热线式与热膜式空气流量传感器结构、原理及检测

20世纪80年代后生产的日本日产公爵轿车和美国福特车系轿车多数采用热式空气流量传感器，热式空气流量传感器的主要元件是热线电阻，可分为热线式和热膜式两种类型，其结构和工作原理基本相同。

热线式空气流量传感器按其测量元件的安装位置不同，可分为两种：第一种是将热线电阻安装在主进气道中，称为主流测量方式的热线式空气流量传感器（图2-14所示）；第二种是将热线安装在旁通气道中，称为旁通测量方式的热线式空气流量传感器（图2-15所示）。主流测量方式的热线式空气流量传感器，主要由防护网、采样管、热线电阻、温度补偿电阻和控制电路板等组成。热线电阻和温度补偿电阻安装在主进气道中，控制电路板安装在流量传感器下方。进气管连接侧的防护网用于防止回火和脏物进入空气流量传感器。

图2-14 主流测量方式的热线式空气流量传感器

1—防护网 2—采样管 3—铂丝热线 4—铂薄膜电阻（温度补偿电阻） 5—控制电路板

图2-15 旁通测量方式的热线式空气流量传感器

1—热线 2—冷线 3—控制线路板 4—冷线 5—热线 6—空气旁通通道 7—主空气通道 8—节气门

热线式空气流量传感器的工作原理如图2-16所示。安装在控制电路板上的精密电阻R_A和R_B与热线电阻及R_H和温度补偿电阻R_K组成惠斯登电桥电路。当空气流经热线电阻R_H时，使热线温度降低，电阻减小，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必需增加流经热线电阻的电流，以恢复其温度和阻值，精密电阻R_A两端的电压也相应增加。流经热线的空气量（质量流量）不同，热线的温度变化量不同，其电阻变化量也就不同，为保持电桥平衡，需增加流经热线电阻的电流，从而使精密电阻R_A两端的电压也相应变化，控制电路将电阻R_A两端的电压输送给ECU，即可确定进气量。

控制电路的作用是保持电桥平衡，即保持热线电阻与感应进气温度的温度补偿电阻之间的温度差不变。热线式空气流量传感器直接测量进入发动机的空气质量流量，不需进气温度传感器对测量值进行修正。(www.xing528.com)

热线式空气流量传感器都有自洁功能，即：发动机转速超过1500r/min，关闭点火开关使发动机熄火后，控制系统自动将热线加热到1000℃以上并保持约1s，使附在热线上的粉尘烧掉。

热膜式空气流量传感器和热线式空气流量传感器都属于质量流量型。热膜式空气流量传感器由美国通用汽车公司研制，被应用在该公司生产的汽车上。热膜式空气流量传感器如图2-17所示，其结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同，不同之处在于热线式空气流量传感器采用铂丝制成的热线电阻。热膜式空气流量传感器不采用价格昂贵的铂丝热线，而是用热膜代替热线，并将热膜镀在陶瓷片上，制造成本较低，而且测量元件不直接承受空气流的作用力，空气流量传感器的使用寿命较长。

图2-16 热线式空气流量传感器的工作原理

图2-17 热膜式空气流量传感器

1—控制电路板 2—热膜 3—温度传感器 4—金属网

热线式和热膜式空气流量传感器的响应速度快，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到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，由于使用了热线式或热膜式空气流量传感器测量进气量，空气计量准确，在任何工况下都能保持最佳空燃比，发动机的起动性能、加速性能好。因此，在博世LH型燃油喷射系统、通用别克（热线与冷线的取样管设置在旁通空气道内）、日本日产千里马、瑞典沃尔沃等轿车上都采用了热线式空气流量传感器；马自达626、捷达GT、捷达GTX、桑塔纳2000GSi型轿车以及红旗CA7220E型等轿车上都采用了热膜式空气流量传感器。