二、新型熱膜式空氣流量傳感器HFM6

1. 結構

熱膜式空氣流量傳感器HFM6主要由下列部件組成：①具有回流識別功能的微型機械式傳感器元件和進氣溫度傳感器；②一個具有數字信號處理功能的傳感器電子單元；③一個數字接口，如圖1-10（a）所示。如圖1-10（b）所示為博世公司上一代空氣流量傳感器HFM5的結構。

空氣流量傳感器的電路和傳感器元件安裝在一個緊湊的塑料外殼上。其傳感器元件伸入測量管路中，測量管路從進氣歧管的氣流中引入一部分氣流并引導其流經傳感器元件。傳感器元件測量這部分氣流中流入及回流的空氣質量。

與以往的型號HFM5相比，新一代空氣流量傳感器的測量管路（又稱旁路通道）在流動性方面進行了優化，如圖1-11所示。

通過阻流邊的構造使其后產生負壓。在這個負壓的作用下，空氣分流被吸入旁路通道，以進行空氣質量測量。慣性較大的污粒跟不上這種快速的運動，通過分離孔被重新導入進氣氣流中。這樣，測量結果不會因污粒而失真，傳感器元件也不會因其而損壞。

傳感器元件上集成有一個熱電阻和兩個熱敏電阻（用作溫度傳感器）R1、R2，如圖1-12所示。這兩個溫度傳感器用來識別空氣的流動方向：吸入的空氣首先經過電阻R1；從關閉的氣門回流的空氣首先經過電阻R2，與熱電阻合用，溫差信號由傳感器電子單元進行處理分析，并傳遞給發動機電控單元，發動機電控單元就可以識別吸入的空氣質量。

在HFM6的傳感器元件上除了有上述熱電阻和熱敏電阻R1、R2，還有一個進氣溫度傳感器，如圖1-13所示，用于測定空氣流量傳感器內部的溫度。

空氣流量傳感器向發動機電控單元傳遞一個包含被測空氣質量的數字信號（頻率信號），如圖1-14所示。發動機電控單元通過周期長度來識別測得的空氣質量。由于數字信息相對于模擬線路連接來說，對干擾不敏感，因此與先前的空氣流量傳感器相比，新一代空氣流量傳感器的信號可以通過數字接口傳遞給發動機電控單元來進行準確、穩定的分析。

2. 工作原理

為保證最佳的空燃比和低水平的燃油消耗，發動機電控單元需要知道到底有多少空氣最終進入發動機氣缸內。空氣流量計為其提供此項信息。

氣門的開關動作會導致進氣歧管內的空氣朝相反的方向流動，帶反向流量識別的熱膜式空氣流量計探測氣流的反向流動，如圖1-15所示，并將此信號發送給發動機控制單元，由此，空氣流量得以精確地測算。

在傳感器元件上，連接熱敏電阻（溫度傳感器）R1、R2和熱電阻（加熱元件）的基板由玻璃膜片組成，如圖1-16所示。之所以使用玻璃，是因為它的導熱性極差。這可以防止熱量從熱電阻由膜片傳給傳感器；如果傳給傳感器將導致測量誤差。

熱電阻負責加熱流經玻璃膜片的空氣。當沒有氣流流過時，熱輻射均勻，且兩個傳感器與熱電阻等距布置，因此能測量到相同的空氣溫度，如圖1-17所示。

在進氣沖程時，氣流經傳感器元件從R1流經R2。氣流使熱敏電阻R1得以冷卻，然后流經加熱元件又重新被加熱，從而使熱敏電阻R2達不到電阻R1那樣的冷卻程度，如圖1-18所示。因此R1的溫度比R2的低。溫差信號發送給電路，從而進氣質量得以計算。

如果氣流反方向流過傳感器元件，則R2溫度受冷卻且下降程度比R1的大。因此，電路能識別出氣流的反向流動，如圖1-19所示。它將從進氣質量中減去這部分反向氣流的質量，并將信號反饋給發動機電控單元。

發動機電控單元由此獲得一個電信號：它能準確標定出實際的空氣質量，并能更準確地標定出噴射的燃油質量。