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空氣流量計型式及原理

決定噴射量與點火時間通常是依據空氣量檢測方式、節氣門位置感知器、車速訊號、含氧感知器、爆震感知器及水溫感知器等幾個大項。而在這些感知器中,則是以空氣量檢測方式為主要判決,而其他則是輔助判斷以及修正誤差用的。

        而空氣量的檢測方式又分為兩種,第一種為質量流量法 ( Mass Air Flow,簡稱MAF ) ,亦即使用空氣流量計去計測引擎的進氣量,其設計型式又分為以下不同的類形。在較早期的車輛,如:1989 的 Toyota 3S-FE,BMW E28、E30 等式樣引擎,其將空氣流量計設計為翼板式,其內部的構造包含了計測翼板、補償板、緩衝室、回動彈簧、進氣溫度感知器與電位計。其作動方式是在翼板的迴轉軸上裝有螺旋狀的回動彈簧,當引擎運轉時,翼板會停止在吸入空氣後開啟的力量與回彈簧力相互平衡的位置,而同軸轉動電位計則將翼板打開的角度轉換成電壓比例送給 ECU,即可知道此時的空氣流量。此外,附帶一提的是:在 Toyota 的系統中,甚至將燃油泵開關內建於流量計之內,所以一般在流量計流用方面,必須注意原車所配的型式,否則將會有發不動的情形發生( 或者另接迴路將此訊號 By-Pass 掉亦可 ) 。

但是翼板式的缺點:容易產生振動誤差及機械磨損,且電位計是採接觸式的設計,使用過久,常有接觸不良的問題,且體積也較大,非常佔空間。所以後來改採熱線式的空氣流量計,而且熱線式是計算空氣的質量,而不是翼板式的空氣體積,不須考量進氣溫度及海拔高度的補償,加上熱線式的構造比較簡單、體積小、反應速度快,其計量也較精準,所以現今的車輛較多採用此類的設計,而熱線式空氣流量計的種類又可分為二種,一為熱線式;另一種為熱膜式。而熱線式的設計又分為主流計測式,為現今大多數引擎所採用;另一種則為分流計測式 ( 於管壁上旁接通路分流,進行計測 ) ,通常用於較大排氣量的引擎,而作用原理是在流量計內設有入口溫度感知器 ( 冷線溫度 ) 、一條 70μm 的細白金線 ( 熱線溫度 ) 及轉換器等。而為了保持吸入空氣溫度 ( 冷線 ) 與細白金線 ( 熱線 ) 間的溫度差一樣,所以當進氣少時,通往熱線的電流亦較小;而在高速運轉時,通過熱線的電流則較大,之後再經由轉換器將電流改變量轉換成電壓差,送入電腦,讓電腦得知此時的進氣量為多少;至於熱膜式的設計只是將熱線的白金絲改成金屬薄膜,其作用方式都一樣,只是熱膜式的流量計會比較耐用不易燒毀罷了。

另外,更新的空氣流量計設計則為卡門旋渦式,其設計是在空氣通道中放置一個物體,當空氣流動時,則會在物體的後方產生一個或多個的漩渦,因為漩渦產生率會與進氣量成正比,可以藉由光電式 ( 光電晶體 ) 或超音波式信號接收器來測量漩渦產生的頻率,即可得知進氣量為何。只不過卡門漩渦式空氣流量計的成本較高,所以使用的廠家並不多,不過由於它的進氣阻力更小,並且可直接輸出數位信號,無須轉換,因此將會是未來的設計趨勢。


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