第2章 电控发动机原理与检修

第一节 空气流量计

(二)翼片式空气流量计的工作原理 空气通过空气流量计主通道时，翼片将受到吸入空气气流 的压力及回位弹簧的弹力控制。当空气流量增大，则气流压 力增大，使叶片偏转，翼片转角口增大，直到两力平衡为止。
与此同时，电位计中的滑臂与翼片转轴同轴偏转，使接线插
头“Vc”与“Vs”间的电阻减小，Us电压值降低，电脑根据空 气流量计送入的Us / UB的信号，感知空气流量的大小。Us /
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第一节 空气流量计

1. LEXUS LS400卡门旋涡式空气流量计反光镜频率检测 原理 使用反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计是把涡流发 生器两侧的压力变化，通过导压孔导向薄金属制成的反光镜

表面，使反光镜产生振动。反光镜振动时将发光管投射的光
反射给光电管，对反光信号进行检测，即可求得旋涡的频率。 图2-8所示是LEXUS LS400卡门旋涡式空气流量计内部构造

v=df/(St) 而体积为:


V=vS
所以得: V=dfS/( St)
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第一节 空气流量计

式中 d——涡流发生器外径尺寸; St——斯特罗巴尔数，约为0. 2 ; S——卡门旋涡发生器位置的空气道的截面积。 因d、s、St为定值，所以体积与频率f成正比。
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第一节 空气流量计

2.典型故障 1)空气流量计信号偏低 空气流量计信号偏低的原因分析，大致有两点: (1)空气流量计后漏气，导致空气流量板被吸开的角度小， 信号小。
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第一节 空气流量计

(2)空气流量计的翼板运动受阻，吸力小时打不开，信号小。 空气流量计信号偏低，混合气过稀。怠速时，实际测量空 气流量计信号电压比正常标准值(翼板式1. 1~1. 5 V)小。空气 流量计信号低，必然造成喷油量减小，混合气过稀，导致怠
ES300翼板式流量计电路图。
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第一节 空气流量计

凌志300翼板式空气流量计上THA和E2两脚为进气温度传 感器，用以测量进气温度，从而确定进气的密度，是凌志 300翼板式空气流量计计算进气质量的修正信号。传感器为 负温度系数热敏电阻:-20℃时，阻值为10~ 20 kΩ ; 0℃时，
UB 的电压比值与空气流量成反比，且呈线性下降。
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第一节 空气流量计

当吸入空气的空气流量减小时，翼片转角口减小，接线插 头“Vc”与“Vs”间的电阻值增大，Us电压值上升， Us / UB的 电压比值随之增大。

使用Us / UB电压比作为空气流量计的输出，其目的在于:当
加给电位计的电源电压UB随发电机发电电压发生变化时，因
记图。

元件引脚英文缩写:E = earth，地;VB = voltage battery，电 瓶电压;Fc = fuelpump pump control，油泵控制;Vc或Vcc，
电压源为5 V ; Vs = voltage signal，信号电压; THA = thermal
air，空气温度。
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第2章 传感器的工作原理与检修

第一节 空气流量计 第二节 进气压力传感器（MAP） 第三节 节气门和油门踏板位置传感器


第四节 温度类传感器
第五节 爆振传感器
第六节 催化转换器和氧传感器
第七节 怠速提升信号 第八节 转速类信号
第一节 空气流量计

空气流量计的作用是将吸入的空气量转换成发动机负荷信 号送至电脑。空气流量计能产生与发动机转速和节气门开度 同样的负荷信号。它是决定“喷油量”的基本信号，一旦失 效用发动机转速和节气门计算负荷。
3.超声波卡门旋涡式空气流量计 三菱车系使用的卡门旋涡式空气流量计是利用卡门旋涡引 起的空气密度变化进行测量的。在空气流动方向的垂直方向 安装超声波信号发生器，在其对面安装超声波接收器。
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第一节 空气流量计

在点火开关转过点火挡位置至启动挡位置的过程中，没 有空气流过传感器，超声波型卡门旋涡传感器会在这个阶段 建立起超声波传递的固定参考时间。顺时针旋转的涡流使超 声波传递加速，它们到达接收器的时间比参考时间短，逆时
第一节 空气流量计

(2)卡门旋涡式空气流量计:为体积流量型，又分为反光镜 型(用于丰田凌志400)和超声波密度型(用于三菱车系)，也趋 于淘汰。 如今凌志400早已采用热线式空气流量计，以前反光镜式

卡门旋涡空气流量计早于1995年停用，卡门旋涡式空气流量
计在市面上几近消失，流入民办中等职业学校内的凌志试验 台多为卡门旋涡式空气流量计。
电压交替变化，使放大器输出信号在高和低之间变动，经整 形电路处理后触发三极管导通和截止，随着进入MAF的传
感器的空气流量增加，压力变化所产生的电压信号被转化成
和进气流量成正比的数字脉冲信号。然后，该数字信号被传 递给ECU，电脑处理电路确定卡门旋涡发生数量。
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第一节 空气流量计

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第一节 空气流量计

(三)典型翼板式空气流量计 实际能修到的翼板式流量计在国内有LEXUS300和丰田大 霸王。图2-4所示为LEXUS300实车。

1. LEXUS300翼板式流量计

图2-5所示是凌志300翼板式空气流量计接脚。图中取消
VB=12V代之Vc=5 V，这样翼板式流量计变成了3线滑动变阻 器。这样Vs/Vc作为空气流量信号。图2-6所示是LEXUS
阻值为4~7 kΩ ; 20℃时，阻值为2~3 kΩ ; 40℃时，阻值为0.
9~1.3 kΩ;60℃时，阻值为0. 4~0. 7 kΩ ;

Ec和E1为凌志300翼板式空气流量计上的油泵开关，阻值
与温度无关，不启动发动机，开关断开阻值无穷大。

凌志300翼板式空气流量计上故障码条件:Vs信号超过4. 9 V，时间超过0. 5s。
速不稳，加速无力，故障灯亮，产生空气流量计信号偏低故
障码和氧传感器监测混合气过稀故障码。
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第一节 空气流量计

2)空气流量计信号偏高 在空气流量计主空气道下方设置有旁通气道，旁通气道的 一侧设有可改变空气量通过的CO调整螺钉，以便对输出特 性进行调节。由于怠速时的空燃比会因发动机、燃油喷射装
卡簧定位，且调整齿圈上有刻度标记，改变调整齿圈的固定
位置，可调整回位弹簧的预紧力，使用中用以调整空气流量 计的输出特性。翼片转轴上端固装着平衡配重和滑臂，随翼
片一起动作。滑臂与印刷电路板上的镀膜电阻接触，并在其
上滑动。
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第一节 空气流量计

印刷电路板采用陶瓷基镶膜工艺制成，可变电阻的中央抽 头是与翼片轴连动的滑臂。滑臂与接线插头用导线连接，则 接线插头为电压信号输出端。燃油泵控制触点受翼片转轴的 控制。当翼片处于静止位置时，燃油泵控制触点被顶开;当
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第一节 空气流量计

(3)热线式空气流量计:为质量流量型,20世纪80年代初研制， 在尼桑、通用车系应用。 (4)热膜式空气流量计:为质量流量型，美国通用汽车公司 研制，应用在通用公司、大众公司、奔驰公司和宝马公司等，

有世界应用的趋势。
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第一节 空气流量计
置和系统的不同，出现若干偏差，因此需调整旁通气道截面
积，使空气流量计输出与目标一致。

若旁通气道过小，则从空气流量计流量板进气较多，空气
流量计信号大，喷油较多，以至于怠速混合气过浓，燃烧不
彻底。
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第一节 空气流量计


二、卡门旋涡式空气流量计
卡门旋涡式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一 体，在其空气通道中央设置一个锥体状的涡流发生器，在涡 流发生器后部将会不断产生称之为卡门旋涡的涡流串，测出 卡门旋涡的频率即可感知空气流量的大小。图2 -7所示为 LEXUS LS400卡门旋涡式空气流量计实物。
针旋转的涡流使超声波传递速度减慢。从信号发生器发出的
超声波因受卡门旋涡造成的空气密度变化的影响，到达接收 器时有的变早，有的变晚，而测出其相位差，利用放大器使 之形成矩形波，则矩形波的脉冲频率即为卡门旋涡的频率。 图2-13所示为超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计的原 理图。信号转变成数字脉冲再传给电脑，脉冲数越多表明空 气流量越大。
目的在于当发动机吸入空气量急剧变化和气流脉动时，减小
翼片的抖动，使翼片运转平稳。
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第一节 空气流量计

2.电位计部分 电位计在空气流量计壳体上方，内有平衡配重、滑臂、回 位弹簧、调整齿圈和印刷电路板等。螺旋回位弹簧的一端固 定在翼片转轴上，另一端固定在调整齿圈上。调整齿圈被一
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第一节 空气流量计

1.翼片部分 如图2 -2所示，翼片由测量叶片和缓冲叶片构成，两者铸 成一体。翼片转轴安装在空气流量计的壳体上，转轴一端有 螺旋回位弹簧(安装在电位计部分内)。回位弹簧的弹力与吸
入空百度文库气流对测量叶片的推力平衡时，翼片即处于稳定位置。
测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转，同时，缓 冲叶片在缓冲室内偏转，缓冲室对翼片起阻尼作用。其设计
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第一节 空气流量计

旋涡的发生频率除与发生器的结构有关外，其他只与空气 流速有关，流速越快则旋涡频率就越高。因此，空气的体积 流量(流速乘以截面积)可通过计算卡尔曼旋涡数来求得。 当通过空气通道的空气流速变化时，将影响卡门旋涡的频

率，空气流速v与卡门旋涡的频率f之间存在如下关系:
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第一节 空气流量计

图2-9所示是卡门旋涡式空气流量计线路图。 从电路图可知KS线对地的电压在5V和近0V之间变化，电 脑采集KS脚的频率信号从而根据公式算出空气的体积。图210所示是LEXUS LS400卡门旋涡式空气流量计端子图。

在卡门旋涡式空气流量计内部装有进气温度传感器，在
图2-10的LEXUS LS400卡门旋涡式空气流量计端子图中 THA和E2之间为进气温度传感器。
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第一节 空气流量计

当发动机转速高于某一预定值时，空气流量计信号消失， 发动机转速下降。ECU记录诊断代码“31”，故障保护功能 起作用，使点火正时和喷油量保持不变，并能维持汽车行驶， 但加速性能变差。


按其结构形式空气流量计可以分为以下四种:
(1)翼片式空气流量计:为体积流量型,20世纪六七十年代较 为流行。现在(2007年)在市面上应用的有进口的丰田凌志300
和PREVIA大霸王，已进报废期。量芯式空气流量计为体积
流量型(马自达929应用)，与翼片式空气流量计本质相同，已 经淘汰见不到了。
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翼片偏转时，触点闭合。热敏电阻安装在空气流量计主空气
道进气口上，用两根导线连接在电位计部分的接线插头上， 根据进气温度输出电信号。
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第一节 空气流量计

3.接线插头部分 翼片式空气流量计的接线插头一般有七个，但也有的将电 位计部分内部的燃油泵控制触点取消，其接线插头变为五个。 图2 -3所示为早期丰田车上翼片式空气流量计接线插头的标
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第一节 空气流量计

2.压阻效应式卡门涡旋式空气流量计 如图2-12所示，在涡旋发生器的下游有两个压力进入口， 压力进入口将压力连接在压力传感器上R1和R2上。空气流过 卡门涡旋发生器产生的涡旋在发生器两侧交替出现，导致压
力传感器R1和R2的电阻交替变化，电桥的两个桥臂A和B的


一、翼片式空气流量计
空气流量计位于空气滤清器之后，检测进气量。它通过一 个电位计将进气量转化为电压信号。进气量信号用于计算基 本喷油持续时间确定和基本点火提前角确定。

(一)翼片式空气流量计结构 翼片式空气流量计又称活门式或叶片式空气流量计。它由 翼片部分、电位计部分和接线插头三部分组成。图2-1所示 为翼片式空气流量计实物。
信号Us与UB成比例变化，所以作为空气流量计的输出信号Us / UB仍保持不变，即不受电源电压的影响，确保空气流量计
的测量准确。
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第一节 空气流量计

空气量体积V(V = Volume体积)计算公式为 C/ V= Us / UB 式中C——常数 所以空气量体积F = CUB/ Us,即V和Us信号成反比例关系。