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超声波风速

卡尔曼涡流式空气流量传感器的识别

时间:2013-11-02 11:05:17  来源:

涡流式空气流量传感器的结构如图1所示。它的工作原理是在进气道内放置一个三角形或流线型涡流发生器 。当空气流经三角形或流线形涡流发生器时,在发生器的后方气流中就会产生一系列不对称但十分规则的空气旋涡,这些旋涡称为卡尔曼涡流,如图1a)所


  图1  涡流式空气流量传感器的结构  
1-整流网;2涡流发生器,3超声波发生器;4-卡尔曼涡流;5-超声波接收器6-至进气歧管,7-反光镜;8- 发光二极管9-簧片;10-导压孔;
11-光电三极管12-流量传感器电路13ECU

  示。根据卡尔曼涡流理论,涡流发生器产生的旋涡将要沿着气流流动方向向后移动,移动速度与空气流速成正比,即在单位时间内流过涡流发生器后方某一点的旋涡数量与空气流速成正比。所以,通过测量单位时间内空气旋涡的数量,即旋涡的频率,就可以计算出空气的流速和流量。

  在汽车上使用的涡流式空气流量传感器测量单位时间内产生旋涡数量的方法有利用超声波测量和利用反光镜测量两种方法。

  利用超声波测量旋涡数量的方法是在涡流发生器后面传感器两侧设置一个超声波发生器和一个超声波接收器,如图2所示。发动机运转时,超声波发生器向超声波接收器发出一定频率的超声波。超声波通过进气气流到达接收器时,会受到气流中旋涡数量和移动速度的影响,超声波的频率和相位会改变。进气量越大,旋涡数量越多,移动速度越快,接收器接收到的超声波的相位就越大,频率就越低,而当进气量越小时,旋涡数量越少,移动速度越慢,接收器接收到的超声波的相位就越小,频率就越高。ECU根据接收器收到的超声波相位和频率就可以计算出单位时间内所产生的旋涡的数量。

  
2  超声波测量装置的结构
1-信号发射器2涡流稳定板;3超声波发生器,4-涡流发生器;5到进气歧管;6旋涡;7超声波接收器;8信号接收器9-ECU10-旁通气道

  利用反光镜测量旋涡数量的方法是在涡流发生器后面设置一个导压孔,涡流发生器背面压力的变化由导压孔引导到传感器内部的簧片上,如图1b)所示。反光镜安装在簧片的表面上,镜面上有一只发光二极管和一只光电三极管,发光二极管发出的光可经反光镜反射到光电三极管上。进气量发生变化时,涡流发生器后面的压力也发生变化。进气量越大,旋涡数量越多,压力变化频率越高。旋涡压力变化经导压孔作用到簧片上,使簧片产生振动,它的振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。由于反光镜随簧片一同振动,因此反光镜把光束反射到光电三极管上的反射频率与旋涡频率相同。光电三极管受光束照射导通,不受光束照射时截止,所以光电三极管导通与截止的频率与旋涡频率相同。丰田雷克萨斯LS400型轿车发动机就使用了这种形式的涡流式空气流量传感器,ECU根据光电三极管导通与截止的频率即可计算出旋涡的数量。



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