浅谈气体流量传感器的工作原理

    气体流量传感器（热线式空气质量流量）是电喷发动机的重要传感器之一。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元(ECU），作为决定喷油的基本信号之一，是测定吸入发动机的空气流量的传感器。

 

    热线式空气质量流量（MAF）传感器电路由传感器、控制模块及将上述二者连接起来的导线构成。传感器向动力控制模块（ECM）输出直流电压信号，其幅度正比于发动机的进气量。

 

    热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的铂热线（电热丝）、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。

 

    打开点火开关后，铂热线通电并产生热量，当气流通过这根线时，热线的冷却与进气量相应。ECM通过控制流过热线的电流来保持热线温度恒定，这样电流与进气量成比例，而ECM通过检测通电电流就可以测得当前的进气量。

 

    MAF传感器的工作原理示意效果

 

    上图为MAF传感器的工作原理示意效果，在实际空气流量计，铂热线并入了惠斯顿桥式电路。如下图所示。惠斯顿桥式电路具有这样的特性：当沿着对角线的电阻值相等（[Ra+R3]·R1=Rh·R2）时，A点和B点的电位相等。

 

    桥式电路的特性

 

    当热线（Rh）被吸入的空气冷却时，电阻值降低导致A点、B点产生电位差。运算放大器检测到电位差并且施加电压给电路（增加热线（Rh）电流）。这样热线（Rh）温度上升使热线阻值增大，直到A点和B点的电位相等（A、B电压升高）。

 

    通过利用这种桥式电路的特性，空气流量计就可以通过检测B点电压来测量进气量。

 

    放大器的作用是，把大气温度和热线电阻的温度进行比较，然后通过三极管进行调节，使热线电阻的温度保持高于大气温度100℃（由车型而定）的目标。

 

    在气体流量传感器此系统中，由于使用了热敏电阻（Ra），热线（Rh）的温度可持续地保持在比进气温度更高的恒定温度上（一般为100℃，由车型而定）。而且，即使进气温度是变化的，也能将进气的质量精确地测量出，所以ECM就没有必要为了进气温度而来校正燃油喷射时间。

 

    此外，因处于高海拔，空气密度较小，与处于海平面处、相同容积的空气做比较，则其冷却能力也较小。其结果是热线的冷却量降低。既然探测到的进气质量也将降低，所以不须要采用高海拔补偿校正。