空气流量计原理与检测

涡流式空气流量传感器输出信号端子上 常以“KS”符号来表示。
超声波式卡尔曼涡流式空气流量传感器
• 构造
由超声波信号发生器， 超声波发射探头、涡流稳 定板、涡流发生器、整流 器、超声波接收探头和转 换电路等组成。
在卡门涡流发生器下游管 路两侧相对安装超声波发 射探头和接收探头。
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工作原理
超声波的传播速度受空气的密度所影响，空 气的密度越高则超声波的传播速度就越快，反 之越慢。就会使超声波从发射探头到接收探头 的时间较无旋涡变晚而产生相位差 。
主流测量方式的热线式空气流量计测量原理
白金热线电阻RH置于进气通道中,空气流经热线时，带 走部分热量，使热线温度下降。热线周围通过的空气质量 流量越大，则单位时间内的热量损失越大。单位时间内的 热量损失为:
指数n随热线的形状和雷诺数Re而变化，一般可取近似值0.5。 A、B与空气的物理性质和热线的形状有关。
温度(℃) -20
4.0-7.0
0
THA-E1
2.0-3.0
20
0.9-1.3
40
0.4-0.7
60
在路检测
• 首先接通点火开关（ON位置），但不启动发动机。检测 ECU的电源端和搭铁端连接是否正常。
• 即导线连接器端子VC与E2接地端子间的电压，正常值为： 4.5～5.5V。用万用表测量搭铁端连接情况。是否有接触 不良。
时，空气带走的热量变化。热线温度发生变化，引起RH值 的变化，电桥失去平衡，其输出电位差发生变化；控制电
路根据电桥输出电位差的变化调整加热电流IA，使电桥处 于新的稳定状态，并且在RA上得到代表空气流量的新的电 压输出。
工作原理
传感器连接电路-日产千里马
传感器热线自清洁电路
感器内部情况进行检测，一般是通过检测有关端子之间的 电阻值或通断情况来判断。 • 在路检测是传感器在工作状态下，通过检测有关端子的电 压，对传感器、ECU及连接导线进行综合检测。
翼片式空气流量计外观检测
• 外观检测 • 首先检查导线与接线器接触是否良好(插接传感器时，要
关闭点火开关) • 再检查空气流量传感器外壳有无破裂，与进气管连接处有
热线式空气流量计
• 热线式空气流量传感器安装在发动机的空气滤清器与进气 总管之间，其后端为节气门体。
• 热线式空气流量传感器按其测量元件（热线）的安装位置 不同，可分为：主流测量方式的热线式空气流量计 旁通测量方式的热线式空气流量计
主流测量方式的热线式空气流量计
取样管置于主空气通道中央， 两端有防护网，白金热线电阻 RH（70µm）布置在一个支承环 内，其阻值随温度变化，热线 支承环前后端分别安装作为温 度补偿的冷线电阻RC和作为惠 斯登电桥臂的精密电阻RA，电 桥另外一个臂是安装在控制电 路板上的精密电阻RB。RH、RC、 RA、RB共同组成惠斯登电桥； 电桥的两个对角线分别接控制 电路的输入和输出。
无漏气的现象，(在发动机行驶时，可用纸片帖近空气流 量传感器，看有无吸力，若有，则漏气，应加以密封紧固， 对裂纹可粘修或更换) • 发动机停转后，关闭点火开关(OFF位置)，用手拔动叶板 看其摆动是否平顺，有无卡滞现象，若有应更换。
开路检测
1.检查电动汽油泵开关性能 用万用表的欧姆档测量E1-FC端子之间的电阻值
I
2 H


qm
惠斯登电桥
• 热线式空气流量传感器通过两个接线端子，分别给控制电 脑ECU输送热线电流变化的电压信号和冷线电阻变化的电 压信号（该信号相当于进气温度传感器THA信号）。
实际工作中，代表空气流量的加热电流是通过电桥中的
RA转换成电压输出的。 该空气流量计的工作过程如下：当空气流量发生变化
4. 关闭点火开关，用万用表电阻档检测传感器与ECU之间 的连接导线是否有短路、短路和接触不良等现象。
丰田PREVIA(大霸王)车2TZ-FE发动机用叶片式空
气流量传感器的检测
• 在车检测，开路检测
蓄电池电压 VB←→E2
VC←→E2
电 VS←→E2 压
翼片开启角度
卡尔曼涡流式空气流量计
定义：利用流体因附面层的分离而交替产生的一 种自然振荡型漩涡原理来测量流体的速度，并通 过速度的测量直接反映空气流量的流量计。
• 传统的波许L型汽油喷射系统及一些中档车型采用这种叶 片式空气流量传感器，如丰田CAMRY(佳美)小轿车、丰 田PREVIA(大霸王)小客车、马自达MPV多用途汽车等。
• 这种空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大， 响应较慢且体积较大。和热膜式空气流量计相比，测量精 度较低，实时响应性较差。
在路检测
• 当确定上述电压正常后，便可测量涡流空气流量传感器输出信 号端子KS与接地端子E2之间的电压值。测量时，分为两个步 骤， 第一步是在打开点火开关，发动机不启动时，KS与E2电 压值为：4～6V。 第二步，启动发动机，在怠速状态下（1000rad/min）， KS与E2端子之间的电压为脉冲电压，电压值在2～4V之间为 合适。进气量越大，电压越高。
• 检测进气量的电路有两种，一种是电压比检测，即把 US/UB的电压比作为空气流量计输出（US=VC—VS，UB为 电源电压），此电压比值随节气门打开而下降，其特点是 电源电压变化时，信号US和UB按比例变化，输出信号 US/UB保持不变，确保空气流量计测量正确。
• 另一种是电压值检测，即在VC端加固定电压+5V， US=VS—VE2=VS，特点是直接反映进气量的数值，电压US 与进气量成正比，且呈线性关系。
利用这一原理，只要检测卡门旋涡的频率，就可以求出空 气流量。
光学式卡尔曼涡流式空气流量计结构
涡流式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，并与 进气总管上的节气门体相连接。
光学式卡尔曼涡流式空气流量计原理
发动机主通道内设一个锥形 的涡流发生器，当空气流经进 气道时，会在涡流发生器的后 部产生有规律的卡尔曼涡流， 这将导致涡流发生器周围的压 力发生变化，变化的压力经过 导压孔引向金属膜制成的反光 镜表面，使反光镜振动。
空气流量计分类
• 分 类: 翼片式空气流量计（体积） 卡门涡旋式空气流量计（体积） 热线式空气流量计（质量） 热膜式空气流量计（质量） 量芯式空气流量计 （体积）
第二节 翼片式空气流量传感器
• 叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间。它的 作用是检测吸入空气量的多少，并把检测结果转换成电信 号。
• 翼片处于关闭状态时，E1-FC端子之间的电阻值为∞。 • 翼片处于开启后的任一位置，E1-FC端子之间的电阻值为
0。
2.检查电位计的性能
• （1）翼片在任何位置时，VC-E2端子之间的电阻值为 200~400Ω。
• （2）翼片完全关闭状态时，VS-E2端子之间的电阻值为 200~600Ω 。
• （3）翼片由完全关闭位置逐渐打开到完全开启位置时， VS与E2两端子之间的电阻应在200~1200Ω之间连续变化。
光学式卡尔曼涡流式空气流量计的检测
• 现仅以丰田凌志LS400型轿车所装配的IUE－EF发动机上 的反光镜式涡流空气流量传感器为例，进行传感器单体检 测分析。
• 开路加温检测 用加温和制冷剂改变进气温度传感器的温度，同时用
万用表测量THA端和E2端子间在不同温度时的电阻值， 和标准值进行比较，判断温度传感器是否损害。
进气温度传感器端子
• 点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器， 用万用表电阻档测量传感器上“THA”与“El”端子之间的 电阻，其标准值如下表所示。如果电阻值不符合标准值，
则更换空气流量传感器。
卡门涡旋式空气流量传感器THA-E1端子间的电阻（丰田凌志LS400轿车）
端子
标准电阻(kΩ) 10.0
卡门旋涡式空气流量计用于丰田凌志LS400、三菱、现代等轿车上
卡尔曼涡流式空气流量计的测量原理
所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角 状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方 向相反，并交替出现的旋涡。当满足 h / a 0时.28，1 两列 旋涡才是稳定的。
• 对于圆柱体，设单列旋涡产生的频率为f，则有：
式中 St—斯特劳哈尔数；
f
St
v
d
•
d—圆柱体直径，单位为mm；
•
ν—流体流速，单位为m/s；
•
β—直径比，β= d/D，D为管道直径。
• 若管道面积为A，流体的体积流量qv为
df
qv A St
• 于一台具体的卡门旋涡式空气流量计，有如下关系式：
qv kf
式中 qv—空气流量； • f—单列旋涡产生的频率； • k—比例常数，它与管道直径，圆柱体直径等有关。 • 结论：体积流量与卡门旋涡流量传感器的输出频率成正比。
反光镜振动频率=涡流的频率
电路连接图
为了便于对进气温度进行适时检测，涡流 式空气流量传感器内装有进气温度传感器。 ECU根据进气温度信号（THA），对随气 温变化的空气密度进行修正。因此，涡流式 流量传感器接线端子上有进气温度信号端子 （THA）和进气温度传感器接地端子 （E1）。
为保证涡流式空气流量传感器内电路正 常工作，通过ECU给传感器输入工作电压， 其信号端子为VC，传感器接地端子为E2。
• 热线电阻RH通电后，单位时间内产生的热量为：
对某个特定的发动机，进气通道的截面积是定值，ρv代表着质
量流量。在热平衡时即单位时间内热量损失与加热量必须相等
结论
• 若维持热线和进气温度差（TH—TC）不变（如100℃）， 则供给热线的电流大小就是空气质量流量的衡量尺度。热
线电流是空气流量的单一函数。
第二章 空气流量传感器的结构、 原理与检测
第一节 概述
• 发动机电子控制系统中很重要的一项控制内容就是最佳空 燃比控制。为达到这样的目的，必须对发动机进气空气流 量进行精确测量。
• 应用范围：空气流量传感器用于EFI系统。
如何实现最佳空燃比控制？
空气流量传感器作用
直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小， 并将检测结果换成电信号送至ECU，ECU根据空 气流量信号是来确定基本喷油量。
传感器的检测
• 用万用表检测ECU及其控制电路故障时，首先必须详细阅 读被测汽车的维修技术资料。通过阅读资料掌握以下几点 内容，汽车发动机ECU线束插接器中各端子相连接的传感 器的名称、电路连接图、发动机不同工作状态下各端子标 准电压值和各端子之间的标准电阻值等资料。
翼片式空气流量传感器检测
• 检测方法：开路检测和在路检测。 • 开路检测主要是在传感器与其他电路断开的情况下，对传
翼片式空气流量计的接线端子
• 翼片式空气流量计有5线与7线两种，5线翼片式空气流量 计内没在油泵开关，7线翼片式空气流量计内装有油泵开 关。
传感器的检测
• 主要介绍运用万用表对传感器进行检测的方法。 汽车电子控制系统的传感器电路同样具有与其他电子
电路一样的电路特性，即具有自身工作特点的电压、电阻 特性。例如，在ECU线束插接器的各端子上有不同的工作 电压；在ECU控制的各电路及其传感器和执行元件端子间 都具有自身的电阻值。因此，在没有汽车专用ECU故障检 测仪时，可以通过万用表测量ECU线束插接器各端子（不 拆开线束插接器）的工作电压值和各端子之间的电阻值 （拆开线束插接器）来诊断ECU及其控制电路的故障。
翼片式空气流量计
VC
空气流量增大时，进气气流对 电位计 叶片产生的推力增大，推力克服
复位弹簧的弹力使α增大，直到
VS
推力与弹力平衡为止。
同时电位计中的滑臂与翼片轴
同轴旋转，使接线插头间的电阻
测量叶片
减小，输出电压值US降低，电 控单元根据空气流量计输入的信 号感知空气流量的大小。
检测进气量的电路
• 测量翼片式空气流量计信号端子电阻时，还需慢慢转动翼片， 观测电阻值有无忽大忽小，或有间断出现电阻很大等不良情 况。
3. 开路加温检测
所谓的开路加温检测，就是用加温和制冷剂改变翼片式 空气流量计的温度，同时用万用表测量THA端和E2端子 间在不同温度时的电阻值，和标准值进行比较，判断温 度传感器是否损害。
在路检测
1. 接通点火开关，但不启动发动机，用万用表检测ECU连 接器+B段与搭铁端是否有电压。
2. 若ECU的供电电压正常，用万用表的电阻档或者通断档 检测ECU连接器端子E1和车身搭铁之间的连接导线是否 导通。
3. 用手推动翼片处于不同位置，用万用表的电压档测量VSE2端子之间的电压值，应符合附录中的规范值。