轎車(chē)用卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)
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時(shí)間：2013-10-24
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在轎車(chē)的電控燃油噴射系統(tǒng)（EFI）中，在進(jìn)氣通道上安裝有空氣流量計(jì)。它的作用是測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的空氣量，以便給發(fā)動(dòng)機(jī)的電控單元（ECU）提供數(shù)據(jù)，使ECU嚴(yán)格地控制混合氣的空燃比，即控制噴油器的噴油量，達(dá)到提高轎車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性以及排放清潔性的目的。
測(cè)量進(jìn)氣量常用的空氣流量計(jì)有卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)、翼片式空氣流量計(jì)、熱線式空氣流量計(jì)、熱膜式空氣流量計(jì)。翼片式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高，但進(jìn)氣阻力大，響應(yīng)較慢且體積大；熱線式空氣流量計(jì)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，工作可靠，響應(yīng)快，但缺點(diǎn)是易受吸入氣體脈動(dòng)影響，在流速分布不均時(shí)誤差較大，且易斷絲；熱膜式空氣流量計(jì)的工作原理和熱線式空氣流量計(jì)類(lèi)似，但熱膜式傳感器不使用白金線作為熱線，而是將熱線電阻、補(bǔ)償電阻等用厚膜工藝制作，在同一陶瓷基片上，使發(fā)熱體不直接承受空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的作用力，從而增加了發(fā)熱體的強(qiáng)度，不但使空氣流量計(jì)的可靠性進(jìn)一步提高，也使誤差減小，性能更好，但仍然存在著流速分布不均時(shí)誤差較大的問(wèn)題。
卡門(mén)旋渦式空氣流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，具有無(wú)磨損、進(jìn)氣阻力小、體積小、重量輕、反應(yīng)靈敏、壓力損失低、脈動(dòng)氣流測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣、便于安裝和維護(hù)，等優(yōu)點(diǎn)。唯一缺點(diǎn)是成本較高，多用在高檔轎車(chē)上。
二、卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)
所謂卡門(mén)旋渦，是指在流體中放置一個(gè)圓柱狀或三角狀物體時(shí)，在這一物體的下游就會(huì)產(chǎn)生的兩列旋轉(zhuǎn)方向相反，并交替出現(xiàn)的旋渦，（圖1）。當(dāng)滿(mǎn)足h/l=0.281時(shí)，兩列旋渦是穩(wěn)定的。
對(duì)于圓柱體，設(shè)單列旋渦產(chǎn)生的頻率為f，則有：
d—圓柱體直徑（mm）；
ν—流體流速（m/s）；
β—直徑比，β=d/D，D為管道直徑。
若管道面積為A，由式（1）可知，流體的體積流量qv為：
f—單列旋渦產(chǎn)生的頻率；
k—比例常數(shù)，它與管道直徑、圓柱體直徑等有關(guān)。
由式（4）可知，體積流量與卡門(mén)旋渦流量計(jì)的輸出頻率成正比。利用這一原理，對(duì)于一臺(tái)具體的卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)，只要檢測(cè)卡門(mén)旋渦的頻率，就可以求出空氣流量。
根據(jù)旋渦頻率的檢測(cè)方式的不同，汽車(chē)用渦流式空氣流量計(jì)分為超聲波檢測(cè)式和光學(xué)式檢測(cè)式兩種。例如，豐田凌志LS400型轎車(chē)和皇冠3.0型轎車(chē)采用了光電檢測(cè)渦流式空氣流量計(jì)；日本三菱吉普車(chē)、中國(guó)長(zhǎng)風(fēng)獵豹吉普車(chē)和韓國(guó)現(xiàn)代轎車(chē)采用了超聲波檢測(cè)渦流式空氣流量計(jì)。
2、卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)的工作原理
（1）光學(xué)式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)
光學(xué)式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)的工作原理如圖2所示。這種空氣流量計(jì)主要由管路、旋渦發(fā)生器、整流柵、導(dǎo)孔、反光鏡（金屬箔）、板彈簧、發(fā)光二極管（LED）、光敏晶體管等部分組成。發(fā)光二極管作為光源使用，而光敏三極管為光電轉(zhuǎn)換元件。
光學(xué)式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)的工作原理是：在產(chǎn)生卡門(mén)旋渦的過(guò)程中，旋渦發(fā)生器兩側(cè)的空氣壓力會(huì)發(fā)生變化，通過(guò)導(dǎo)孔作用在金屬箔上，從而使其振動(dòng)，發(fā)光二極管的光照在振動(dòng)的金屬箔上時(shí)，光敏三極管接收到的金屬箔上的反射光是被旋渦調(diào)制的光，其輸出經(jīng)解調(diào)得到代表空氣流量的頻率信號(hào)。
（2）超聲波式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)工作原理
超聲波式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)的工作原理與光學(xué)式卡門(mén)旋渦空氣流量計(jì)的工作原理大致相同，只是光學(xué)元件換成了聲學(xué)元件，其原理如圖3所示。
工作原理：在旋渦發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對(duì)安裝超聲波發(fā)射探頭1和超聲波接收探頭8，超聲波發(fā)射探頭1不斷向超聲波接收探頭8發(fā)出一定頻率（一般為40kHz）的超聲波，當(dāng)超聲波通過(guò)進(jìn)氣氣流到達(dá)超聲波接收器時(shí)，由于受到卡門(mén)渦流對(duì)空氣密度的影響，就會(huì)使超聲波從發(fā)射探頭到接收探頭的時(shí)間較無(wú)旋渦時(shí)變晚而產(chǎn)生相位差。集成控制電路對(duì)此相位信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)相位或相位差的變化情況計(jì)量出渦流的頻率，就可得到旋渦脈沖信號(hào)（渦流頻率信號(hào)），即代表體積流量的電信號(hào)，該信號(hào)輸入ECU后，ECU就可以計(jì)算出進(jìn)氣量。 熱式質(zhì)量流量計(jì)相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計(jì)原理 流量計(jì)相關(guān)文章:流量計(jì)原理
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