空氣濕度對熱式空氣流量計計量誤差的影響

空氣濕度對熱式空氣流量計計量誤差的影響，介紹了汽車空氣流量計在現代汽車汽油噴射系統中的具體任務、對流量計的要求及重要的類型。闡述了汽車空氣流量計性能測試臺的系統設計原理和方法,并通過控制卡和軟件VC++測試及顯示了具體流量計的動態和靜態性能曲線,與BOSCH公司生產的空氣流量計動態和靜態性能曲線進行對比,了比較好的測試結果,同時實現了汽車空氣流量計測試系統的自動化和智能化。

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汽車空氣流量傳感器用于現代汽車汽油噴射系統中,安裝在空氣濾清器和節氣門體之間,用來測定吸入發動機中的空氣量的多少,作為決定基本噴油量的參數。生產的空氣流量傳感器和的空氣流量傳感器性能測試臺是的。

1、汽車空氣流量計特性

汽車空氣流量傳感器是用于現代汽車汽油噴射系統中控制噴油量的電子器件。安裝在空氣濾清器和節氣門體之間,用來測定吸入發動機中的空氣量的多少,作為決定基本噴油量的參數。電子控制汽油噴射式發動機為了在各種運轉工況下都能獲得濃度(空燃比)的混合氣，正確地測定每一瞬間吸入發動機的空氣量,作為電控單元(ECU)計算并控制噴油量的主要依據。在汽車電子控制燃油噴射裝置上,空氣流量傳感器是決定系統控制精度的重要元件之一。空氣流量傳感器又稱空氣流量計,空氣流量計的規格隨燃油噴射系統及發動機的不同而不同,對空氣流量計的一般要求：空氣流量計應有較寬的溫度范圍、動態范圍及能對質量流量進行檢測,而且在苛刻的工作條件下,性能變化小,對脈動氣流也可測試。

在燃油噴射系統中,進氣量的測量可分為體積流量測量和質量流量測量兩種。體積流量型空氣流量計有葉片式、量心式、卡門渦旋式;質量流量型空氣流量計有熱絲式和熱膜式兩種。比較而言,質量流量型空氣流量計的工作性能好,但生產成本高。

熱絲式空氣流量計,按其鉑金熱線安裝位置的不同可分為主流測量方式和旁通測量方式兩種。主流式空氣流量計的熱絲是一根直徑為70μm的鉑金絲,安裝在取樣管中,取樣管則安裝在主進氣道的部位。而旁通式空氣流量計的鉑金熱絲則纏繞在陶瓷螺旋管上,安裝在旁通空氣道上。

熱絲式和熱膜式空氣流量計的響應,能在幾毫秒內反映出空氣流量的變化,所以它的測量精度不會受進氣氣流脈動的影響。特別是發動機在大負荷、低轉速時進氣氣流脈動大,由于使用了熱絲式或熱膜式空氣流量計測量進氣量,空氣計量準確,在任何工況下都能空燃比,發動機的起動性能和加速性能好。

2、汽車空氣流量計測試系統

本系統以被測空氣流量計為測試對象,以德國BOSCH公司生產的空氣流量計作為比較標準進行測試。以上兩種流量計的輸入為空氣的流量大小,輸出為與流量對應的0～5V的電壓值。

如圖1所示,測試系統由工控機、測試管道、傳感器、數據采集系統、VC++軟件和接口電纜幾部分組成。其中工控機為PCI-1711數據采集卡提供方便的接口,并為軟件運行提供特定的環境,在軟件的支持下成為過程通信、數據采集與分析處理的。信號可由傳感器提取,數據采集卡在軟件的控制下采樣,再經過計算機加以保存或處理。

本系統采用吸氣裝置對管道進行吸氣來模擬汽車發動機的吸氣過程,空氣流過管道,軟件通過采集卡控制閥門的漸變或者動作,使流量發生改變,此時各流量傳感器感應到了靜態變化或者動態變化的流量信號并將之轉化為相應的電壓信號。經過流量計轉化的標準產品電壓信號和一個或多個被測試產品的電壓信號分別連接到數據采集卡外置端子的模擬多輸入通道,通過數據采集卡的多通道數據采集,計算機讀入多路電壓信號,將數據通過VC++程序繪制成曲線顯示出來,通過編程使所的數據儲存到硬盤的相應文件中,以便對空氣流量計的綜合性能進行分析。

從圖中系統信號的流向可以看出,數據采集系統中VC++軟件占主導地位。軟件支持使計算機具有信號采集控制、處理及結果輸出的能力。系統的核心功能是由其完成的,而硬件為整個系統的正常運行提供了基層平臺。

3、數據結果及分析

對空氣流量計的測試分為靜態性能測試和動態性能測試兩部分來進行,該兩種測試的控制及顯示都由軟件來完成,我們通過來分析測量曲線和標準曲線的差別來分析產品的性能的好壞。

在靜態性能測試中,通過軟件控制電控閥門緩慢的漸變,使空氣流量平穩的變化。在圖2中,被測流量計的兩條靜態性能曲線(1號和2號曲線)和中間的標準流量計測得曲線(3號曲線)差值在0.2V以內,說明該產品的靜態性能   符合要求。

在動態性能的測試中,通過軟件控制電控閥門產生一個脈沖信號,圖3和圖4中顯示的分別為被測空氣流量計的動態響應性能曲線和BOSCH公司空氣流量計的動態響應性能曲線。可以看出,開始測試時,兩種流量計反應都比較靈敏,而且保持部分都為600ms左右,由此可知此處它們的性能基本保持一致。但是在下降部分,圖3的曲線會下降到1V以下,而且在此處有產生   的震蕩,雖然震蕩過后終會趨于平緩,但是震蕩時間大概在600ms這段時間內將會產生比較大的誤差。相對而言BOSCH的空氣流量計性能曲線較好,則BOSCH空氣流量計產品的動態性能良好,對比BOSCH產品的動態性能被測空氣流量計性能還有些許不足。

在此基礎上,通過對產生震蕩誤差的深入,對空氣流量計內部結構的適當變換,生產出了一批具有穩定性能的空氣流量計。下面這幅圖是對改進后的空氣流量計進行的動態性能測試。

對比可以發現,后者比前者的震蕩要小很多,表明在空氣流量計的動態性能上后者要比前者穩定很多,也越來越接近于BOSCH空氣流量計的動態性能。該測試臺體現出空氣流量計改進前后的性能變化特點,很形象地反映在對應的圖形上。由此可以說明該測試臺對空氣流量計測試具有良好的穩定性和靈敏性,達到了預期的效果,能很好地反映和檢測空氣流量計各方面的性能特性。