空氣流量感測器是測定吸入發動機的空氣流量的感測器。電子控制汽油噴射發動機為了在各種運轉工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發動機的空氣量，以此作為ECU計算控制噴油量的主要依據。如果空氣流量感測器或線路出現故障，ECU得不到正確的進氣量信號，就不能正常地進行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發動機運轉不正常。
基本介紹
- 中文名：渦旋流量計
- 外文名：Vortex flowmeter
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 作用：測定每一瞬間吸入發動機的空氣量
- 示例：卡曼渦旋式空氣流量計
簡介,卡曼渦旋式空氣流量計的結構特點與工作原理,檢測原理,波形檢測,試驗方法,波形結果,
簡介
空氣流量感測器是測定吸入發動機的空氣流量的感測器。電子控制汽油噴射發動機為了在各種運轉工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發動機的空氣量，以此作為ECU計算控制噴油量的主要依據。如果空氣流量感測器或線路出現故障，ECU得不到正確的進氣量信號，就不能正常地進行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發動機運轉不正常。
卡曼渦旋式空氣流量計的結構特點與工作原理
卡曼渦旋式空氣流量計，是在進氣道中安裝渦旋發生管，流經的空氣速度不同，在管的出口端附近產生頻率不同的渦旋，在渦旋附近安裝一金屬薄片。薄片隨渦旋發生振動，就像人的耳膜受聲波的激勵發生振動。薄片上塗有反光材料，對發光二極體發出的光線進行反射，當反射光線經過光電電晶體時產生電脈衝信號。通過計算脈衝的頻率可以知道渦旋的頻率，從而得到空氣的流速。這個過程像人的眼睛，是靠感受光線來獲得信息的。卡曼渦旋空氣流量感測器具有如下特點:精度高、壽命長，可靠性高。
為了克服活門式空氣流量感測器的缺點，即在保證測量精度的前提下，擴展測量範圍，並且取消滑動觸點，開發出小型輕巧的空氣流量感測器，即卡曼渦旋式空氣流量感測器。卡曼渦旋是一種物理現象，渦旋的檢測方法、電子控制電路與檢測精度根本無關，空氣的通路面積與渦旋發生柱的尺寸變化決定檢測精度。又因為這種感測器的輸出的是電子信號頻率。所以向系統的控制電路輸入信號時，可以省去AD轉換器。因此，從本質來看，卡曼渦旋式空氣流量感測器是適用於微機處理的信號。這種感測器因為是檢測體積流量所以不需要對溫度及大氣壓力進行修正。
在進氣管道正中間設有一流線形或三角形的渦流發生器，當空氣流經該渦流發生器時，在其後部的氣流中會不斷產生一列不對稱卻十分規則的被稱為卡曼渦流的空氣渦流。根據卡曼渦流理論，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向移動，其移動的速度與空氣流速成正比，即在單位時間內通過渦流發生器後方某點的旋渦數量與空氣流速成正比。因此，通過測量單位時間內渦流的數量就可計算出空氣流速和流量。
測量單位時間內旋渦數量的方法有反光鏡檢出式和超音波檢出式兩種。反光鏡檢出式卡曼渦旋流量感測器，其內有一隻發光二極體和一隻光敏三極體。發光二極體發出的光束被一片反光鏡反射到光敏三極體上，使光敏三極體導通。反光鏡安裝在一個很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進氣氣流旋渦的壓力作用下產生振動，其振動頻率與單位時間內產生的旋渦數量相同。由於反光鏡隨簧片一同振動，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極體也隨光束以同樣的頻率導通、截止。
超音波檢出式卡曼渦旋式空氣流量感測器在其後半部的兩側有一個超音波發射器和一個超音波接收器。在發動機運轉時，超音波發射器不斷地向超音波接收器發出一定頻率的超音波。當超音波通過進氣氣流到達接收器時，由於受氣流中旋渦的影響，使超音波的相位發生變化。根據接收器測出的相應變化的頻率，計算出單位時間內產生的旋渦的數量，從而求得空氣流速和流量，然後根據該信號確定基準空氣量和基準點火提前。
檢測原理
這種空氣流量感測器的流量檢測的原理:當有卡曼渦旋產生時，就隨著速度及壓力的變化，流量檢測的基本原理就是利用其中速度的變化。空氣流量感測器輸出至控制組件信號波形。信號為方波、數位訊號。進氣量越多，卡曼渦旋的頻率越高，空氣流量感測器輸出信號的頻率就越高.
壓力變化檢測型卡曼渦旋式空氣流量感測器:
渦流是從渦旋發生器兩端交替發生的，因此渦旋發生器的兩端的壓力也是交替變化，這種壓力的變化通過渦流發生器下游側錐型柱上的導壓孔引導到反光鏡腔中，反光鏡腔中的反光鏡是用很細的張緊帶張緊的，所以，張緊帶上出現扭曲與振動，此外，利用板彈簧給張緊帶加上適當的張力，由此，除振動與渦旋壓力之外的壓力變化等難以造成影響，從而可得到穩定的扭轉與振動。
因渦旋出現而形成的壓力經導壓孔到反光鏡腔中，與反射腔中的壓力變化同步、反光鏡在張緊帶上形成扭轉、振動。反光鏡非常輕巧，即使在低流量、壓力變化非常小的狀況下，也會動作。在反光鏡的上部，相應配置有發光二極體與光敏三極體等構成的光感測器，二極體發出的光經反光鏡反射，並射到光敏三極體上時，就會變成電流，經波形電路後輸出。
波形檢測
卡曼渦旋式空氣流量計通常與空氣濾清器組成一體，這種類型常見用在三菱發動機系統中，它的輸出方式是數字式，但它與其它的數字式輸出的空氣流量計不同，大多數數字式輸出的空氣流量計隨空氣流量的改變，輸出頻率將隨之改變，而卡曼渦旋式空氣流量計不僅改變頻率，同時還改變脈衝寬度，通常數字式空氣流量計在空氣流量增大時頻率也隨之增加，在加速時，卡曼渦旋式空氣流量計與其它數字式空氣流量計不同之處在於它不但頻率增加，同時它的脈衝寬度也改變，因為大多數卡曼渦旋式空氣流量計有提供與空氣流量對應的頻率參數，所以測試卡曼渦旋式空氣流量計時，波形圖就十分有用。
試驗方法
起動發動機，試驗不同轉速時的情況，把較多的時間用在測試發動機性能有問題的轉速段內，看示波器;確信在任何給定的運行方式下，波形的重複性和精確性幅值、頻率、形狀脈衝寬度等幾個方面關鍵參數都是不相同的;確信在穩定轉速的空氣流量的情況下，空氣流量計能產生穩定頻率。
波形結果
在大多數情況下，波形的振幅應該滿5V。同時也要按照一致原則看波形的正確形狀，矩形脈衝的方角及垂直沿。
在穩定的空氣流量下流量計產生的頻率也應該是穩定的，無論是什麼樣的值都應該是一致的。當這種型號的空氣流量計工作正常時，脈衝寬度將隨加速的變化而變化，這是為了加速加濃時，能夠向控制電腦提供非同步加濃及額外噴射脈衝信號。所看到的可能的缺陷和不正確的關鍵參量是脈衝寬度縮短，不應該有峰尖以及圓角的產生，這些都會影響發動機性能和造成排放等問題。
