第一節　熱線式空氣流量傳感器

一、熱線式空氣流量傳感器結構與工作原理

1. 熱線式空氣流量傳感器結構

熱線式空氣流量傳感器按其測量元件（鉑金熱線）安裝位置的不同可分為主流測量式和旁通測量式兩種，如圖1-1、圖1-2所示。

主流測量式的熱線式空氣流量傳感器由鉑金熱線、溫度補償電阻（冷線）、取樣管、控制線路板、防護網及連接器組成。鉑金熱線是一根直徑約為0.07mm的鉑金絲，它裝在取樣管內的支承環上，其阻值隨溫度變化而變化，當傳感器工作時，它能被控制電路提供的電流加熱到120℃左右，因此稱為熱線；取樣管由一個熱線支承環和兩個塑料護套組成，它置于空氣流量傳感器主進氣道的中央，兩端有防護網，防護網通過卡箍固定在流量傳感器的殼體上；溫度補償電阻（冷線）安裝在熱線附近，且靠近進氣口一側，當傳感器工作時，控制電路向其提供一個電流使其溫度始終低于熱線溫度100℃，這樣冷線溫度可以起到參考標準的作用，使進氣溫度的變化不會影響到熱線測量進氣量的精度；控制線路板上插座與發動機的ECU相連，用于輸入信號。

旁通測量式的熱線式空氣流量傳感器與主流測量式的熱線式空氣流量傳感器的主要區別在于，它把鉑金熱線和溫度補償電阻（冷線）安裝在旁通氣道上，且熱線和補償電阻用鉑絲纏繞在陶瓷螺旋管上。

2. 熱線式空氣流量傳感器工作原理

熱線式空氣流量傳感器的工作原理如圖1-3所示。安裝在控制電路板上的精密電阻RA、電橋電阻RB、熱線電阻RH及溫度補償電阻RK組成了惠斯通電橋。熱線電阻RH放在進氣道內，當進氣氣流流經它時，其熱量被流過的空氣吸收，使熱線變冷，且空氣流量增大被帶走的熱量也增加，熱線式空氣流量傳感器就是利用熱線與空氣之間的這種熱傳遞進行空氣流量測定的。

混合集成電路A控制熱線溫度，當空氣流過熱線時，由于空氣帶走熱量使熱線的電阻值發生變化，從而使惠斯通電橋失去平衡。為了保持該電橋的平衡，必須提高電壓，加大通過熱線的電流，進而使熱線的溫度升高，恢復原來的電阻值。根據這一原理，通過控制電路，改變惠斯通電橋的電壓和電流，使熱線損失的熱量與電流加熱熱線產生的熱量相等，來使熱線的溫度和電阻值保持不變。這樣通過熱線電阻的電流便是空氣流量的單一函數，即熱線電流隨空氣流量的增大而增大，隨空氣流量的減小而減小。加熱電流通過精密電阻RA產生的電壓降作為輸出信號輸送給ECU，即可通過電壓降的大小測得空氣流量。

精密電阻RA為一個溫度系數很低的金屬薄電阻；溫度補償電阻RK用來對熱線電阻的溫度進行參照，使其溫度差控制在100℃左右，從而提高測量精度。RK與電橋電阻RB的阻值都較高，這樣能減少電能的損耗。

熱線式空氣流量傳感器由于熱線表面與空氣直接接觸，在使用一段時間后，熱線表面易被空氣塵埃黏附，其熱輻射能力降低將會影響傳感器的測量精度，因此控制電路設置有“自潔電路”以實現自潔功能。每當發動機熄火后，ECU將控制自潔電路接通，將熱線加熱到1000℃左右，并持續約1s的時間，從而將黏附在熱線上的塵埃燒掉。另一種防止熱線被污物黏附的方法是將熱線的保持溫度提高，一般保持溫度設在200℃以上，以便燒掉黏附的污物。