第一節(jié)　熱線式空氣流量傳感器

一、熱線式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)與工作原理

1. 熱線式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)

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

主流測(cè)量式的熱線式空氣流量傳感器由鉑金熱線、溫度補(bǔ)償電阻（冷線）、取樣管、控制線路板、防護(hù)網(wǎng)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(nèi)的支承環(huán)上，其阻值隨溫度變化而變化，當(dāng)傳感器工作時(shí)，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(gè)熱線支承環(huán)和兩個(gè)塑料護(hù)套組成，它置于空氣流量傳感器主進(jìn)氣道的中央，兩端有防護(hù)網(wǎng)，防護(hù)網(wǎng)通過(guò)卡箍固定在流量傳感器的殼體上；溫度補(bǔ)償電阻（冷線）安裝在熱線附近，且靠近進(jìn)氣口一側(cè)，當(dāng)傳感器工作時(shí)，控制電路向其提供一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的作用，使進(jìn)氣溫度的變化不會(huì)影響到熱線測(cè)量進(jìn)氣量的精度；控制線路板上插座與發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU相連，用于輸入信號(hào)。

旁通測(cè)量式的熱線式空氣流量傳感器與主流測(cè)量式的熱線式空氣流量傳感器的主要區(qū)別在于，它把鉑金熱線和溫度補(bǔ)償電阻（冷線）安裝在旁通氣道上，且熱線和補(bǔ)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(bǔ)償電阻RK組成了惠斯通電橋。熱線電阻RH放在進(jìn)氣道內(nèi)，當(dāng)進(jìn)氣氣流流經(jīng)它時(shí)，其熱量被流過(guò)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(jìn)行空氣流量測(cè)定的。

混合集成電路A控制熱線溫度，當(dāng)空氣流過(guò)熱線時(shí)，由于空氣帶走熱量使熱線的電阻值發(fā)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(guò)熱線的電流，進(jìn)而使熱線的溫度升高，恢復(fù)原來(lái)的電阻值。根據(jù)這一原理，通過(guò)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(chǎn)生的熱量相等，來(lái)使熱線的溫度和電阻值保持不變。這樣通過(guò)熱線電阻的電流便是空氣流量的單一函數(shù)，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(guò)精密電阻RA產(chǎn)生的電壓降作為輸出信號(hào)輸送給ECU，即可通過(guò)電壓降的大小測(cè)得空氣流量。

精密電阻RA為一個(gè)溫度系數(shù)很低的金屬薄電阻；溫度補(bǔ)償電阻RK用來(lái)對(duì)熱線電阻的溫度進(jìn)行參照，使其溫度差控制在100℃左右，從而提高測(cè)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(shí)間后，熱線表面易被空氣塵埃黏附，其熱輻射能力降低將會(huì)影響傳感器的測(cè)量精度，因此控制電路設(shè)置有“自潔電路”以實(shí)現(xiàn)自潔功能。每當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)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(xù)約1s的時(shí)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(shè)在200℃以上，以便燒掉黏附的污物。