汽车传感器流量PPT课件

0.02—0.10 0.10—0.30
0.02—1.00 0.10—0.30
10.00—20.00 10.00—20.00
4.00—7.00 4.00—7.00
2.00—3.00 2.00—3.00
0.90—1.30 0.90—1.30
备注 任何 温度
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。
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。
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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(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。
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
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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。
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来自空气 滤清器
超声波检测涡流式空气流量传感器
优点： 1、结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期
运行十分可靠。 2、检测敏感元件不直接接触被测介质。 3、压力损失较小，节能意义显著。 4、测量范围宽，量程比可达1：10～1：30。 5、输出是与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移。 6、安装简单，维护十分方便。 7、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量 缺点： 1、制造成本高 2、体积型检测，需要气压和温度修正
卡尔曼涡流使空气压力变
发光二极
化，变化的压力经导压孔引向
板弹管簧
金属膜反光镜使其产生振动，
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
涡流发生
射到光敏晶体管上，通过光敏
器
晶体管检测涡流频 信号20输21/4入/8 到ECU。
率
，
该
频
率
进气流
导压孔
光敏晶体 管
反光镜
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卡尔曼涡流式空气流量传感器优缺点
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VB UB E2
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。
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测量 端子 FC—E1 VB—E2 VC—E2 VS—E2
THA —E2
测量条件
翼片完全关闭 翼片任何开度
20°C 20°C 翼片完全关闭 翼片任何开度 －20°C 0°C ＋20°C ＋40°C
电阻值/k 5M-E发动机 2TZ-FE发动机
0
0
0.20—0.40
—
0.10—0.30 0.20—0.60
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量传感器和卡尔曼 涡流式空气流量传感器
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
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
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
搭电 铁源
ECU
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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。
卡门涡街。卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽 度有关，可用下式表示：
F=St·V/d 式中：F--卡门涡街的释放频率
St---系数（称为斯特罗哈数） V----流速 d---柱状物的宽度
卡门涡街的释放频率F和流速V成正比，因此通过测量卡门涡 街的释放频率就可算出瞬时流量。斯特罗哈数是涡街流量计的 重要系数。在曲线的St≈0.17的平直部分，旋涡的释放频率与流 速成正比，所以检出频率F就可求得流速V，由V求出体积流量。
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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(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
是赫兹(Hz)。我们人类耳朵能听到的声波频率为20Hz～
20000Hz。当声波的振动频率小于20Hz或大于20KHz时，我们
便听不见了。因此，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超
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2.传感器工作原理
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。 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。
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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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涡流发生器原理
在测量管中垂直放置一个柱状或三角状物体时，流体通过柱 状物两侧就交替地产生有规则的旋涡，这种旋涡列称为
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超声波小知识
介质的一切质点，是以弹性力互相联系的。某质点在介质
内振动，能激发起周围质点的振动。振动在弹性介质内的传播 过程，称为波。波，有电磁波（电波和光波）和声波（或称机 械波）。
声波是一种能在气体、液体、固体中传播的弹性波。它可 分为分次声波、可闻声波、超声波及特超声波。
科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位
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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搭油 铁泵
电 机
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
燃油泵 触点
空气 流量 传感器
进气 温度 传感器
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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电位计
接线插头
缓冲翼片
进气岐管侧
测量翼片
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
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。
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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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：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。
水温 传感器
氧传感器 曲轴转角
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
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。
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复位弹簧
空气流 测量翼片
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缓冲室 缓冲翼片
进气温度 传感器
ECU 22
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
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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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
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
不同排量的发动机的流量检测要求。
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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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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。
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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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
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
空气流量 传感器
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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(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。