汽车空气流量计校准系统的设计.pdf

《自动化技术与应用》2010年第29卷第11期
仪器仪表与检測技术
Instrumentation and Measurment
汽车空气流量计校准系统的设计
项斌全,修吉平
(华中科技大学,湖北武汉430074)
摘要:本文介绍了“种基于风洞原理的汽车空气流量计校准系统的研制,该系统可消除汽车空气流量计生产制造过程的细徴不一致
导致的误差;在连续可调,高精度,稳定的气流条件下,计算机直接将毎只汽车空气流量计的插值计算函数模型的参数写入内部
的非易失存空间来完成校准工作,并且论述了系统工作原理、硬件设计和软件设讨,设计出了一种高校准精度,高效率,适合
进行汽车空气流量计規模化生产的校准系统。
关键字:汽车空气流量计;输出电压特性曲线:校准系统
中图分类号:TH814文献标识码:B文章编号:10037241(2010)110076-05
Design of Calibration System for Automobile Air Flow Meter
XIANG Bin-quan, XIU Ji-ping
Central China University of Science and Technology, Wuhan 430074 China)
Abstract: A kind of calibration system for automobile air flow meter is introduced it is based on the theories of wind tunnel. This
system can elimninate the deviation caused by minor inconsistencies in automotive air flow meter manufacturing process
In the condition of continuously adjustable, high accuracy and stable airflow, computer directly transfers the function
model parameters of each meter to the corresponding meters non-volatile storage space. The principle of system is also
described including the hardware design and software flow chart. This high accuracy and efficiency calibration system
is suitable for mass production of automobile air flow meter
Key words: automobile air flow meter; output voltage characteristic curve; calibration system
1引言
的问题:1.当在热探头生产制造中出现结构或参数细
汽车空气流量计作为测量吸入发动机中的空气量微不一致,或在热探头装配过程中造成微小差异,都可
的传感器,安装在汽车滤清器和节气门之间的进气通道能导致热探头原始输出电压特性曲线地变化,按照固
上,其输出信号作为汽车发动机燃油电唢系统中控制定的转换函数进行转换又会导致最终的输出电压特性
燃油射量的主要参数,决定了基本喷油量和喷油时曲线发生改变,最终导致批量生产中汽车空气流量计
间。汽车空气流量计质量的优劣对整车性能影响很大,质量参差不齐,2.要保证固定精确的转换函数,若希望
其泗量精度直接影响着汽车发动机的动力性、经济性、通过硬件电路来实现,则必然要求匹配电阻的阻值高
油耗、尾气排放等总体性能。所以在汽车空气流量计度稳定和高精度。因而对于高品质汽车空气流量计的
的生产过程中,必须进行精确地校准。
生产厂家,大量的电阻需要经过精确的激光调整,大大
但是在目前的汽车空气流量计生产方法中,对于提高了生产的成本。不同的汽车使用的汽车空气流量
某一特定型号的汽车空气流量计,将热探头原始输出计并不相同,而不同型号的汽车空气流量计都有自身
电压特性曲线转换为标准输出电压特性曲线(如图1所特定的输出电压特性曲线,这就要求设计大量的硬件
示),其转换函数是固定的。这种生产方法会带来很多电路来满足不同型号汽车空气流量计的需要,并最终
使生产成本进一步增加。
收稿日期:2010-06-29
76 Ti A tion&plications
仪器仪表与检測技术《自动化技术与应用》2010年第29卷第11期
nstrumentation and Measurment
不一致。特别是在使用品质较差的热探头时,这个间
题将更加突出。三、还有的流量计校验装置,其实质是
通过装置来检测出被检汽车空气流量计与标准汽车空
气流量计输出电压特性的差异,但是无法改变两者之
间的这种差异
2系统工作原理及功能
风洞是空气动力学研究和试验中使用最广泛,也是
空气流賞(pm最有效的工具,主要通过控制管道内气流的流速、温度
一热探头原始输出电压特性曲线,2一流量计标准输出电压特性曲线等参数来模拟实际的工作环境。风洞实验的主要任务
是正确地模拟气流流过实物的流态并提供精确的实验
图1热探头与流量计输出电压特性曲线对比
数据,为进一步改进设计方案、改善被测物体的空气动
上述状况带来的结果是少数龙头企业依仗其雄厚力学特性提供可靠的依据?。本系统在此基础上结合传
的经济实力,采用高起点高成本方式,精确控制生产过感器技术、数据采集技术和计算机控制技术来采集和
程的每个环节,生产价格高昂的汽车空气流量计,长期
控制风洞气流的各项参数,并最终实现对汽车空气流量
笙断汽车空气流量计市场,而大多中小企业由于无法形计进行精确校准。整个系统的构成如图2所示,主要由
成足够的批量而使用低成本的热探头。热探头电阻精气体流量控制、气流温度控制和流量计校准三个功能
度、外形尺寸精度、生产制造工艺和装配精密程度等的
模块构成。
微小差异都会对热探头原始输出电压特征曲线带来足
够大的影响。如果采用了低成本的热探头和固定函数
的转换方法,则对热探头原始输出电压特性曲线发生变
化所造成的影响就无能为力,加上电路元器件本身参数
的不一致和分散性,这样生产出来的汽车空气流量计的
Al AA
精度和一致性就很难保证。
近年来国内有不少单位和个人都对流量计校验进
行了研究,出现了一些不错的校验装置,但也存在诸多
3计算机;4一控制接口:5一校准営道A:6-通讯接ロ;7一校准管道B:8数据采集接
不足之处。一、流量标准问题,能否提供一个连续可调
9一校准管進A1:10故校准流量计插孔;1-校准管進B网『门1:12测量管道:13参比流量计
4一标准空气质量演测量装量S:15一加热:16制冷量:17一机:18变频器
的高精度气体流量是这个问题的关键。有的装置在校
验时用一个被认为是标准的汽车空气流量计来校验其
图2系统整体结构原理图
他汽车空气流量计,这似乎不符合计量传递的规则,除2.1气体流量控制
非是我们首先承认自己的流量计比竞争对手的流量计
要获得连续可调的高精度气体流量,必须具备几个
低一个精度等级。二、有的装置能做的仅仅是对汽车
关键技术。首先,要有高精度的气体流