1  引言
在電控發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)空氣流量計(jì)測(cè)得的空氣質(zhì)量信號(hào),計(jì)算出與之相適應(yīng)的基本噴油量,再綜合冷卻水溫、曲軸轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)位置、氧傳感器等信號(hào)進(jìn)行噴油量修正,達(dá)到控制空燃比的目的。現(xiàn)在多數(shù)汽車(chē)使用熱式空氣流量計(jì),很多技術(shù)人員是對(duì)熱式空氣流量計(jì)的檢測(cè)及數(shù)據(jù)流分析較熟悉,但對(duì)它的具體工作原理及實(shí)際組成電路認(rèn)識(shí)模糊,一知半解。本文著重分析熱式空氣流量測(cè)量電路并進(jìn)行實(shí)車(chē)檢測(cè)。

2  質(zhì)量空氣流量計(jì)測(cè)量原理
設(shè)電源負(fù)極接地端電位為0,點(diǎn)電位即為電阻兩端的電壓,b點(diǎn)電位即為電阻兩端的電壓,由歐姆定律得:

要使a、b兩點(diǎn)電位相等須有對(duì)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(fā)生變化都將會(huì)打破電橋平衡狀態(tài),a、b兩點(diǎn)間產(chǎn)生電位差,即圖1中的電壓表將有讀數(shù)。

熱式空氣流量計(jì)的測(cè)量電路正是基于上述電橋原理,假設(shè)熱式電阻置于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中時(shí),當(dāng)有氣流吹過(guò),熱量被帶走,溫度下降,設(shè)計(jì)時(shí)采用正溫度系數(shù)電阻（PTC）,所以電阻值也隨之下降,由式（3）可知此時(shí)電橋平衡破壞,要使電橋恢復(fù)平衡,需要加大電流,提高的溫度,使阻值上升,以達(dá)到新的平衡。此時(shí)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(jì)的輸出信號(hào)。這種以保證熱式電阻阻值恒定（即熱式電阻溫度與環(huán)境溫度之差一定）的控制方法稱(chēng)為恒溫反饋控制[2]。
由上述分析可知,當(dāng)空氣流量變化引起電橋平衡破壞時(shí),電橋要重新平衡,需要調(diào)整電流,控制的溫度．以達(dá)到新的平衡。眾多汽車(chē)電路資料都沒(méi)有說(shuō)明電橋平衡破壞的檢測(cè)電路及控制熱式電阻電流增減的反饋電路。讓眾多技術(shù)人員一知半解,原理含糊不清。

3  空氣流量計(jì)實(shí)際測(cè)量電路分析

圖2為恒溫反饋控制空氣流量計(jì)詳細(xì)電路圖。注意到空氣流量計(jì)12V電源并不是直接加到電橋上的,這是很多技術(shù)人員及參考資料的一個(gè)誤區(qū)。若電源直接加到電橋兩端,那么將無(wú)法控制通過(guò)熱式電阻的電流,電橋平衡破壞后將無(wú)法再次平衡。
具體測(cè)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(shí)際測(cè)量用的熱絲電阻便組成空氣流量計(jì)中實(shí)際使用的電橋電路。
3.2  反饋控制電路
當(dāng)空氣吹過(guò)熱絲引起阻值改變時(shí),電橋失衡。放大器用來(lái)檢測(cè)a、b兩點(diǎn)電位差。組成整個(gè)電流反饋控制電路。即當(dāng)檢測(cè)到時(shí),反饋控制電路隨時(shí)增加或減小通過(guò)的電流,使電橋恢復(fù)平衡。如圖2中左框所示。
3.3  信號(hào)輸出電路
如圖2中右框所示。取同一支路的電阻兩端的電壓為輸出信號(hào)。當(dāng)通過(guò)電流變化時(shí),兩端的電壓也隨之變化,取為流量輸出電壓信號(hào)。
3.4  空氣流量計(jì)的溫度補(bǔ)償
注意到電阻是正溫度系數(shù)的溫敏電阻,當(dāng)空氣溫度變化時(shí)其阻值也會(huì)變化,將導(dǎo)致無(wú)空氣吹過(guò)時(shí)電橋也會(huì)隨氣溫本身變化失去平衡,造成測(cè)量誤差。若在相對(duì)的橋臂上接入相同正溫度系數(shù)的電阻,當(dāng)氣溫變化時(shí),a、b兩點(diǎn)的電壓同增同減,兩點(diǎn)電位差將保持不變。由組成溫度補(bǔ)償橋臂。

4  空氣流量計(jì)的實(shí)車(chē)檢測(cè)
以一汽豐田COROLLA轎車(chē)為例進(jìn)行實(shí)車(chē)檢測(cè)。圖3為COROLLA空氣流量計(jì)端子圖,該有源流量計(jì)有5個(gè)端子,同時(shí)集成進(jìn)氣溫度傳感器THA端子。空氣流量計(jì)為日本DENSO生產(chǎn),安裝位置如圖4所示。

使用BOSCH-FSA 740發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試系統(tǒng),該系統(tǒng)擁有*的MTM發(fā)動(dòng)機(jī)分析能力。檢測(cè)時(shí)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(hào)。
使用軟件示波器功能測(cè)得COROLLA轎車(chē)怠速850時(shí),流量信號(hào)為1.34V,如圖5中所示。

踩下加速踏板,轉(zhuǎn)速為4000時(shí),流量信號(hào)為2.3V。如圖6所示。

5  結(jié)束語(yǔ)
本文詳細(xì)分析熱式空氣流量計(jì)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(jì)上的應(yīng)用,重點(diǎn)分析了熱式空氣流量計(jì)的實(shí)際測(cè)量電路,同時(shí)對(duì)溫度補(bǔ)償問(wèn)題進(jìn)行了適當(dāng)說(shuō)明,后介紹了CORALLA轎車(chē)的空氣流量計(jì),利用BOSCH-FSA740發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析儀對(duì)其進(jìn)行檢測(cè),得出了不同轉(zhuǎn)速下的輸出信號(hào)電壓。熱式空氣流量計(jì)的測(cè)量電路可為技術(shù)人員提供有益的參考,走出電路分析誤區(qū)。