Cảm biến lưu lượng khí ô tô là gì?
Cảm biến lưu lượng khí, còn được gọi là lưu lượng kế khí, là một trong những cảm biến quan trọng trong động cơ phun nhiên liệu điện tử. Nó chuyển đổi lưu lượng khí hút vào thành tín hiệu điện và gửi đến bộ điều khiển điện tử (ECU), đóng vai trò là một trong những tín hiệu cơ bản để xác định thời điểm phun nhiên liệu và là cảm biến dùng để đo lưu lượng khí hút vào động cơ.
Trên thiết bị phun nhiên liệu điều khiển điện tử, cảm biến đo lượng không khí hút vào động cơ, cụ thể là cảm biến lưu lượng không khí, là một trong những bộ phận quan trọng quyết định độ chính xác điều khiển của hệ thống. Khi độ chính xác điều khiển tỷ lệ không khí/nhiên liệu (A/F) của hỗn hợp không khí hút vào động cơ được quy định là ±1,0, sai số cho phép của hệ thống là ± 6% đến 7%. Khi phân bổ sai số cho phép này cho từng bộ phận của hệ thống, sai số cho phép của cảm biến lưu lượng không khí là ± 2% đến 3%.
Tỷ lệ giữa lưu lượng khí nạp tối đa và tối thiểu của động cơ xăng, max/min, nằm trong khoảng 40 đến 50 đối với hệ thống hút khí tự nhiên và 60 đến 70 đối với hệ thống tăng áp. Trong phạm vi này, cảm biến lưu lượng khí phải duy trì được độ chính xác đo lường từ ±2 đến 3 [%]. Cảm biến lưu lượng khí được sử dụng trong thiết bị phun nhiên liệu điều khiển điện tử không chỉ cần duy trì độ chính xác đo lường trên phạm vi đo rộng mà còn phải có khả năng đáp ứng đo lường tuyệt vời, có khả năng đo lưu lượng khí dao động và việc xử lý tín hiệu đầu ra phải đơn giản.
Dựa trên các đặc điểm khác nhau của cảm biến lưu lượng khí, hệ thống điều khiển nhiên liệu được phân loại thành điều khiển kiểu L (đo trực tiếp thể tích khí nạp) và điều khiển kiểu D (đo gián tiếp thể tích khí nạp dựa trên phương pháp đo). Thể tích khí nạp được đo gián tiếp dựa trên áp suất âm của đường ống nạp và tốc độ động cơ. Trong chế độ điều khiển kiểu D, bộ nhớ ROM của vi máy tính lưu trữ trước thể tích khí nạp ở các trạng thái khác nhau với tốc độ động cơ và áp suất trong đường ống nạp làm tham số. Dựa trên áp suất và tốc độ khí nạp đo được ở mỗi trạng thái hoạt động và tham chiếu đến thể tích khí nạp được lưu trữ trong ROM, vi máy tính có thể tính toán mức tiêu thụ nhiên liệu. Lưu lượng kế được sử dụng trong điều khiển kiểu L về cơ bản giống với lưu lượng kế công nghiệp thông thường. Tuy nhiên, nó có thể thích ứng với môi trường khắc nghiệt của ô tô, nhưng cũng có yêu cầu phải phản ứng với những thay đổi đột ngột về lưu lượng khi nhấn ga và yêu cầu phát hiện chính xác cao trong luồng khí không đều do hình dạng của đường ống nạp trước và sau cảm biến gây ra.
Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu điện tử ban đầu không sử dụng vi máy tính. Thay vào đó, nó là một mạch tương tự. Vào thời điểm đó, người ta sử dụng cảm biến lưu lượng khí kiểu van, nhưng khi vi máy tính được ứng dụng vào điều khiển phun nhiên liệu, một số loại cảm biến lưu lượng khí khác cũng xuất hiện.
Cấu trúc của cảm biến lưu lượng khí kiểu van.
Cảm biến lưu lượng khí kiểu van được lắp đặt trên động cơ xăng, giữa bộ lọc gió và bướm ga. Chức năng của nó là phát hiện thể tích không khí nạp vào động cơ và chuyển đổi kết quả phát hiện thành tín hiệu điện, sau đó được đưa vào vi máy tính. Cảm biến này bao gồm hai phần: một lưu lượng kế và một biến trở.
Trước tiên, hãy xem xét quá trình hoạt động của cảm biến lưu lượng khí. Không khí được hút vào bởi bộ lọc không khí sẽ đi về phía van. Van dừng lại ở vị trí mà thể tích khí hút vào cân bằng với lò xo hồi vị. Điều đó có nghĩa là, độ mở của van tỷ lệ thuận với thể tích khí hút vào. Một biến trở cũng được lắp đặt trên trục quay của van. Cần trượt của biến trở quay đồng bộ với van. Sự sụt giảm điện áp của điện trở trượt được sử dụng để chuyển đổi độ mở của tấm đo thành tín hiệu điện, sau đó được đưa vào mạch điều khiển.
Cảm biến lưu lượng khí xoáy Kaman
Để khắc phục những nhược điểm của cảm biến lưu lượng khí kiểu van, tức là mở rộng phạm vi đo trong khi vẫn đảm bảo độ chính xác đo và loại bỏ các tiếp điểm trượt, một cảm biến lưu lượng khí nhỏ gọn và nhẹ, cụ thể là cảm biến lưu lượng khí xoáy Karman, đã được phát triển. Xoáy Karman là một hiện tượng vật lý. Phương pháp phát hiện xoáy và mạch điều khiển điện tử không liên quan gì đến độ chính xác phát hiện. Diện tích của đường dẫn khí và sự thay đổi kích thước của cột tạo xoáy quyết định độ chính xác phát hiện. Ngoài ra, vì đầu ra của loại cảm biến này là tín hiệu điện tử (tần số), khi đưa tín hiệu vào mạch điều khiển của hệ thống, có thể bỏ qua bộ chuyển đổi AD. Do đó, về bản chất, cảm biến lưu lượng khí xoáy Karman là một tín hiệu phù hợp để xử lý bằng vi máy tính. Cảm biến này có ba ưu điểm sau: độ chính xác thử nghiệm cao, khả năng xuất tín hiệu tuyến tính và xử lý tín hiệu đơn giản; hiệu suất sẽ không thay đổi ngay cả sau thời gian sử dụng lâu dài. Vì nó dùng để phát hiện lưu lượng thể tích, nên không cần hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất khí quyển.
Khi xoáy Karman được tạo ra, nó sẽ thay đổi theo sự biến thiên của tốc độ và áp suất. Nguyên tắc cơ bản của việc phát hiện dòng chảy là tận dụng sự thay đổi tốc độ bên trong xoáy này. Các tín hiệu được truyền tải là sóng vuông và tín hiệu số. Thể tích khí hút vào càng lớn, tần số của xoáy Karman càng cao, và tần số tín hiệu đầu ra của cảm biến lưu lượng khí càng cao.
Cảm biến lưu lượng khí bù nhiệt độ và áp suất chủ yếu được sử dụng để đo lưu lượng các loại môi chất khác nhau trong đường ống công nghiệp, chẳng hạn như khí, chất lỏng, hơi nước, v.v. Đặc điểm nổi bật của nó bao gồm tổn hao áp suất thấp, phạm vi đo rộng, độ chính xác cao, và hầu như không bị ảnh hưởng bởi các thông số như mật độ chất lỏng, áp suất, nhiệt độ và độ nhớt khi đo lưu lượng thể tích trong điều kiện làm việc. Không có bộ phận cơ khí chuyển động, do đó nó có độ tin cậy cao và yêu cầu ít bảo trì. Các thông số của thiết bị có thể duy trì ổn định trong thời gian dài. Thiết bị này sử dụng cảm biến ứng suất áp điện, có độ tin cậy cao và có thể hoạt động trong phạm vi nhiệt độ làm việc từ -10℃ đến +300℃. Nó có cả tín hiệu chuẩn tương tự và tín hiệu xung kỹ thuật số, giúp dễ dàng sử dụng kết hợp với các hệ thống kỹ thuật số như máy tính. Đây là một thiết bị đo lưu lượng tương đối tiên tiến và lý tưởng.
Ưu điểm lớn nhất của cảm biến lưu lượng khí là hệ số của thiết bị không bị ảnh hưởng bởi các đặc tính vật lý của môi trường đo và có thể được mở rộng từ một môi trường điển hình sang các môi trường khác. Tuy nhiên, do sự khác biệt đáng kể về phạm vi lưu lượng của chất lỏng và khí, phạm vi tần số cũng thay đổi rất nhiều. Trong mạch khuếch đại để xử lý tín hiệu đường xoáy, dải thông của bộ lọc khác nhau, và do đó các thông số mạch cũng khác nhau. Vì vậy, không thể sử dụng cùng một thông số mạch để đo các giao diện khác nhau.
Nếu bạn muốn biết thêm chi tiết, hãy tiếp tục đọc các bài viết khác trên trang web này!
Vui lòng gọi cho chúng tôi nếu bạn cần những sản phẩm đó.
Công ty TNHH ô tô Zhuo Meng Thượng Hải cam kết bán MG&MAXUSChào mừng các phụ tùng ô tô để mua.
