统中，它的主要作用是单位时间内吸入受动机气缸的空气量转换成电信号送至ECU,作为决定喷油量和点火正时的基本信号之一。

四、空气流量计的种类

目前汽车上所用的空气流量计，主要有卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计等种。

五、空气流量计的构造和工作原理

1.热线式空气流量计

热线式空气流量计构造。

热线式空气流量计工作原理如图2-3-3所示，用铂丝制成的热线电阻RH和温度补偿电阻Rx均置于空气通道中的气管内，与RA、Ra共同构成桥式电路。RH、Rx阻值均随温度变化，当空气流动时会带走热线电阻RH上的热量，使电桥失去平衡，混合集成电路A使流经Ru的电流加大，这一过程反应为精密电阻RA的压降变化，并且该电压信号作为热线式空气流量计的输出电信号送往ECU。设Rk为定值，则当空气温度为常数时，流过RH的空气越多，带走RH的热量越多，混合集成电路使Ru通过的电流IH越大，ECU则通过接收到的电压信号调节喷油量，以满足相应情况的混合气浓度要求。若空气温度下降，则会出现与前述情况流量相同的空气流经R时带走了更多的热量，要恢复R的温度，就需要使IH更大，这会造成ECU的误判。如果ECU由此判定空气流量大于前述情况，并供给相应的油量，将造成混合气体过稀。由于这种影响，Rk也被设计成热敏电阻，在空气温度变化时，Rx也随之变化，起到温度补偿作用。而混合集成电路A对IH的调节总是使热线温度与吸人的空气温度保持100℃的温差，从而消除空气温度的影响，使热线电流IH成为空气流量的单一函数。

热线式空气流量计长期使用后，会在热线上积累杂质，为了消除使用中电热线上附着的胶质积炭对测量精度的影响，为此在流量计上采用烧净措施解决这个问题。每当发动机熄火时(或启动时),ECU自动接通空气流量计壳体内的电子电路，加热热线，使其温度在1s内升高1000℃。由于烧净温度必须非常精确，因此在发动机熄火4s后，该电路才被接通。

由于热线式空气流量计测量的是进气质量流量，它已把空气密度、海拔高度等影响考虑在内，因此可以得到非常精确的空气流量信号。

2.热膜式空气流量计

热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计完全相同。只不过热线电阻用铂薄膜制成，且将热膜电阻、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶瓷片上。空气质量的大小由热膜将其转换为电压信号传送给ECU。此种空气流量计制造成本低，且使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，提高了寿命。

3.卡门旋涡式空气流量计

卡门旋涡式空气流量计工作原理如下：当空气流经涡流发生器时，在涡流发生器后面会产生两列并排的涡流(卡门涡流)。

卡门旋涡的频率f与空气流速v有如下关系：

f=St(υ/d)

式中：d——涡流发生器的外径；

 St——斯特罗巴尔系数。

合理地设计进气通道的截面积和涡流发生器的尺寸，可使发动机进气流速范围的St为一常数。这样，只要测出卡门旋涡的频率f，从而可以测量出空气的流量。

根据卡门旋涡式空气流量计的结构按照旋涡数的检测方式不同，可以分为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计和超声波检出方式卡门旋涡式空气流量计两种。

1)反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计

此种空气计量计由反光镜片、发光二极管、光电管、涡流发生器、控制电路等组成。当空气流过发生器时其两侧由于产生卡门涡流，空气压力会发生变化，用导压孔将涡流发生器产生的变化引向用薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动将发光二极管照射的光反射给光电管，振动光速在光电管中产生基极电流，使该管断续的导通或截止，产生与旋涡频率相对应的电信号，进气量愈大，脉冲信号的频率愈高，进气量愈小，脉冲信号频率愈低。经整形后送给发动机ECU。ECU根据该脉冲信号的频率，检测进气量(当然也要经过进气温度修正)和基本点火提前角。

2)超声波检出方式卡门旋涡式空气流量计

它由整流器、涡流发生器、信号发射器、超声波发生器、超声波接收器控制电路组成。利用卡尔曼旋涡会引起空气疏密变化，用超声波发生器发出超声波，并通过发生器向旋涡的垂直方向发射超声波。当有涡流产生时，涡流使超声波失去部分信号，另一侧的超声波接收器接收到随空气疏密变化而变化的超声波，经信号处理电路处理与整形后，便产生了与旋涡频率相对应的矩形脉冲信号。将此信号提供给发动机ECU。

由于卡门旋涡式空气流量计，没有可动部件，反应灵敏，测量精度高，所以现在被广泛采用。在空气流量计内均装有进气温度传感器，以便对随气温而变化的空气密度进行修正，从而正确计算出进气的质量流量。