Термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5

Термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5

Технические характеристики

Для обеспечения оптимального сгорания топливовоздушной смеси,удовлетворяющего действующим стандартам по предельному содержанию вредных составляющих в ОГ, необходимо очень точно контролировать расход воздуха.

Этот контроль способен обеспечить термопленочный датчик массового расхода воздуха, очень точно измеряющий частичную массу воздуха, фактически поступающую через воздушный фильтр или измерительную трубу. Он учитывает также пульсации и обратные течения, вызванные открытием и закрытием впускных и выпускных клапанов. Изменение температуры подаваемого воздуха не оказывает влияния на точность измерения.

Термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5 установлен своим корпусом 5  в измерительную трубу 2, которая,в зависимости от необходимого для двигателя массового расхода воздуха(370...970 кг/ч), может иметь различные диаметры. Измерительная труба устанавливается во впускном тракте за воздушным фильтром. Имеются также сменные датчики, которые устанавливаются в воздушный фильтр.

Главными частями датчика являются измерительный элемент 4, обтекаемый измеряемым потоком 8 части воздуха на впуске, и электронный чип 3

1 - электрические контакты; 2 - измерительная труба или стенка корпуса воздушного фильтра; 3 - электронный чип; 4-измерительный элемент датчика; 5 - корпус датчика; 6 - измерительный канал частичного потока; 7 - отверстие выхода измеряемого частичного потока Ом; 8 - частичный поток воздуха на впуске Ом.

Рисунок 3.30 – Термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5.

Измерительный элемент напылен на полупроводниковую подложку, а электронный чип имеет керамическую подложку. В результате получается весьма компактная конструкция. Электронный чип связан через электрические контакты 1 с блоком управления. Измерительный канал 6 частичного потока сформирован таким образом, что воздух протекает без завихрения по измерительному элементу и возвращается через отверстие 7 выхода измеряемого потока в измерительную трубу. Это способствует улучшению характеристик датчика в сильно пульсирующих потоках, и наряду с прямыми потоками распознаются также обратные течения

Принцип действия

Термопленочный датчик массового расхода воздуха является «тепловым датчиком» и работает по следующему принципу.

На измерительном элементе 3 датчика (рисунок 3.30) расположенный в центре резистор подогревает микромеханическую мембрану 5 датчика и поддерживает постоянной ее температуру. Вне этой регулируемой зоны 4 подогрева температура на обеих ее сторонах снижается.

Два термосопротивления, расположенных на мембране симметрично справа и слева от резистора подогрева (точки измерения М₁, и М₂), регистрируют распределение температуры на мембране. Без прохождения потока воздуха профиль температуры 1 на обеих сторонах резистора одинаков (T₁=T₂)

Когда воздух обтекает измерительный элемент датчика, прямолинейность графика температуры на мембране нарушается. На стороне впуска изменение температуры резкое, так как проходящий воздух охлаждает эту область. На противоположной стороне, обращенной к двигателю, измерительный элемент датчика сначала остывает, а затем вновь постепенно нагревается от воздуха, проходящего через зону 4 подогрева мембраны. Изменение распределения температуры ведет к различию температуры (Л Т) между измерительными точками М₁ и М₂.

Отданное в воздух тепло и соответствующее изменение температуры измерительного элемента датчика зависят от расхода воздуха. Разница температуры соответствует (независимо от абсолютной температуры проходящего воздуха) величине расхода воздуха; кроме того, она зависит от направления движения потока, так что измеритель расхода воздуха может регистрировать как величину, так и направление потока воздуха.Благодаря очень тонкой микромеханической мембране датчик реагирует на изменения температуры очень быстро (<15 мс). Это особенно важно для замеров в сильно пульсирующих воздушных потоках.Разница сопротивления в измерительных точках М₁, и М₂ преобразуетcя встроенным в датчик электронным чипом в пригодный для блока управления аналоговый сигнал напряжением 0...5 В. С помощью введенной в блок управления характеристики датчика  напряжение пересчитывается в величину массового расхода воздуха, измеряемую в кг/ч.

 Характеристика датчика создана таким образом, что встроенная схема диагностики способна даже распознавать некоторые неисправности, например, обрывы проводников. В термопленочный датчик массового расхода воздуха модели HFM5 для дополнительных измерений может быть встроен датчик температуры. Он находится на измерительном элементе датчика перед зоной подогрева. Для определения расхода воздуха он не требуется.