汽车空气流量计性能测试台的设计

    汽车空气流量传感器用于现代汽车汽油喷射系统中, 安装在空气滤清器和节气门体之间, 用来测定吸入发动机中的空气量的多少, 作为决定基本喷油量的参数。研究生产高质量高精度的空气流量传感器和高质量高性能的空气流量传感器性能测试台是十分必要的。

    1 汽车空气流量计特性

    汽车空气流量传感器是用于现代汽车汽油喷射系统中控制喷油量的电子器件。安装在空气滤清器和节气门体之间, 用来测定吸入发动机中的空气量的多少, 作为决定基本喷油量的参数。电子控制汽油喷射式发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度( 空燃比) 的混合气, 必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量, 作为电控单元(ECU) 计算并控制喷油量的主要依据。在汽车电子控制燃油喷射装置上, 空气流量传感器是决定系统控制精度的重要元件之一。空气流量传感器又称空气流量计,空气流量计的规格随燃油喷射系统及发动机的不同而不同, 对空气流量计的一般要求: 空气流量计应有较宽的温度范围、动态范围及能对质量流量进行检测, 而且在苛刻的工作条件下, 性能变化小, 对脉动气流也可测试。

    在燃油喷射系统中, 进气量的测量可分为体积流量测量和质量流量测量两种。体积流量型空气流量计有叶片式、量心式、卡门涡旋式; 质量流量型空气流量计有热丝式和热膜式两种。比较而言, 质量流量型空气流量计的工作性能好, 但生产成本高。

    热丝式空气流量计, 按其铂金热线安装位置的不同可分为主流测量方式和旁通测量方式两种。主流式空气流量计的热丝是一根直径为 70μm 的铂金丝, 安装在取样管中, 取样管则安装在主进气道的中央部位。而旁通式空气流量计的铂金热丝则缠绕在陶瓷螺旋管上, 安装在旁通空气道上。

    热丝式和热膜式空气流量计的响应速度快, 能在几毫秒内反映出空气流量的变化, 所以它的测量精度不会受进气气流脉动的影响。特别是发动机在大负荷、低转速时进气气流脉动大,由于使用了热丝式或热膜式空气流量计测量进气量, 空气计量准确, 在任何工况下都能保证最佳空燃比, 发动机的起动性能和加速性能好。

    2 汽车空气流量计测试系统

    本系统以被测空气流量计为测试对象, 以德国 BOSCH 公司生产的空气流量计作为比较标准进行测试。以上两种流量计的输入为空气的流量大小, 输出为与流量对应的 0～5V的电压值。

    如图 1 所示, 测试系统由工控机、测试管道、传感器、数据采集系统、VC++软件和接口电缆几部分组成。其中工控机为 PCI-1711 数据采集卡提供方便的接口, 并为软件运行提供特定的环境, 在软件的支持下成为过程通信、数据采集与分析处理的中心。信号可由传感器提取, 数据采集卡在软件的控制下采样, 再经过计算机加以保存或处理。