超声波检测涡流式空气流量传感器
任务二 空气流量传感器的检测与维修
6.典型车辆空气流量传感器检测
1）别克轿车热线式检测
电源
信号
搭铁
发动机热线式空气流量传感器的控制电路
V
F
Ω
发动机热线式空气流量传感器的控制电路
（1）万用表检测
• 信号线：拔下连接器，点火开关ON，测量插头A与搭铁 间的电压，应为5V；插好连接器，起动，测量A与搭铁间 的信号频率，频率应随进气流量的增大而增大。怠速时， 频率为2.3KHz； 转速为2500rpm时，频率为4.2KHz； 全 负荷时，频率为
流量信号错误，ECU采用计数值。ECU根据发动机转速、 节气门位置和进气温度计算进气流量，进气流量计算值随发 动机转速的增大而增大，随节气门开度的增大而增大，随进 气温度的增大而减小。 (M3.8.2)
流量传感器失效
起动困难，怠速不稳，动力下降、油耗过大
1.热线式空气流量计的常规检测方法（5线）
3）丰田凌志LS400卡门漩涡式检测
（1）万用表检测 • 信号线：插好连接器，点火开关 ON，测量接脚Ks与 E2间的电压， 发动机不起动时应为4.5V～5.5V； 发动机运转时应为2V～4V，并随 进气流量的增大而增大。 • 搭铁线：拔下连接器，点火开关 OFF，测量插头E2与搭铁间的电阻， 应为0Ω 。 • 电源线：拔下连接器，点火开关 ON，测量插头VＣ与搭铁间的电压， 应为5V。
发光二极管 板弹簧
光敏晶体管
反光镜 涡流发生器
进气流
导压孔
工作原理：
空气流过涡流发生器时，在其后面产生卡尔曼涡 流。这时，涡流发生器两侧的压力会发生变化，通过导 压孔将压力的变化引向反射镜表面，使反射镜的振动频 率等于涡流的频率。 当发光二极管产生的光线经反射镜反射到光敏晶体 管上时，光敏晶体管导通；当光线不能反射到光敏晶体 管上时，光敏晶体管截止。 光敏晶体管导通与截止的频率与反射镜振动的频率 成正比，同样与涡流的频率成正比。通过光敏晶体管可 以检测到卡尔曼涡流的频率，传感器的信号处理电路将 此频率信号转换成方波信号输入微电脑，据此计算出空 气量。
车用柴油机4)空气流量传感器
3)卡门涡流式空气流量传感器。
① 光电检测式。光电检测涡流式空气流量传感器主要由涡流发 生器、发光二极管LED、光敏晶体管、反光镜、张紧带、集成
控制电路和进气温度传感器组成，其结构如图3-64所示。
a)外形结构 b)内部结构
① 光电检测式。光电检测涡流式空气流量传感器主要由涡流发 生器、发光二极管LED、光敏晶体管、反光镜、张紧带、集成
a)结构 b)感应电压曲线图
3050.TIF
a)吸引形态 b)排斥状态
3052.TIF
Ω
Ω
Ω
.２kΩ
kΩ
kΩ
.２kΩ =１kΩ
kΩ
kΩ
kΩ
(3)空气流量传感器 与汽油发动机一样，柴油发动机的空气流 量传感器也是用于测量进气量，其目的是ECU根据进气量来计
算喷油量和废气再循环率。 1)热膜式空气流量传感器。 2)热线式空气流量传感器。 3)卡门涡流式空气流量传感器。 ① 光电检测式。光电检测涡流式空气流量传感器主要由涡流发 生器、发光二极管LED、光敏晶体管、反光镜、张紧带、集成 控制电路和进气温度传感器组成，其结构如图3-64所示。 ② 超声波检测式。超声波检测涡流式空气流量传感器，主要由 涡流发生器、超声波发生器、超声波接受器、集成控制电路、 进气温度传感器和大气压力传感器组成，其结构如图3-66所示。
1)热膜式空气流量传感器。
a)怠速或热空气时 b)负荷增大或冷空气时
1)热膜式空气流量传感器。气流量传感器。
3060.TIF
2)热线式空气流量传感器。
A—混合集成电路 —热线电阻 —温度补偿电阻 —精密电阻 —电桥电阻
2)热线式空气流量传感器。
3062.TIF
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计原理
气体超声波流量计是一种使用超声波技术来测量气体流动速度和体积流量的设备。
它通过将超声波传感器安装在流体管道中，利用超声波在气体中传播的特性来实现流量测量。
超声波流量计的原理基于多普勒效应和声速消声理论。
当超声波传感器发送一个高频信号进入流体中时，其中的气体颗粒会对超声波产生频率偏移。
这个频率偏移被称为多普勒频移，它与气体颗粒在流体中的速度成正比。
超声波流量计的传感器能够测量到这个多普勒频移，从而计算出气体的流动速度。
通过将流速与管道横截面积相乘，可以得到气体的体积流量。
为了提高测量的准确性，超声波流量计通常使用双超声波传感器布置在管道的对角位置。
一个传感器作为发送器发送超声波信号，另一个作为接收器接收反射回来的信号。
通过比较两个传感器接收到的信号，可以消除流体中的干扰，获得准确的流速和体积流量测量结果。
除了多普勒频移的测量外，超声波流量计还可以通过测量超声波在气体中传播的时间差来实现流速的测量。
这种方法被称为时间差测量法，它利用超声波在气体中传播的速度很高，可以忽略不计的特点来测量流速。
总之，气体超声波流量计利用超声波在气体中传播的特性，通过测量多普勒频移或时间差来实现气体的流速和体积流量的测
量。
它具有非侵入式、准确性高、无可动部件等优点，广泛应用于石油、化工、能源等行业的流量计量中。
第2章-空气流量传感器全解
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。
1.结构主要组成部件
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。
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。
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。
(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
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。
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。
传感器 (1)汽车空气质量流量传感器的研究文献综述
汽车空气质量流量传感器的研究文献综述摘要汽车最核心的电子控制系统是电子燃油喷射系统（简称电喷系统）。
该系统可以根据各传感器的信号判断整车工况,并据此控制燃油喷射量及点火时间，从而使燃油在理论空燃比附近燃烧，达到节能环保的目的[1]。
内燃机进气空气流量是一个非常重要的测量参数,因为汽油机空燃比的调节的方式是采用调整与进气量相匹配的喷油量,所以现在电控汽油机喷射系统能否准确的测量发动机的进气量,从而正确的将空燃比控制在所要求的范围内,决定了发动机的动力性、经济性和尾气排放等性能指标[2]。
良好发动机指标决定了其在全球市场的存在。
全球环境的恶化以及能源危机促使人们对汽车消耗和排放更加重视。
因此，精准的汽车空气质量测量很有必要。
空气质量流量传感器是当前汽车发动机电子控制燃油喷射系统中最关键的部件之一,是对发动机的空气进气量的准确测量的器件。
现代汽车的快速发展对汽车空气流量传感器的要求越来越高，为了满足需要新型的传感器不断被研制出来。
关键词空气流量传感器空燃比前言自从十八世纪汽车诞生之后,汽车工业就走上了飞速发展的道路,经过几代汽车人的努力,现如今汽车工业已经成为当今世界经济中的必不可少的一部分[3]。
在二十世纪末期,世界开始走上科学技术的道路,汽车工业首当其冲,大量的新材料、新技术、新工艺在汽车行业上得到了广泛的使用。
现如今的汽车与之前的汽车大不相同,发生的质地变化,汽车的结构和性能都得到了极大的提升,汽车的飞速发展带动整个汽车工业，使之走在了世界工业的前端。
在众多汽车新技术中,当属汽车电子装置及控制技术的发展和应用最为受工程师的重视,从发动机燃油喷射系统到车身以及辅助装置,从底盘的传动系统到转向与制动系统等汽车各个部分都普遍采用了电子控制系统,这使得很多汽车零部件在工作原理、结构设计及使用维护等方面都发生了根本性的改变。
而作为汽车电子控制系统的信息源的汽车传感器,不但是汽车电子控制系统的核心部件,也是汽车电子技术领域研究的重点内容传感器技术是综合多种学科的复合型技术，是一门正在蓬勃发展的现代化传感器技术[4]。
国开形成性考核03987《★汽车电控技术》章节作业(1-7)试题及答案
国开形成性考核《★汽车电控技术》章节作业(1-7)试题及答案（课程ID：03987，整套相同，如遇顺序不同，Ctrl+F查找，祝同学们取得优异成绩！）第1章（1讲）作业题目：1、汽车电控技术能够协助人类解决下述哪些社会问题？（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。
点击你认为正确的选项组合）①能源紧缺。
②环境保护。
③交通安全。
④反恐维稳。
【A】：①、②、④【B】：①、③、④【C】：②、③、④【D】：①、②、③答案：①、②、③题目：2、汽车发动机燃油喷射电子控制系统的主要功用是提高汽车的【A】：舒适性【B】：操作性【C】：经济性【D】：安全性答案：经济性题目：3、汽车电控技术是衡量一个国家科研实力和工业水平的重要标志。
（V）第1章（2讲）作业题目：1、在汽车电控系统中，传感器的功用是：将汽车各部件运行的状态参数（非电量信号）转换成电量信号并传输到各种电控单元ECU。
（V）题目：2、汽车传感器越多，则其档次越高。
一个最简单的发动机电控系统设有传感器为【A】：3~5只。
【B】：6~9只。
【C】：1~2只。
答案：6~9只。
题目：3、汽车电子控制系统的共同特点是：每一个电控系统都是由下述几部分组成。
（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。
点击你认为正确的选项组合）①传感器与开关信号。
②电控单元ECU。
③点火控制器。
④执行器。
【A】：①、②、④【B】：①、②、③【C】：①、③、④【D】：②、③、④答案：①、②、④第1章（3讲）作业题目：1、汽车底盘电控系统的主要功用是提高汽车的【A】：排放性能。
【B】：经济性。
【C】：动力性。
【D】：安全性。
答案：安全性。
题目：2、将发动机电控系统的传感器和执行器进行不同的组合，就可组成若干个子控制系统。
（V）题目：3、根据控制对象不同，汽车电控系统可分下述几种类型。
（在下列①②③④选项中，至少有2项是正确的。
点击你认为正确的选项组合）①发动机电控系统。
②排放电控系统。
涡流式传感器的工作原理
涡流式传感器的工作原理涡流式传感器是一种测量流量和速度的传感器，具有高精度和稳定性。
该传感器通过测量涡流在绕流体体的力和磁场的相互作用下的旋转频率，实现对流体流速的测量。
涡流式传感器的工作原理可以详细分为三个部分：涡流产生、涡流作用及涡流检测。
涡流是一种沿着绕流体体的流体旋转运动，它通常在绕流体体表面出现。
涡流产生可以通过许多方式实现，例如通过旋转导叶、在管道内部的障碍物或散热片等。
传感器中一般采用通过几何形状或设备安装在流体通道内部产生涡流。
涡流作用是传感器测量过程中的关键步骤。
通过绕流体体的涡流运动，在涡流传递过程中会与传感器设置在流体通道内部的电极相互作用。
电极设置在管道内部，随着涡流旋转，电极也会跟随旋转，形成电涡流。
在这个过程中，磁场是关键因素。
在涡流传递的电极和涡流之间的相互作用产生了感应电势，这一电势随着涡流大小的变化而变化。
实际上，涡流的大小与流体速度的大小有关，如流速越大，涡流旋转的频率也就越快。
通过测量涡流旋转的频率，传感器可以确定流体的速度大小。
涡流检测是传感器测量的最后一环。
涡流检测一般采用电磁感应法或霍尔效应等方法，旋转涡流在绕流体体内部可以产生磁场扰动，通过测量这种扰动可以获得涡流的相关参数，例如涡流旋转频率、涡流大小等。
这些参数可以用于计算流量和速度等其他参数。
涡流式传感器的应用十分广泛，例如流量测量、速度测量、压力测量、温度测量等。
涡流式传感器可以测量液态、气态以及气体与固体混合物中的瞬时流量，同时可以在宽范围的温度和压力条件下进行测量。
涡流式传感器还可以应用于工业、生命健康和标志、航空航天等领域。
下面具体介绍其应用领域：1. 工业领域涡流式传感器在工业领域中广泛用于流量计量和控制应用，例如控制设备输出量的准确性以满足工业生产需要，测量石化工业中的液体和气体等的流量。
涡流式传感器还可用于测量流体中的固体浓度，如测量铝液中的气氧混合物。
2. 生命健康领域涡流式传感器也应用于生命健康检测领域。
卡门涡旋式空气流量传感器的构造原理与检测
卡门涡旋式空气流量传感器的构造原理与检测1、卡门涡旋式空气流量传感器结构和工作原理卡门涡旋式空气流量传感器的结构和工作原理如图11所示。
在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的被称为卡门涡流的空气涡流。
根据卡门涡流理论，这个旋涡行列是紊乱地依次沿气流流动方向移动，其移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内通过涡流发生器后方某点的旋涡数量与空气流速成正比。
因此，通过测量单位时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。
测量单位时间内旋涡数量的方法有反光镜检出式和超声波检出式两种。
图12所示是反光镜检出式卡门涡旋流量传感器，其内有一只发光二极管和一只光敏三极管。
发光二极管发出的光束被一片反光镜反射到光敏三极管上，使光敏三极管导通。
反光镜安装在一个很薄的金属簧片上。
金属簧片在进气气流旋涡的压力作用下产生振动，其振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相同。
由于反光镜随簧片一同振动，因此被反射的光束也以相同的频率变化，致使光敏三极管也随光束以同样的频率导通、截止。
ECU根据光敏三极管导通、截止的频率即可计算出进气量(图11)。
凌志LS400小轿车即用了这种型式的卡门涡旋式空气流量传感器。
图13所示为超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器。
在其后半部的两侧有一个超声波发射器和一个超声波接收器。
在发动机运转时，超声波发射器不断地向超声波接收器发出一定频率的超声波。
当超声波通过进气气流到达接收器时，由于受气流中旋涡的影响，使超声波的相位发生变化。
ECU根据接收器测出的相应变化的频率，计算出单位时间内产生的旋涡的数量，从而求得空气流速和流量，然后根据该信号确定基准空气量和基准点火提前角。
2、卡门涡旋式空气流量传感器的检测以丰田凌志LS400轿车1UZ-FE发动机用反光镜检出式空气流量传感器为例。
该传感器与ECU的连接电路如图14所示。
（1）电阻检测点火开关置“OFF”，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档(如图 14所示)测量传感器上“THA”与"El"端子之间的电阻，其标准值如表 6所示。
课件习题-汽车传感器原理与检修第五章气体和液体流量传感器
第一节 叶片式空气流量传感器
一、叶片式空气流量传感器的结构与原理
1. 叶片式空气流量传感器的结构
叶片式空气流量传感器又称翼片式或活门式空气流量传感 器，是利用力矩平衡原理和电位器原理开发研制的机械式 传感器，已生产使用多年，具有结构简单、价格便宜、可 靠性高的优点，广泛用于丰田皇冠、佳美、子弹头、马自 达等轿车的燃油喷射系统中。它主要由叶片部分、电位计 部分和接线端子三部分组成，其结构如图5-1所示。
叶片式空气流量传感器常见故障有叶片摆动卡滞，电 位计滑动触点磨损或腐蚀而使滑动电阻片与触点接触不良， 及油泵触点接触不良导致的电动燃油泵供油不稳等。
对空气流量传感器进行检测时，首先应检测其机械部 分是否工作良好。可用手拨动叶片，使其转动，检查叶片是 否运转自如，复位弹簧是否良好，若触点无磨损、叶片摆动 平衡、无卡滞和破损，说明其机械部分完好。然后应检测传 感器的空气流量计各端子与搭铁间电阻、油泵触点与搭铁间 电阻、进气温度传感器与搭铁端子的电阻和信号输出电压， 检测方法如下。
1）超声波式卡曼涡流空气流量传感器的结构 超声波式卡曼涡流空气流量传感器设有两个空气道：主 空气道和旁通空气道。涡流发生器设在主空气道上；设置 旁通空气道是为了调节主空气道的流量，这样，对于排量 不同的发动机，通过改变旁通空气道截面积大小，可使用 同一规格的流量传感器来满足流量检测的要求。超声波式 卡曼涡流空气流量传感器的结构如图5-9所示。日本三菱、 中国长丰猎豹吉普车和韩国现代都采用超声波式卡曼涡流 传感器。
空气流量计的检测方法如下：
1）将点火开关置于“ON”，测量传感器1号端子与搭铁间 电压，该值应为5V。
空气流量传感器的结构和原理
空气流量传感器的结构和原理在电子控制燃油喷射装置上，测定发动机所吸进的空气量的传感器，即空气流量传感器是决定系统控制精度的重要部件之一。
当规定发动机所吸进的空气、混合气的空燃比（A/F）的控制精度为±1.0时，系统的允许误差为±6[%]~7[%]，将此允许误差分配至系统的各构成部件上时，空气流量传感器所允许的误差为±2[%]~3[%]。
汽油发动机所吸进空气流量的最大值与最小值之比max/min在自然进气系统中为40~50，在带增压的系统的中为60~70，在此范围内的，空气流量传感器应能保持±2~3[%]的测量精度，电子控制燃油喷射装置上所用的空气流量传感器在很宽的测定范围上不仅应能保持测量精度，而且测量响应性也要优秀，可测量脉动的空气流，输出信号的处理应简单。
汽车维修者之家根据空气流量传感器特征的不同，将燃油控制系统按进气量的计量方式分为直接测量进气量的L型控制与间接计量进气量的D型控制（根据进气歧管负压与发动机的转速间接计量进气量。
D型控制方式中的微机ROM内，预先储存着以发动机转速和进气管内的压力为参数的的各种状态下的进气量，微机根据所测的各运转状态下的进气压力与转速，参照ROM所记忆的进气量，可以算出燃油量L型控制所用的空气流量计与一般工业流量传感器基本相同，但它能适应汽车的苛环境，但对踏油门时出现的流量的急剧变化的响应要求及在传感器前后进气歧管的形状引起的不均匀气流中也能高精度检测的要求。
最初的电子燃油喷射控制系统的采用的不是微机。
而是模拟电路，那时采用的是活门式的空气流量传感器、，但随着微机用于控制燃油喷射，也出现了其他几种的空气流量传感器。
活门式空气流量传感器的的结构：活门式空气流量传感器装在汽油发动机上，安装于空气滤清器与节气门之间，其功能是检测发动机的进气量，并把检测结果转换成电信号，再输入微机中。
该传感器是由空气流量计与电位计两部分组成。
汽车传感器详解 - 汽车传感器检测技术(1)
大气压力传感器
安装位置
编辑课件
编辑课件
大气压力传感器的检测原理
编辑课件
节气门位置传感器
作用 是将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入
ECU。ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况，如怠速工况， 部分负荷工况，大负荷工况等等，并根据发动机不同工况对混 合气浓度的需求来控制喷油时间。
光电式 霍尔式
触发叶片式 触发轮齿式
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磁感应式曲轴位置传感器
磁感应式传感器工作原理
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桑塔纳和捷达轿车磁感应式曲轴位置传感器
编辑课件
编辑课件
广州本田雅阁轿车磁感应式曲轴位置传感器
编辑课件
检测电阻值 1850～2450Ω 检测编短辑路课件
富康轿车磁感应式曲轴位置传感器
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检测
检测霍尔传感器的供电电压 检测霍尔传感器的线束导通性 检测霍尔传感器的工作状况
编辑课件
红旗轿车差动霍尔式曲轴位置传感器
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上海别克24X曲轴位置传感器
24X曲轴位置传感器的功用 提供24X参考信号，24X参考信号用于在发动机低速时改善怠速点火正时 控制。在发动机转速低于1200r/min时，PCM利用24X参考信号计算发动 机转速和曲轴位置。
曲轴位置传感器和发动机转速传感器制成一体， 既用于发动机曲轴位置、上止点位置的测定， 又用于发动机转速的测定。
发动机转速传感器的转速信号输入ECU，以便 使发动机控制系统、起动系统、ABS/TRAC （ASR）制动防滑控制系统、悬架系统、导航 系统等各种装置能正常工作。
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类型
磁感应式 轮齿磁脉冲式 轮子磁脉冲式
编辑课件
汽车用传感器第三章-空气流量传感器
体尾流左右两侧会周期性产生成对的、交替排列的、
旋转方向相反的反对称涡旋。
如右图所示，当
h/l=0.281时，所形成
的涡旋是稳定且周期
性的。产生频率f与流
体速度v1有如下关系：
f St v1 d
qV Kf
3.2.2 超声波式卡曼涡旋空气流量传感器
➢结构如右图所示： 安装于空气滤清器内部。 ✓两个进气通道。 主通道：进气流量的检测 部分设在主通道； 旁通道：为了能够调整主 通道的流量，以便使主通 道的监测特性呈理想状态。 ✓卡曼涡旋发生器：4和5 。 ✓超声波发送器和接收器： 通道内壁有吸音材料，防 止超声波的不规则反射。
➢可以减少因 电压变化引起 的误差
➢电压值检测： 进气量=电位计滑动引起的电压变化（VS-E2）
➢两种检测方法特性对比： 电压比检测：输出特性为折线 Q1(US/UB)
电压值监测：输出特性为直线 Q≒1/VS
3.1.2 动片式空气流量传感器的测试原理
➢原理图如右图所示。
QA 2g(p1p2)
（3）反光镜振动系统 ➢三点要求：
✓耐疲劳的使用寿命要长； ✓低流速时应具有足够的工作角，高流速时应出现 稳定的振动；
✓过渡时期也应有稳定的振动。 ➢反光镜与张紧带：耐腐蚀的整块金属箔制成； ➢反光室腔：设置有斜面；
✓为了防止反光镜倾斜过度而损坏； ✓利用反光镜和斜面形成阻尼效果； 最高流速时反光镜的工作角取决于反光镜扭转方向 的惯性矩、空气的阻尼作用和涡旋压力的大小，而倾 斜面的角度取决于最大流速时的反光镜的工作角。
✓测量范围受到制约； ✓电位计的触头要保证长期使用的可靠性； ✓为了使响应特性稳定，需增设阻尼结构，从而造 成体积增大、重量增加，而且响应性能偏低。
卡曼涡流式空气流量传感器的工作原理
卡曼涡流式空气流量传感器的工作原理
卡曼涡流式空气流量传感器是一种基于涡流效应的流量测量装置。
其工作原理如下：
1. 将空气通过传感器的管道流动。
2. 在管道中央设置一个呈现交叉倾斜形状的薄片状体，通常为金属材料。
当空气流过薄片时，会在其后方产生涡流。
3. 在薄片两侧的管道壁上设置两个传感器电极，用于检测涡流引起的电磁感应信号。
4. 当涡流通过传感器电极时，会引起感应电流的变化。
根据涡流的强弱，感应电流的变化程度也不同。
5. 传感器通过测量感应电流的变化来确定涡流的强度，从而推导出空气的流量。
值得注意的是，薄片的形状和尺寸以及电极的距离等因素会对传感器的灵敏度和测量范围产生影响。
此外，传感器还需要采用适当的电子电路进行信号处理和转换，以输出可读取的流量信号。
超声波式卡门旋涡空气流量计
进气歧管绝对压力传感器 :
进气歧管绝对压力传感器一般使用在D型电控燃油喷射系统中，由进气歧管绝对压力 传感器测量进气管压力，并将信号输入电子控制单元（ECU），作为燃油喷射和点火 控制的主控制信号
超声波式卡门旋涡空气波接收探头时，由于受到气流移动速度及压力变化的 影响，因此接收到的超声波信号的相位（时间间隔）以及相位差（时间间隔之差）就 会发生变化，转换电路根据相位或相位差的变化情况计量出涡流的频率。涡流频率信 号输入电子控制单元（ECU）后，就可计算出进气量。
热线式空气流量计 ： 热线电阻是热线式空气流量计的主要元件，可分为旁通 式和主流量式
（a）旁通式线式空气流量计 （b）主流量式线式空气流量计
热膜式空气流量计：
热膜式空气流量计不采用铂丝热线，而用热膜代替热线，并将热 膜镀在陶瓷片上，制造成本较低，且测量元件不直接承受空气流 的作用力。
光学式卡门旋涡空气流量计的组成:
光学式卡门旋涡空气流量计由反光镜片、发光二极管和光 电管组成。
光学式卡门旋涡空气流量计的组成:
空气流经进气道的变化的压力通过导压孔引向金属箔制成的反光镜上使其振动，其振 动频率与涡流发生频率相等，而涡流发生频率与空气流速成正比；反光镜再将发光二 极管的光反射给光敏晶体管（光电管），通过光敏晶体管检测涡流发生的频率，向电 子控制单元（ECU）输出频率信号
光学式卡门旋涡空气流量计的检测:
若测得值与上述规律不符，则应检查空气流量传感器空气流量计与电子控 制单元（ECU）ECU间的配线和连接器。
光学式卡门旋涡空气流量计的检测:
接通点火开关，发动机怠速运转时，测量电子控制单元（ECU）ECU配线连 接器THA与E2两端子间电压，电压应为0.5~3.4V （20℃时）。
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检测传感器输出频率 因为超声波式流量传感器的输出频率与发动机 进气量成正比 , 所以应当使用频率计或示波器检测 其输出信号。当接通点火开关但不起动发动机时 , 传感器输出频率 应为 0; 发动 机怠速 ( 700 r min) 运转时 , 传感器输出频率 应在 25 H z ~ 50 H z 范围 内; 当发动机转速升高时, 传感器输出频率应随转 速升高而升高 ; 当转速升高到 2 000 r min 时 , 传感 器输出频率应在 70 H z~ 90 Hz 范围内, 否则说明传 感器或其线路有故障。 4 2 检测传感器线束 在超声波式流量传感器故障中 , 线束故障占很 大比例。检查线束故障时, 先应拔开传感器线束连 接器 , 然后接通点火开关, 用万用表测量线束插头 电源端子 2 与搭铁端子 4 之间的电压 , 其值应等于 系统电压 ( 12 V ) , 否则需要修理线束或检查燃油 喷射主继电器 ; 再用万用表检测线束插头输出端子 1 与搭铁端子 4 之间的电压 , 其值应为 5 V, 否则 需要修理线束。检测搭铁端子 4 搭铁是否可靠时 , 可用万用表电阻档检测端子 4 与发动机缸体之间的 阻值 , 其值应为 0, 否则说明搭铁不良, 需要修理。 参考文献 :
[ 1] 孟立凡 , 郑 宾 业出版社 , 2000
传感器原理 及技术 [ M ]
北京 : 兵 器工
[ 2] 董 辉 汽 车用 传感器 [ M ] 社 , 2000
北京 : 北 京理 工大 学出 版
( 责任编辑
翠
萍)
同, 下面以日本 三菱 ( Mitsubishi) 吉普车 配装的 超声波检测涡流式空气流量传感器为例进行说明。 该车空气流量传感器电路接线图如图 5 所示。
Operation
Maintenance
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喊人时, 对方就不容易听到。这是因为前者的空气 流动方向与声 波前进方 向相同 , 声波被加 速的结 果, 而后者是声波受阻而减速的结果。在超声波式 流量传感器中, 同样存在这种现象 , 如图 4 所示。
图5
超声波检测涡流式空气流量传感器电路接线图
汽车电器 2002 年第 1 期
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由此可见, 通过测量涡流的频率 f , 即可计算 流体的体积流量。 2 涡流式空气流量传感器的特点
图1
卡尔 曼涡流示意图
设 2 列平行涡流之间的距离为 h , 同一列涡流 中先后产生的 2 个旋涡之间的距离为 l , 当比值 h l 为 0 281 时, 涡流将是稳定的 , 并且周期性地产
收稿日期 : 2001- 05- 29
Supersonic Wave Eddy Current Air Flow Sensor
DON G Su rong, SHU Hua, ZHAN G Yu, DON G Hong g uo, L IU Hong w ei ( War T raffic College of PLA , T ianjin 300161, China) Abstract: T his paper mainly discusses t he structure characteristics, working principle and test methods of supersonic w ave eddy curr ent air flow sensor. Key words: supersonic wave; eddy cur rent; air flow sensor
1 整流网栅 发射器 图3
2 涡流发 生器
3 超声 波
4 超声 波
5 超声波接收器
6 信号处理电路
超声 波检测涡流式传感器工作原理电路图
在日常生活中, 常常会遇到这 样的现象, 即 : 当 顺着风向喊人时 , 对方很容易听到 ; 而逆着风向
详见 P62 广告 汽车电器 2002 年第 1 期
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专为个体设计的小小型、壁挂式蓄涡流式 空气流量 传感器是 根据 卡尔曼 涡流理
生。根据卡尔曼涡流理论 , 单侧涡流产生的频率 f 与流体的流速 v 之间具有如下关系。 f = St 式中 v d St v d ( 1)
论, 利用超声波或光电信号 , 通过检测旋涡频率来 测量空气流量的一种传感器。 发出 众所周知, 当野外架空的电线被风吹时 , 就会 嗡、嗡 响 声, 且 风速 越高声 音频 率越
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超声波检测涡流式空气流量传感器
董素荣, 舒 华, 张 煜, 董宏国, 刘宏威 300161) ( 中国人民解放军军事交通学院, 天津
摘要 : 主要探讨了超声波检测涡流式空气流 量传感器的结构特点、工作原理及其检修方法。 关键词 : 超声波 ; 涡流 ; 空气流量传感器 中图分类号 : U 464 13 文献标识码 : B 文章编号 : 1003- 8639( 2002) 01- 0041- 03
涡流发生器两侧处流体的流速, m s 涡流发生器迎流面的最大宽度 , m 斯特罗巴 尔系数。圆柱 形柱 体 S t = 0 21; 三角形柱体 S t = 0 16; 长方形 柱体 S t = 0 12; 矩形柱体 S t = 0 17
高, 这是气流 流过电线 后形成旋 涡 ( 即涡流 ) 所 致。液体、气体等流体均会发生这种现象。如图 1 所示, 在 流体中放 置一个柱 状物体 ( 即涡 流发生 器) 后 , 当雷诺数 R ed > 40 时 , 在其下游流体中就 会形成 2 列平行状旋涡, 并且左右交替出现 , 因此 根据旋涡出现的频率 , 就可测量出流体的流量。由 于旋涡与街道两旁的路灯类似 , 故称其为 涡街 。 因为这种现象首先被卡尔曼发现, 所以又称为卡尔 曼涡街或卡尔曼涡流。
( a) 发射的超声波 ( c) 低速时接收到的超声波 ( e) 高速时接收到的超声波 图4
( b) 无旋涡时接收到的超声波 ( d) 低速时 传感器输出波形 ( f) 高速时传感器输出波形
传感器 输出波形示意图
超声波 发生器 之所 以设定 40 kHz 的超 声波 , 这是因为在没有旋涡的通道上, 发送的超声波与接 收到的超声波 信号相位 和相位差 完全相同 , 见图 4b。当进气通道上有旋涡时 , 在接收到的超声波信 号中 , 有的受加速作用而超前, 有的受减速作用而 滞后 , 见图 4c 、图 4e, 因此其相位和相位差就会发 生变化。集成控制电路在信号相位超前时输出一个 正向脉冲信号, 在信号相位滞后时输出一个负向脉 冲信号, 见图 4d、图 4f, 从而表 明旋涡 的产生频 率。进气量越多 , 旋涡频率越高, 集成控制电路输 出数字信号的频率就越高。数字信号输入 ECU 后 , 便可计算进气量。 4 超声波检测涡流式空气流量传感器的检修 各型涡流式空气流量传感器的检修方法基本相
卡尔曼涡流是一种物理现象, 涡流的测量精度 由空气通道面积与涡流发生器的尺寸决定, 与检测 方法无关。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
作者简介 : 董素荣 ( 1967- ) , 女 , 内蒙古呼和浩特人 , 硕士 , 讲 师 , 主要从事 汽车电子 控制系 统教学与 研究工 作 ; 舒 华 ( 1957- ) , 男 , 四川富顺人 , 副教授 , 研究方向为汽车电气与电子控制技术。 汽车电器 2002 年第 1 期
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波式流量传感器 ) 的结构如图 2 所示 , 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。
1 大气压力传感器 涡流稳定板 图2 5 旋涡 8 旁通空气通道
2 集成控制电路 6 超声波接收器 9 进气温度传感器
3 涡流发生器 7 主空气通 道
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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。除此之外, 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、长期使用后性能不 会发生变化等优点, 其缺点是制造成本较高 , 因此 目前只有少数中高档轿车采用。因其检测的是体积 流量 , 所以需要对空气温度和大气压力进行修正。 根据旋涡频率的检测方式不同 , 汽车用涡流式 空气流量传感器分为超声波检测式和光电检测式 2 种。例如, 中国大陆进口的丰田凌志 L S400 型轿车 和台湾进口的皇冠 3 0 型轿车采用了光电检测涡流 式空气 流量传感 器; 日 本三菱 ( M it subishi) 吉普 车、中国长风猎豹吉普车和韩国现代 ( H YU N DA I) 轿车采用了超声波检测涡流式空气流量传感器。 3 超声波检测涡流式空气流量传感器的结构与原理 结构特点 超声波检测涡流式空气流量传感器 ( 简称超声
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10 超声波发生器
超声波检测涡流式空气流量传感器的结构示意图
超声波式流量传感器设有 2 个空气通道 , 涡流 发生器设在主空气通道上。设置旁通空气通道的目 的是为了调节主空气通道的流量。因此, 对于排气 量不同的发动机 , 通过改变旁通空气通道截面积大 小, 就可使用同一规格的空气流量传感器来满足流 量检测的要求。涡流发生器由三角形柱体和若干个
当流体管道的直 径为 D 时 , 流 体的体积流量 Q A 的计算见下式。 QA = 式中 v1 S1 S K 4 D 2 v 1= 4 D2 dS 1 f = Kf S tS ( 2)
管道内流体的平均流速 , m s 涡流发生器两侧流通面积 , m 2 管道内总流通面积 , m 2 系数, K = dS 1 D 2 ( 4S t S ) 。当管道 与涡流发生器尺寸确定后, K 为常数