什么是空气流量计

据小编了解空气流量计应用及其广泛，而空气流量计也有好多类。有光学式卡门旋涡空气流量计、叶片式空气流量计、超声波式卡门旋涡空气流量计、热线式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热膜式空气流量计、靶式空气流量计等。那么接下来就给大家讲讲空气流量计吧！
 

光学式卡门旋涡空气流量计

在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。

叶片式空气流量计
 
空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大，响应较慢且体积较大

超声波式卡门旋涡空气流量计

在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。因卡门涡流对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚而产生相位差。对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号。
 
热线式空气流量计工作原理
 
当无空气流动时，电桥处于平衡状态，控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH；当有空气流动时，由于RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值发生变化，电桥失去平衡，如果保持热线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值，就必须增加流过热线电阻的电流IH。因此，热线电流IH就是空气质量流量的函数。

卡门旋涡式空气流量计

所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡

热膜式空气流量计

热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。所不同的是：热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。
 
靶式空气流量计
 
当空气在测量管中流动时，因其自身的动能与靶片产生压差，而产生对靶片的作用力，使靶片产生微量的位移，其作用力的大小与介质流速的平方成正比，其数学公式：

F = Cd•A•ρ•V2/2
F:靶片所受的作用力
Cd：流体阻力系数
A：靶片对测量管轴向投影面积
ρ：工况下介质密度
V：空气在测量管中的特征流速
 
靶片所受的作用力，经靶杆传递使传感器的弹性体产生微量变化，经过电路转换，输出相应的电信号。

一．各种空气流量计基本结构及性能特点

随着对发动机汽车尾气排放要求的提高，越来越多的发动机采用精密的空气计量传感器计量进入发动机的空气量，发动机ECU根据空气计量传感器信号初步设定基本供油量，以满足发动机各种工况空燃比，进而保证发动机各种工况对混合气的要求。空气计量传感器按测量空气流量的方法可分为两种：①直接测量方法传感器——空气流量计。②间接测量方法传感器——进气歧管压力传感器(负压传感器)。

直接测量方法传感器按其测量信号转化形式又可分为3种。

(1)卡尔曼涡流式空气流量计。它是通过采集涡流频率完成空气流速测量，主要是通过光电(如丰田车型)和超声波采集(如韩国现代、日本三菱等)进气涡流，具有进气阻力小、计量准确的特点，但因其结构复杂、不耐振动且造价高，现已逐步被热线式空气流量计取代。

(2)机械式空气流量计，即可动叶片式空气流量计。其特点是将燃油泵控制开关、空气温度传感器、CO调节器及空气流量计等功能融为一体，结构较复杂，但精度较高。不过由于叶片具有弹簧阻力增加了进气阻力，使它对发动机在急加速时的响应不够理想，故现在很少使用。
 
(3)热线式空气流量计。热线式空气流量计按其热线形又分为3种。

①热丝式——将加热丝均匀分布在计量通道内。热丝式空气流量计(图1)精度高、分布均匀，可精确计量空气量，但由于热丝很细(0．01~0．05mm)且暴露在空气中，在空气高速流动时，空气中的沙粒很容易击断热丝。

②热膜式——将加热丝印刷在一块线路板上，并将线路板固定在空气通道中间。由于热丝被固定且受到保护膜的保护，寿命提高，但由于保护膜热传导较差，影响计量精度。

③热阻式——将加热丝绕成线圈形式固定在石英玻璃管内或暴露在空气通道内。由于热阻式空气流量计热丝被固定，故热线寿命延长，但由于热阻面积很小，只能部分采空气流量，要求空气通道内空气流速均匀，所以常在进气侧安装梳流格栅。

由于热膜式和热阻式空气流量计均是部分采集空气计量空气量，故精度较热丝式较差。另外，热丝式、热膜式和热阻式空气流量计还都易受空气中水分及灰尘的污染，所以在控制电路上都做了专门的设计，每次打开点火开关或关闭点火开关后，流量计中的热丝会由电路提供瞬时大电流加热，使热丝瞬间产生高温(700-1 000℃)，烧掉污染在热丝、热膜或热阻表面的杂质，保持空气流量计量精度。

二、空气流量ff常见故障分析

1．叶片式空气流量计故障分析

(1)叶片式空气流量计断线故障

叶片式空气流量计断线后，发动机一般存有故障码，内容多为下列几种。

①地线断路。由于地线断路，造成空气流量计输出电压保持在最高，空气温度传感器也保持在输出电压最高，电脑供油过量，CO排放超标，发动机运转时冒黑烟o

②供电火线断路。由于供电火线断路，空气流量计始终保持输出电压最低，发动机怠速可以运转，最高空转转速低于2 500r／min，加速无力o

③参考电压线断路。由于参考电压线断路，使空气流量计输出电压偏高，发动机排放C0严重超标。

④燃油泵开关损坏或开路。发动机起动时燃油泵供油，起动后，燃油泵继电器不工作，发动机熄火。

(2)叶片式空气流量计调整故障

叶片式空气流量计应保持叶片及滑道的清洁。在调整时，通过调节空气旁通道的开度即可调节发动机CO排放当确认进气无漏气及叶片无卡滞现象时，调节CO以满足怠速尾气排放要求。

(3)空气流量计与节气门体连接胶管不密封故障

叶片式空气流量计集燃油泵开关、空气温度传感器和C0调节等功用于一体，所以空气流量计与节气门体连接用胶管的良’好密封是保证正确计算进气量工作的必要条件，一旦胶管密封不严或损坏，常会造成以下故障。

发动机冷起动能着车，热机后怠速熄火；发动机热起动着车后，怠速迅速熄火；发动机起动着车，怠速抖动，挂挡时熄火(自动变速器)；发动机怠速正常(经调CO装置)，加速时混合气过稀产生回火。

2．卡尔曼涡流式空气流量计故障分析

卡尔曼涡流式空气流量计是将经过传感器上端集成电路处理后的信号传送给电脑，一般是以频率输出，故测量输出电压一般为2，2-2，8V。当空气流量变化时，电压始终不变，而输出的脉冲频率发生变化，因此不能根据测量电压高低确定流量变化。

此种空气流量计一般应注意以下•2项 的检查

(1)检查进气通道清洁及梳流格栅清洁性。空气通道及梳流格栅不清洁将直接影响空气流动的平稳性，特别是在发动机高速运转时，这些污染将造成空气产生振动而被记作流量信号，从而影响空气流量计精度。

(2)检查线路电压——I供电电压4，5-5，5V，信号电压2，2-2，8V，空气温度传感器开路时5V，短路时0，1Vo

3．热线式空气流量计故障分析

热线式空气流量计计量方式主要以空气质量为主，一般不受进气温度影响。另外，由于它在开机和关机时需要自清洁，供电电压一般为12V，信号参考电压为5V，输出信号电压为0，3,-,4，5Vo

由于现代电控发动机ECU具备自学习和记忆功能，能对空气流量计的污染情况进行记忆修正(用输入值反馈信号修正)。因此在对系统进行检测时，要注意检查空气流量数据变化情况，因为进气道漏气及节气门脏污将造成空气流量计数据失准，时常也会记忆故障码，所以不能简1{单凭故障码判断空气流量计是否损坏。

(1)空气流量计进气梳流格栅故障

很多维修人员一般认为热线式空气流量计有了自洁功能后，热线部分便不易被污染，应该说这个观点是不对的。原因在于，曲轴箱蒸气及空气滤芯若过脏，空气流量计格栅也易受到污染(图3)。由于热阻式空气流量计是取中间部分空气进行采样计算，所以就要求进入空气流量计通道内空气须均匀。而当格栅过脏时，因空气在高速流动时产生扰流，空气不能被准确计量，从而导致发动机加速时混合空气过稀产生回火现象。这种情况下就需要正确清洁空气流量计格栅。

总之，当电脑报空气流量计故障后，不能单一用更换的方法进行简单处理。要进行分析，找出影响空气流量计失准的原因，才能彻底解决故障，否则故障还会再次发生，造成返修事故。

(2)节气门过脏，气缸及气门严重积I炭造成发动机ECU记忆空气流量计故障I及氧传感器故障，这个故障在大众系列I车系较多(捷达、桑塔纳和奥迪等)。

之所以这样，是因为节气门过脏后I直接影响了进气通道的截面积，从而使I进气量减少。为了稳定发动机怠速转速，L电脑只能将电动节气门开度调大，以满足发动机怠速工况下对空气量的需求。电脑一方面接收来自空气流量计的进气量信号，一方面通过节气门开度与发动机转速来判断空气流量计准确程度，当2个计算差值超过预设值时，判断为流量计失准，便报空气流量计超值。当节气门严重污染时，节气门势必开得更大，但此时的实际进气量并未增加，故节气门位置传感器信号值会高于空气流量计信号值。而同时电脑也会修正空气流量计差值，但随着时间的延续，当修正值超过电脑预设值时，将报流量计失准故障。因此，应适时清洁节气门体，以保证空气流量计的准确性。

在车辆发生此类故障后，不要急于更换空气流量计，应首先对进气道、节气门、气缸和气门进行免拆清洁，然后再用专用设备清除电脑中的故障记忆(故障码和运行数据记录)，并重新运行车辆进行初步设定，故障一般便可排除。

其他几种空气流量计的优缺点

每种流量计，在实际使用中，都会存在各自的优缺点，因此我们在选择流量计时，应根据实际参数，选择最适合的流量计，在目前的工业自动化过程中，用来测量空气流量的仪表有很多种，但是按照其原理分类并不多。江苏华仪测控技术有限公司生产的空气流量计主要有金属转子流量计、节流式差压流量计、涡街流量计和阿牛巴流量计。在实际应用中，通常有以下几种原因会导致流量计产生误差：

1、压缩机和鼓风机出口流体大多数包含一定的脉动。流体脉动会引起差压式流量计、涡街流量计等多种流量计示值偏高，引起金属转子流量计中转子上下跳动。为了消除脉动的影响，一般会在压缩机的出口设置一只缓冲罐滤除脉动，而将流量计装在缓冲罐的后面;或是将流量计安装在远离脉动源的地方。

2、压缩空气取自大气，而大气中总含有一定数量的水蒸气。用来测量压缩空气流量的较大口径孔板流量计，孔板前常有积水，会影响测量精度。引压管中常有一段水，导致差压变送器测到的差压同节流装置所产生的差压不一致。这些都是空气带水引起误差的常见原因。

3、测量压缩空气的流量计，一般会安装在压缩机房和鼓风机房里，而压缩机和鼓风机所产生的振动会通过空气管道或风管传到很远的地方。振动导致涡街流量传感器产生同振动频率相对应的干扰信号，引起流量示值大幅度偏高。

4、阿牛巴流量计对大口径空气流量测量具有其独有的优势，价格便宜、简单可靠、安装维修方便是其显著优点，是涡街流量计和节流式差压流量计的补充。
空气流量计的应用领域

空气流量计应用及其广泛，流量测量技术与仪表的应用大致有以下几个领域。

一，能源计量

能源分为一次能源（煤炭、原油、煤层气、石油气和天然气）、二次能源（电力、焦炭、人工燃气、成品油、液化石油气、蒸汽）及载能工质（压缩空气、氧、氮、氢、水）等。能源计量是科学管理能源，实现节能降耗，提高经济效益的重要手段。流量仪表是能源计量仪表的重要组成部分，水、人工燃气、天然气、蒸汽和油品这些常用的能源都使用着数量极其庞大的流量计，它们是能源管理和经济核算不可缺少的工具。

二， 工业生产过程
 
流量仪表是过程自动化仪表与装置中的大类仪表之一，它被广泛适用于冶金、电力、煤炭、化工、石油、交通、建筑、轻纺、食品、医药、农业、环境保护及人民日常生活等国民经济各个领域，是发展工农业生产，节约能源，改进产品质量，提高经济效益和管理水平的重要工具在国民经济中占有重要的地位。在过程自动化仪表与装置中，流量仪表有两大功用：作为过程自动化控制系统的检测仪表和测量物料数量的总量表。

三，交通运输

有五种方式：铁路公路、航空、水运、和管道运输。其中管道运输虽早已有之，但应用并不普遍。随着环保问题的突出，管道运输的特点引起人们的重视。管道运输必须装备流量计，它是控制、分配和调度的眼睛，亦是安全监没和经济核算的必备工具。

四，生物技术
 
21世纪将迎来生命科学的世纪，以生物技术为特征的产业将获得迅速发展。生物技术中需监测计量的物质很多，如血液，尿液等。仪表开发的难度极大，品种繁多。
 
五，环境保护工程

烟气，废液、污水等的排放严重污染大气和水资源，严重威胁人类生存环境。国家把可持续发展列为国策，环境保护将是21世纪的最大课题。空气和水的污染要得到控制，必须加强管理，而管理的基础是污染量的定量控制。
我国是以煤为主要能源的国家，全国有上百万个烟囱不停地向大气排放烟气。烟气排放控制是根治污染的重要项目，每个烟囱必须是安装烟气分析仪表和流量计，组成连椟排放监视系统。烟气的流量沆量有很大因难，它的难度为烟囱尺寸大且形状不规则，气体组分变化不定，流速范围大，脏污，灰尘，腐蚀，高温，无直管段等。
 
六，海洋气象，江河湖泊

这些领域为敞开流道，一般需检测流速，然后推算流量。流速计和流量计所依据的物理原理及流体力学基础是共通的但是仪表原理及结构以及使用条件有很大差别。
 
七，科学实验

科学实验需要的流量计不但数量多，且品种极其繁杂。据统计流量计100多种中很大一部分是应科研之需用的，它们并不批量生产，在市面出售，许多科研机构和大企业皆设专门小组研制专用的流量计。

空气流量计的发展历程

空气流量计是用来计算发动机进气量的传感器，在汽车电子燃油喷射系统中，把空气流量信号和发动机转速信号一起作为喷油时间的基准信号。

空气流量计发展大体上经历了以下4代：

第一代简称L型。在节气门轴上设置一个联动的滑变电阻来测量节气门开度，进而通过转速信号及进气温度信号换算成进气量。目前已很少应用，多用于老车型，现有些车型用于辅助信号。

第二代简称D型。在进气歧管中引出真空，该真空作用到电压感应片上，感应出电压值，在ECU中计算出相应的进气压力，再参照进气截面积计算出进气量。主要应用于奥迪V6等车型。

第三代简称热线式空气流量计。其原理是ECU通过给热线不同的电流来保持热线恒温。当不同流量的空气流经热线时将带走不同的热量，这时的电流变化就成为进气量的度量。

第四代简称热膜式。工作原理与热线式基本相同，是热线式的改进型，目前应用最广。