1 引言
在電控發動機正常運轉時,發動機ECU根據空氣流量計測得的空氣質量信號,計算出與之相適應的基本噴油量,再綜合冷卻水溫、曲軸轉速、節氣門位置、氧傳感器等信號進行噴油量修正,達到精確控制空燃比的目的。現在多數汽車使用熱式空氣流量計,很多技術人員是對熱式空氣流量計的檢測及數據流分析較熟悉,但對它的具體工作原理及實際組成電路認識模糊,一知半解。本文著重分析熱式空氣流量測量電路并進行實車檢測。
2 質量空氣流量計測量原理
設電源負極接地端電位為0,點電位即為電阻兩端的電壓,b點電位即為電阻兩端的電壓,由歐姆定律得:
要使a、b兩點電位相等須有對角電阻乘積相等。式（3）就為惠斯頓電橋平衡公式。由式（3）可知任一電阻發生變化都將會打破電橋平衡狀態,a、b兩點間產生電位差,即圖1中的電壓表將有讀數。
熱式空氣流量計的測量電路正是基于上述電橋原理,假設熱式電阻置于發動機進氣道中時,當有氣流吹過,熱量被帶走,溫度下降,設計時采用正溫度系數電阻（PTC）,所以電阻值也隨之下降,由式（3）可知此時電橋平衡破壞,要使電橋恢復平衡,需要加大電流,提高的溫度,使阻值上升,以達到新的平衡。此時電流作用在與同一支路的上,電流增大引起兩端的電壓升高,即升高。兩端的電壓為熱式空氣計的輸出信號。這種以保證熱式電阻阻值恒定（即熱式電阻溫度與環境溫度之差一定）的控制方法稱為恒溫反饋控制[2]。
由上述分析可知,當空氣流量變化引起電橋平衡破壞時,電橋要重新平衡,需要調整電流,控制的溫度．以達到新的平衡。眾多汽車電路資料都沒有說明電橋平衡破壞的檢測電路及控制熱式電阻電流增減的反饋電路。讓眾多技術人員一知半解,原理含糊不清。
3 空氣流量計實際測量電路分析
圖2為恒溫反饋控制空氣流量計詳細電路圖。注意到空氣流量計12V電源并不是直接加到電橋上的,這是很多技術人員及參考資料的一個誤區。若電源直接加到電橋兩端,那么將無法控制通過熱式電阻的電流,電橋平衡破壞后將無法再次平衡。
具體測量電路由以下幾部分組成[4]:
3.1 電橋電路
如圖2中部方框所示,將圖1中變成實際測量用的熱絲電阻便組成空氣流量計中實際使用的電橋電路。
3.2 反饋控制電路
當空氣吹過熱絲引起阻值改變時,電橋失衡。放大器用來檢測a、b兩點電位差。組成整個電流反饋控制電路。即當檢測到時,反饋控制電路隨時增加或減小通過熱線的電流,使電橋恢復平衡。如圖2中左框所示。
3.3 信號輸出電路
如圖2中右框所示。取熱線同一支路的電阻兩端的電壓為輸出信號。當通過電流變化時,兩端的電壓也隨之變化,取為流量輸出電壓信號。
3.4 空氣流量計的溫度補償
注意到熱線電阻是正溫度系數的溫敏電阻,當空氣溫度變化時其阻值也會變化,將導致無空氣吹過時電橋也會隨氣溫本身變化失去平衡,造成測量誤差。若在熱線相對的橋臂上接入相同正溫度系數的電阻,當氣溫變化時,a、b兩點的電壓同增同減,兩點電位差將保持不變。由組成溫度補償橋臂。
4 空氣流量計的實車檢測
以一汽豐田COROLLA轎車為例進行實車檢測。圖3為COROLLA空氣流量計端子圖,該有源流量計有5個端子,同時集成進氣溫度傳感器THA端子。空氣流量計為日本DENSO生產,安裝位置如圖4所示。
使用BOSCH-FSA 740發動機測試系統,該系統擁有的MTM發動機分析能力。檢測時用合適的跨接線分別接入VG和E2G兩端子中取空氣流量信號。
使用軟件示波器功能測得COROLLA轎車怠速850時,流量信號為1.34V,如圖5中所示。
踩下加速踏板,轉速為4000時,流量信號為2.3V。如圖6所示。
5 結束語
本文詳細分析熱式空氣流量計的具體工作原理,首先介紹了惠斯頓電橋的工作原理以及在熱式空氣流量計上的應用,重點分析了熱式空氣流量計的實際測量電路,同時對溫度補償問題進行了適當說明,最后介紹了CORALLA轎車的空氣流量計,利用BOSCH-FSA740發動機性能分析儀對其進行檢測,得出了不同轉速下的輸出信號電壓。熱式空氣流量計的測量電路可為技術人員提供有益的參考,走出電路分析誤區。
