CN109341786B - 一种汽车空气流量传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车空气流量传感器，属于汽车配件技术领域，包括：空气流量传感器壳体、涡流发生体、连接套管和传感器本体，空气流量传感器壳体为两端开口的圆柱形壳体，空气流量传感器壳体侧壁垂直设置有连接套管，连接套管与空气流量传感器壳体相连通，连接套管内设置有传感器本体并通过法兰相连，空气流量传感器壳体内轴线位置设置有涡流发生体。本发明属于无源无线检测，声表面波加速度传感器不需要外置电源供电，也不需要导线将传感器与后处理电路进行连接，简化了结构降低了重量，声表面波加速度传感器可以通过对传感器基底的选取达到温度不敏感特性，增强了汽车空气流量传感器抵抗环境温度对传感器测量精度影响的能力。

Description

一种汽车空气流量传感器

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种汽车空气流量传感器。

背景技术

汽车自诞生以来经过多年的发展己成为当今世界经济的支柱产业之一，为人们的生产生活做出了巨大贡献，但是与此同时它也引发了交通堵塞、环境污染等社会问题，尤其是近些年来能源紧缺问题日益严重，世界各国都针对汽车尾气排放颁发了相关标准、法令和法规。减少能源消耗的重要途径之一就是合理的燃料使用，杜绝不必要的浪费。

空气流量传感器是电控燃油喷射发动机上最重要的传感器之一，它安装在发动机的进气道上。发动机工作时，驾驶员通过加速踏板操纵节气门的开度来改变进气量以控制其运转。空气进入进气道后首先经由滤清器滤去尘埃等杂质，然后流经空气流量传感器，接着沿节气门通道进入进气歧管，最后分配到各气缸中。

在发动机的工作过程中，空气流量传感器可以把吸进来的空气量的多少转化成相对应的电信号后传输给发动机的电控单元，发动机的电控单元将此电信号与其他传感器的信息相结合，用来计算出最佳的喷油量与喷油时刻，准确控制进入发动机气缸内的混合气的空燃比。随着车用发动机电子控制系统的发展，需要对进入发动机的空气流量进行高效与精确的测量，以便准确、快速的调节空燃比，从而保证发动机的动力性、经济性和排放指标等性能达到最优。若空气流量传感器出现故障，电控单元无法得到正确的空气流量信号，也就无法正确地控制喷油量，最终将导致发动机运转异常。

电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见空气流量传感器按其结构形式可分为叶片式空气流量传感器、卡门旋涡式空气流量传感器、热线式空气流量传感器、热膜式空气流量传感器四种，前两种为体积流量型，后两种为质量流量型。

叶片式空气流量计的优势在于结构简单、价格便宜、可靠性较高，缺点是测量结果需要对进气压力和进气温度进行修正，另外由于是机械结构，长期使用会有机械的磨损，响应速度较低，并且由于尺寸比较大且维护不方便，现在已经基本被市场淘汰了。

目前常见的卡门旋涡式空气流量计可以分为两种，超声波检测式和光电检测式。卡门涡旋式空气流量计不需要进行A/D转化就可以直接为电子控制单元提供数字信号，因此更适合于微机处理。其缺点在于内部机构相对复杂，成本较高，因此仅在一些高档汽车中使用。

热线式和热膜式空气流量传感器测量重复性比较好、测量范围较宽、体积小、价格低、装置简单，适于大部分环境下空气流量的测量。但是发热体易受空气中颗粒与粉尘的影响，当空气流速较高时，热线或热膜易损坏，且当空气流速变化频率较高时，测量误差交大。

发明内容

本发明为了解决传统卡门涡旋式空气流量传感器内部机构相对复杂，成本较高的问题以及热线热膜式空气流量传感器发热体易受空气中颗粒与粉尘的影响，当空气流速较高时，热线或热膜易损坏，且当空气流速变化频率较高时，测量误差较大的问题，进而提供了一种汽车空气流量传感器，可以有效的解决传感器本身造价高、易损坏以及易受环境温度影响的问题。

发明技术方案：

一种汽车空气流量传感器，包括：空气流量传感器壳体、涡流发生体、连接套管和传感器本体，

所述空气流量传感器壳体为两端开口的圆柱形壳体，空气流量传感器壳体侧壁垂直设置有连接套管，连接套管与空气流量传感器壳体相连通，连接套管内设置有传感器本体并通过法兰相连，空气流量传感器壳体内轴线位置设置有涡流发生体。

进一步，所述涡流发生体包括：三棱柱、底板、套筒和连接板，所述套筒侧壁通过三个连接板与空气流量传感器壳体内壁相连，套筒侧壁开有弹性梁放置槽，弹性梁放置槽位于连接套管正下方，套筒内设置有底板，底板中心位置上设置有三个成等边三角形布置的三棱柱，三棱柱的尖端为前端朝向空气流量传感器壳体的进气端。

进一步，所述空气流量传感器壳体的进气端设置有环状进气格栅。

进一步，三个所述连接板角度间隔为九十度。

进一步，所述传感器本体包括：单八针接插件、安装板、空心圆筒、弹性梁、声表面波加速度传感器和延长柱，所述安装板与连接套管上端通过法兰相连，安装板内部空腔设置有无线接收模块，安装板上端面中心位置设置有单八针接插件，无线接收模块通过线路与单八针接插件相连，单八针接插件通过线路将信号传送给处理中心，安装板下端面中心位置垂直设置有空心圆筒，安装板下端面垂直设置有两个延长柱，延长柱位于空心圆筒内，空心圆筒的长度大于延长柱的长度，延长柱下端面垂直设置有弹性梁，弹性梁下端置于空气流量传感器壳体的轴线上，弹性梁位于三棱柱后方，弹性梁下端两侧对称设置有声表面波加速度传感器，声表面波加速度传感器将信号通过无线传输的方式传递给无线接收模块。

本发明对于现有技术具有以下有益效果：

本发明与传统的超声波检测式及光电检测式卡门涡旋空气流量传感器相比，利用声表面波原理检测式卡门涡旋空气流量传感器具有以下几大优势：

1)无源无线检测，声表面波加速度传感器不需要外置电源供电，也不需要导线将传感器与后处理电路进行连接。

2)简化了结构降低了重量，如优势1所说，减少了供电电源与部分连接线，除此之外，声表面波加速度传感器体积小巧重量非常的轻，可以说极大的降低了原有传感器的尺寸与重量。

3)降低了生产成本，批量生产后，声表面波加速度传感器的成本可以低于0.5元/个，极大的降低了生产成本。

4)增强了抵抗温度对传感器测量精度影响的能力，声表面波加速度传感器可以通过对传感器基底的选取达到温度不敏感特性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的轴侧图；

图3是本发明传感器本体的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例一：一种汽车空气流量传感器，包括：空气流量传感器壳体1、涡流发生体2、连接套管3和传感器本体4，

所述空气流量传感器壳体1为两端开口的圆柱形壳体，空气流量传感器壳体1侧壁垂直设置有连接套管3，连接套管3与空气流量传感器壳体1相连通，连接套管3内设置有传感器本体4并通过法兰相连，空气流量传感器壳体1内轴线位置设置有涡流发生体2，如此设置，可以有效的对汽车空气流量进行实时监测。

所述涡流发生体2包括：三棱柱21、底板22、套筒23和连接板24，所述套筒23侧壁通过三个连接板24与空气流量传感器壳体1内壁相连，套筒23侧壁开有弹性梁放置槽，弹性梁放置槽位于连接套管3正下方，套筒23内设置有底板22，底板22中心位置上设置有三个成等边三角形布置的三棱柱21，三棱柱21的尖端为前端朝向空气流量传感器壳体1的进气端，如此设置，气流流经过成等边三角形布置的三棱柱21产生旋涡气流，旋涡气流对弹性梁44进行了气流冲撞，造成弹性梁44震动，为后续测量提供了条件，同时设置有套筒23防止了套筒23外部气流的影响，增加了测量精度。

所述空气流量传感器壳体1的进气端设置有环状进气格栅5。

三个所述连接板24角度间隔为九十度。

所述传感器本体4包括：单八针接插件41、安装板42、空心圆筒43、弹性梁44、声表面波加速度传感器45和延长柱46，所述安装板42与连接套管3上端通过法兰相连，安装板42内部空腔设置有无线接收模块47，安装板42上端面中心位置设置有单八针接插件41，无线接收模块47通过线路与单八针接插件41相连，单八针接插件41通过线路将信号传送给处理中心，安装板42下端面中心位置垂直设置有空心圆筒43，安装板42下端面垂直设置有两个延长柱46，延长柱46位于空心圆筒43内，空心圆筒43的长度大于延长柱46的长度，延长柱46下端面垂直设置有弹性梁44，弹性梁44下端置于空气流量传感器壳体1的轴线上，弹性梁44位于三棱柱21后方，弹性梁44下端两侧对称设置有声表面波加速度传感器45，声表面波加速度传感器45将信号通过无线传输的方式传递给无线接收模块47，如此设置，因声表面波加速度传感器45内部自带有无线发射功能，表面波加速度传感器45与无线接收模块47相互配合，实现了在测量流量时，内部无过线以及其他线路，减小了传感器的自身重量，同时空心圆筒43的长度大于延长柱46的长度确保只有弹性梁44收到气流的冲击，进一步增强了测量精度。

实施例二：一种汽车空气流量传感器，包括：空气流量传感器壳体1、涡流发生体2、连接套管3和传感器本体4，

所述空气流量传感器壳体1为两端开口的圆柱形壳体，空气流量传感器壳体1侧壁垂直设置有连接套管3，连接套管3与空气流量传感器壳体1相连通，连接套管3内设置有传感器本体4并通过法兰相连，空气流量传感器壳体1内轴线位置设置有涡流发生体2。

实施例三：所述涡流发生体2包括：三棱柱21、底板22、套筒23和连接板24，所述套筒23侧壁通过三个连接板24与空气流量传感器壳体1内壁相连，套筒23侧壁开有弹性梁放置槽，弹性梁放置槽位于连接套管3正下方，套筒23内设置有底板22，底板22中心位置上设置有三个成等边三角形布置的三棱柱21，三棱柱21的尖端为前端朝向空气流量传感器壳体1的进气端。

实施例四：所述空气流量传感器壳体1的进气端设置有环状进气格栅5。

实施例五：三个所述连接板24角度间隔为九十度。

实施例六：所述传感器本体4包括：单八针接插件41、安装板42、空心圆筒43、弹性梁44、声表面波加速度传感器45和延长柱46，所述安装板42与连接套管3上端通过法兰相连，安装板42内部空腔设置有无线接收模块47，安装板42上端面中心位置设置有单八针接插件41，无线接收模块47通过线路与单八针接插件41相连，单八针接插件41通过线路将信号传送给处理中心，安装板42下端面中心位置垂直设置有空心圆筒43，安装板42下端面垂直设置有两个延长柱46，延长柱46位于空心圆筒43内，空心圆筒43的长度大于延长柱46的长度，延长柱46下端面垂直设置有弹性梁44，弹性梁44下端置于空气流量传感器壳体1的轴线上，弹性梁44位于三棱柱21后方，弹性梁44下端两侧对称设置有声表面波加速度传感器45，声表面波加速度传感器45将信号通过无线传输的方式传递给无线接收模块47。

声表面波加速度传感器45为现有技术，其本身不需要外置电源供电，也不需要导线将传感器与后处理电路进行连接。

工作过程：当气流由环状进气格栅5进入时，通过成等边三角形布置的三棱柱21将直线气流转变成旋涡式气流，旋涡式气流对弹性梁44进行撞击导致弹性梁44发生震动，并通过声表面波加速度传感器45获取信号，声表面波加速度传感器45将获取的信号通过无线传输的方式发送到无线接收模块47上，无线接收模块47通过线路以及单八针接插件41传递给外界处理中心进行处理得到高精度的测量结果。

外部空气通过环状进气格栅5进入空气流量传感器中，经过涡流发生体2后形成双侧涡流，双侧涡流带动左右两侧弹性梁44发生振动。空气流速越快，涡流产生的频率越快，弹性梁44振动的频率就越快，声表面波加速度传感器45检测弹性梁44的振动频率，该信号被声表面波加速度传感器45将获取的信号通过无线传输的方式发送到无线接收模块47上，无线接收模块47通过线路以及单八针接插件41传递给外界处理中心进行处理。

Claims (2)

1.一种汽车空气流量传感器，包括：空气流量传感器壳体(1)、涡流发生体(2)、连接套管(3)和传感器本体(4)，其特征在于，

所述空气流量传感器壳体(1)为两端开口的圆柱形壳体，空气流量传感器壳体(1)侧壁垂直设置有连接套管(3)，连接套管(3)与空气流量传感器壳体(1)相连通，连接套管(3)内设置有传感器本体(4)并通过法兰相连，空气流量传感器壳体(1)内轴线位置设置有涡流发生体(2)；所述涡流发生体(2)包括：三棱柱(21)、底板(22)、套筒(23)和连接板(24)，所述套筒(23)侧壁通过三个连接板(24)与空气流量传感器壳体(1)内壁相连，套筒(23)侧壁开有弹性梁放置槽，弹性梁放置槽位于连接套管(3)正下方，套筒(23)内设置有底板(22)，底板(22)中心位置上设置有三个成等边三角形布置的三棱柱(21)，三棱柱(21)的尖端为前端朝向空气流量传感器壳体(1)的进气端；所述空气流量传感器壳体(1)的进气端设置有环状进气格栅(5)；所述传感器本体(4)包括：单八针接插件(41)、安装板(42)、空心圆筒(43)、弹性梁(44)、声表面波加速度传感器(45)和延长柱(46)，所述安装板(42)与连接套管(3)上端通过法兰相连，安装板(42)内部空腔设置有无线接收模块(47)，安装板(42)上端面中心位置设置有单八针接插件(41)，无线接收模块(47)通过线路与单八针接插件(41)相连，单八针接插件(41)通过线路将信号传送给处理中心，安装板(42)下端面中心位置垂直设置有空心圆筒(43)，安装板(42)下端面垂直设置有两个延长柱(46)，延长柱(46)位于空心圆筒(43)内，空心圆筒(43)的长度大于延长柱(46)的长度，延长柱(46)下端面垂直设置有弹性梁(44)，弹性梁(44)下端置于空气流量传感器壳体(1)的轴线上，弹性梁(44)位于三棱柱(21)后方，弹性梁(44)下端两侧对称设置有声表面波加速度传感器(45)，声表面波加速度传感器(45)将信号通过无线传输的方式传递给无线接收模块(47)。

2.根据权利要求1所述的一种汽车空气流量传感器，其特征在于，三个所述连接板(24)角度间隔为九十度。