第2章 电控发动机原理与检修

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，
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
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。
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
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
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。
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。
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。
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
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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
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

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:
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

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
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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
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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
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。
பைடு நூலகம்
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
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

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。
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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
入空气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


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。
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。


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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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