[发明专利]汽车空气质量流量计的校准装置及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车空气质量流量计的校准装置。

背景技术

热式汽车气体质量流量测量利用热交换原理来测量空气流量。汽车用空气质量流量计安装在汽车滤清器和节气门之间的进气通道上，用来测量吸入发动机中的空气量，其输出信号作为汽车发动机燃油电喷系统中控制燃油喷射量的主要参数，决定汽车的基本喷油量和喷油时间。由于空气质量流量计对整车性能影响很大，直接影响汽车发动机的动力性、经济性、油耗、尾气排放指标等总体性能。

到目前为止，在汽车空气流量计的生产中，尚未见本发明所采用的装置及方法。目前已存在的流量标定装置，或流量检定装置，或流量校验装置，其实质是通过装置来检测出被检流量计输出与理想流量计输出的差异，但不能改变这种差异。

目前绝大部分汽车空气流量计是基于热式原理的设计，其传感原理分为两大类，恒温差式和热分布式。恒温差式空气流量计是将热探头上的电阻加热到比气流温度高出一个恒定的温度，当空气流过热探头时，将带走热探头上的热量，流量越大，带走的热量越多，利用测量空气流动所带走的热量来间接测量被测空气的流量；热分布式空气流量计是在发热电阻的上下游分别安置测温结构，当空气流过热探头时，热探头中发热元件周围的温度分布被改变，流体下游的温度高于流体上游的温度，流量越大，流体下游的温度比上游温度高出越多，利用测量发热元件上下游温差来间接测量流体的流量。恒温差式空气流量计的热探头制作设备投资少，成本低廉，但热探头装配定位的一致性会明显影响热探头输出原始信号的一致性，因而后期生产工艺要求高，相应提高了成本，生产过程中出现次品和废品的风险大。热分布式流量计的热探头安装定位的一致性相对容易控制，但热探头生产设备昂贵，热探头成本高。

不管是恒温差式流量计还是热分布式流量计，目前的生产方式是从热探头获得与流量相关的电信号，即空气流量与输出电压的原始关系，然后用硬件(运算放大器)调理或者软件计算的办法，将这种原始的电压输出特性转变成流量计所要求的电压输出特性，如图1所示。

在目前的汽车空气流量计生产方法中，对于某一特定型号的流量计，将热探头输出电压特性曲线转换为流量计输出电压特性曲线，其转换函数是固定的。这种生产模式带来的问题：1.由于固定的转换函数，当热探头生产中出现结构或参数的细微不一致，或热探头装配过程中出现的细微不一致，都可能导致热探头输出电压特性曲线的变化，按照固定的转换函数就必然导致流量计电压输出特性曲线的变化，导致批量生产中流量计电压输出特性的不一致，降低了产品的精度和合格率；.2要保证固定和精确的函数变换关系，当使用硬件(运算放大器)来实现时，必然要求匹配电阻的高度稳定和高精确，因而对于高品质流量计的生产厂家，大量的电阻需要激光调整，提高了生产的成本。3.不同型号的汽车使用不同型号的流量计，不同型号的流量计要求有不同的输出电压关系曲线，这将导致在生产过程中要求设计大量的硬件电路来满足不同型号流量计的需要，使得生产库存成本增加。

上述状况的结果是少数龙头企业依仗其经济实力，采用高起点高成本方式，精确控制生产过程的每个环节，生产高质量的汽车流量传感器，长期垄断汽车流量计市场，而大多中小企业由于无法形成足够的批量而使用低成本的热探头，热探头电阻精度、外形尺寸精度、生产制造工艺，装配精密程度等的微小差异都会对热探头输出电压特征曲线带来足够大的影响，而固定函数的转换方法，当热探头输出电压特征曲线发生变化时则无能为力，加上电路元器参数的不一致和分散性，这样生产出来的流量计的精度和一致性是无法保证的，一旦标定发现不符合质量要求的产品，就只能当次品或废品处理，因而导致大多中小企业生产的流量计品质底下。