汽车空气流量传感器

频率，该频率信号
导压孔
输入到ECU。
光敏晶体管 反光镜
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28
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信号处理电路将频率信号输入ECU之后，ECU便可计算 出进气流量的大小。丰田皇冠3．0型轿车上实测光电检测涡 流式空气流量传感器的输出信号周期值，见表2-4。可见，发 动机转速越高，吸人气缸的进气量越大，产生涡流的频率就 越高。
怠速 空气阀
质量流量或体积流量方式
空气滤清器
L型传感器采用直接测量方式，所以进气量的测量精度 较高，控制效果优于D型燃油喷射系统。
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3
(2) D型EFI 系统
通过进气歧管绝对压力传感器检测进气歧管内的绝对 压力从而间接测量进气量。
D型EFI系统利用进气歧管绝对压力和发动机转速来 计算吸入气缸的空气量，又称为速度—密度型EFI系统。
如丰田凌志LS400型轿车、皇冠3．0型轿车、三菱吉 普车、长风猎豹吉普车和现代轿车采用。
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第三节 热线式和热膜式空气流量传感器
一、热线式和热膜式空气流量传感器结构、原理
(一)热线式空气流量传感器
热线式空气流量传感器，按其铂金热线安装位置的不同 分为主流测量方式和旁通测量方式两种。
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1.结构主要组成部件
一、翼片式空气流量传感器
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（一）翼片式空气流量传感器结构、原理
翼片式空气流量传感器又称为叶片式、动片式、风门式、 量板式空气流量传感器。
缓冲室
复位弹簧 进气温度传感器 空气滤清器侧
电位计
接线插头
缓冲翼片
进气岐管侧
测量翼片
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CO调整螺钉 空气旁通通道
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1.结构主要组成部件
(1)检测部件 由测量叶片和缓冲叶片组成。翼片总成固定在电位计转
如图所示为主流测 量方式传感器的结构组 成。
取样管安装在主进 气道中央，取样管安装 有一根直径为70m的 铂金丝，两端有金属防 护网固定在壳体上。
进气 岐管侧
测量翼片
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3.传感器电路
热敏电阻：
进气温度传感器 由NTC热敏电阻套 装在塑料壳体内构 成，安装在主进气 道的进气口上，电 阻两端的引线分别 与接线插座上的搭 铁端子E2和温度信 号输出端子THA连 接。
燃油泵 控制触点 可变电阻 固定电阻 热敏电阻
搭油 铁泵
电 机
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搭电 铁源
ECU
2.传感器工作原理
当气流流过涡流发生器时，其后部就会产生涡流，涡流 引起发生器后部压力变化。进气量越大，涡流频率越高，压 力变化频率就越高。
变化的压力经
发光二极管
导压孔引向金属膜 反光镜使其产生振
板弹簧
动，其振动频率与
涡流频率相等。反
光镜将发光二极管 的光束反射到光敏
涡流发生器
晶体管上，通过光
敏晶体管检测涡流 进气流
4) 板簧片：给张紧带施加适当的预紧力，防止张紧带和反光 镜振幅过大而损坏。设在导压腔内，并紧贴张紧带。
5) 发光二极管(LED)：发出光束，设置在镜面上部。
6)光敏晶体管：接受反光镜的反射发光束，变换成电信号。
7) 集成信号处理电：路将频率信号变换成方波信号后，再输 入到ECU进行运算处理。
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喷油器
进气岐管 压力传感器
节气门体
进气岐管 稳压室
怠速空气阀
空气滤清器
速度—密度方式
由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波动，D型 燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的成本较低。
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4
三、EFI 采用的空气流量计类型
▪ 翼片式空气流量计 ▪ 卡门涡流式空气流量计 ▪ 热线式空气流量计 ▪ 热膜式空气流量计 ▪ 量芯式空气流量计
流体涡流效应
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1.结构主要组成部件
1) 蜂窝状整流网栅ห้องสมุดไป่ตู้使进气在涡流发生器之前形成比较稳定 的气流，在传感器气流入口处。
2) 涡流发生器：周期性地产生稳定的卡尔曼涡流，在涡流发 生器上设有一个稳流槽和两个导压孔。
3) 反光镜：反射发光二极管的光，用反光能力强的金属箔片 制成，并用细薄的 张紧带张紧在导压腔的外表面上。
汽车传感器
第二章 空气流量传感器的结构、 原理与检测
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1
第一节 概 述
空气流量传感器(AFS)又称为空气流量计(AFM)，是进 气歧管质量型空气流量传感器(MAFS)的简称。
一、功用
检测发动机进气量的大小，并将进气量信息变换成电信 号输入ECU。进气量信号是ECU计算喷油时间和点火时间的 主要依据。
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超声波检测涡流式空气流量传感器
• 构造
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• 超声波检测涡流式空气流量传感器原理电路
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• 超声波通过卡尔曼涡旋后的加、减速情况
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由于两类涡流式空气流量传感器检测的均是进气的体积 流量，两类传感器均有进气温度传感器和大气压力传感器修 正流量检测带来误差。
（二）涡流式空气流量传感器检测 1.开路检测 点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加 温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。
体积流量型 体积流量型 质量流量型 质量流量型 体积流量型
空气流量传 感器安装在空气 滤清器与进气软 管之间。
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5
空气流量传感器的安装位置
进气管后段 空气 空气 流量计 滤清器
节气门体
进气管前段
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例：桑塔纳2000轿车发动机汽油喷射系统
燃油 滤清器
汽油泵
燃油 分配器
水温 传感器
氧传感器 曲轴转角
二、空气供给系统的类型
汽车燃油喷射系统(EFI)根据空气供给系统的计量方式，
EFI系统可分为:
L型EFI 系统
D型EFI 系统
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2
(1) L型EFI 系统
通过空气流量计检测进入发动机空气质量。
汽车采用的L型传感器分为体积流量型传感器和质量流
量型传感器。
喷油器 进气岐管 稳压室 节气门体
空气流量 传感器
2.在路检测
点火开关接通，检测电源、有关端子的电压值、信 号波形和线路的导通。
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• 丰田轿车光电检测涡流式空气流量传感器
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• 静态检测 • 动态检测
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• 三菱轿车超声波涡流式空气流量传感器
检测方法如下: ①打开点火开关，测量传感器1号端子与搭铁间电压，应为5V。
②启动发动机，使发动机转速到3000r/min，这时再测量1号端子与 搭铁间电压，应为2.2～3.2V。
— 0.20—0.60 0.10—0.30 0.10—0.30
进气
温度 THA
传感器
—E2
－20°C 0°C
＋20°C ＋40°C
10.00—20.00 4.00—7.00 2.00—3.00 0.90—1.30
10.00—20.00 4.00—7.00 2.00—3.00 0.90—1.30
备注 任何 温度
2.传感器工作原理
当40kHz频率超声波穿过进气气流到达超声波接收器 时，由于受到气流移动速度及压力变化的影响，因此从超 声波接收器接收到的超声波信号的相位(时间间隔)及相位差 (时间间隔之差)就会发生变化，控制电路根据相位或相位差 的变化情况就可计量出涡流频率。涡流频率信号输入ECU 后，ECU就可计算出进气量。
轴上。测量翼片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓 冲翼片与缓冲室起到阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧 变化时，使翼片转动平稳，减小翼片脉动。
缓冲室
缓冲翼片
空气滤清器侧
进气岐管侧
测量翼片
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14
(2)电位计
安装在传感器壳体上部。由带平衡配重的滑臂和印制电 路板上的镀膜电阻组成，滑臂与翼片固定在同一转轴上并一 起转动。 电位计内设有片状螺旋形复位弹簧、调节齿圈。
道时，翼片受到气流压力产
生的推力矩和复位弹簧力矩
US
的作用，翼片偏转直到弹簧 VS
力矩与推力力矩平衡为止。
翼片受到的推力力矩与
空气流量成正比。翼片偏转
角度α与进气量成正比。
空气
电位计滑臂和翼片均固 滤清器侧
定在同一转轴上，电位计滑
臂与翼片同时偏转。端子Vc
与Vs之间输出电压Us随进气
量变化。
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VB UB E2
20°C 20°C
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众所周知，空气的质量与其温度和大气压力有关。温度 越低或大气压力越高，空气密度越大，空气质量就越大；反 之，温度越高或大气压力越低，空气质量就越小。
翼片式流量传感器检测的是进气气流的体积流量，当进 气温度或大气压力发生变化时，相同体积的空气质量就会发 生变化。
为了避免环境温度和大气压力变化给流量检测带来的误 差，所有检测体积流量的空气流量传感器都采用了进气温度 传感器和大气压力传感器进行修正。
搭油 铁泵
电 机
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搭电 铁源
ECU
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丰田汽车翼式空气流量传感器各端子之间的电阻值
名称
测量 端子
测量条件
电阻值/k 5M-E发动机 2TZ-FE发动机
燃油泵
翼片完全关闭
触点
FC—E1 翼片任何开度
0
0
空气 流量 传感器
VB—E2 VC—E2
VS—E2
20°C 20°C 翼片完全关闭 翼片任何开度
0.20—0.40 0.10—0.30 0.02—0.10 0.02—1.00
1）平衡配重
起到平衡作 用，使滑臂平稳 偏摆。
平衡配重 燃油泵开关
复位弹簧 调节齿圈 电位计
印制电路板
2）调节齿圈
有刻度标记， 调整复位弹簧的 预紧力，从而调 整传感器的输出 特性。
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(3)其他部件 1）燃油泵开关
控制电动燃油泵。发动机运转时翼片稍微偏转，其触点 闭合，接通泵油。当发动机熄火后翼片关闭，触点顶开，燃 油泵停止转动，在汽车发生事故而油管破裂时，可以防止燃 油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。 2） CO调整螺钉
不同排量的发动机的流量检测要求。
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1.结构主要组成部件 主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集
成控制电路、进气温度传感器和大气压力传感器等组成。在 主空气道的内壁上，粘贴有吸声材料，防止超声波出现不规 则反射现象而影响正常检测。
1）超声波发生器：用于产生和发射超声波信号
2）超声波接收器：用于接收超声波信号。
③关闭点火开关，测量传感器的4号端子与搭铁间电阻应为0Ω。
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涡流式空气流量传感器的优点
涡流式空气流量传感器的输出信号是与旋涡频率对应 的脉冲数字信号，其响应速度是几种空气流量传感器中最 快的一种，几乎能同步反映空气流速的变化，因此特别适 用于数字式计算机处理。
涡流式空气流量传感器还具有测量精度高、进气阻力 小、无磨损等优点，长期使用时，性能不会发生变化。其 缺点是制造成本较高，因此目前只有在少数中高档轿车中 采用，因为是检测体积流量，所以需要对空气温度和大气 压进行修正。
传感器
油箱
压力调节器 电控单元
喷油器
ECU
油压调节器
冷起动阀
节气门 开关
节气门
辅助空气阀
空气温度 传感器
空气流量 传感器
转速传感器
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例：别克轿车电子控制汽油喷射系统
进气温度传感器
发动机转速传感器 曲轴转角传感器
歧管压力传感器 水温传感器
节气门位置传感器
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8
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9
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10
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第二节 翼片式空气流量传感器和卡尔曼 涡流式空气流量传感器
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30
来自空气 滤清器
超声波检测涡流式空气流量传感器
超声波 发生器 涡流稳定板
涡流发生器
超声波发生电路
流向 发动机
卡尔曼涡流
超声波 接收器
空气旁通通道
ECU
与涡流数对应的疏密超声波 整型后的方波
超声波接收电路
涡流发生器设在主空气道上。设置旁通空气道的目的是为
了调节主空气道的流量。可使用同一规格的流量传感器来满足
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复位弹簧
缓冲室 缓冲翼片
空气流 测量翼片
进气温度 传感器
ECU
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1.开路检测
燃油泵
点火开关断开，拔 控制触点 可变电阻 固定电阻 热敏电阻
下传感器的配线连接器。
1）检测有关端子间的 电阻值或通断。
2）通过加温检测热敏 电阻的阻值变化。
2.在路检测 点火开关接通，检
测电源、有关端子的电 压值和线路的导通。
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（二）翼片式空气流量传感器检测
翼片式空气流量传感器检测方法有开路检测和在路检测 两种。以后其他章节的传感器检测
开路检测：在传感器与传感器电路不连接的情况下，对传感 器内部状况进行检测。一般通过检测有关端子间 的电阻值或通断情况进行判断。
在路检测：传感器在工作状态时，通过检测传感器有关端子 的电压、信号波形和电路导通情况等，对传感器、 ECU及连接导线进行综合检测。
旁通进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧化碳)调整 螺钉，用来调节发动机怠速时CO排放量。
3)进气温度传感器
安装在主进气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接 线插座上的搭铁端子E2和温度信号输出端子THA连接。
4）接线插座
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2.传感器工作原理 利用力矩平衡原理和电位计原理
空气流过传感器主进气 VC
翼片式空气流量传感器已经持续生产使用多年。它具有 结构简单、价格便宜、可靠性高等优点，目前许多车型仍采 用翼片式空气流量传感器。
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二、卡尔曼涡流式空气流量传感器
（一）卡尔曼涡流式空气流量传感器结构、原理 光电检测涡流式空气流量传感器
反光镜 发光二极管 板弹簧
涡流 发生器 导压孔
光敏 晶体管
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