第三章 空气流量传感器

在发动机运转时， 在发动机运转时，超声波发生器发出 的超声波通过发生器不断向接收器发出 一定频率的超声波。 一定频率的超声波。 当超声波通过进气气流到达接收器时， 当超声波通过进气气流到达接收器时， 由于受到卡曼涡流造成的空气密度变化 的影响，使超声波频率的相位随之发生 的影响，使超声波频率的相位随之发生 相位 变化，接收器测出这一相位差， 变化，接收器测出这一相位差，利用放 大器使之形成矩形波。 大器使之形成矩形波。
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根据卡曼涡流理论， 根据卡曼涡流理论，涡流发生器内产
生的涡流将沿气流流动方向向后移动， 生的涡流将沿气流流动方向向后移动，且 单位时间内流经涡流发生器后方内某点的 涡流数与空气流速成正比，因此， 涡流数与空气流速成正比，因此，通过测 量单位时间空气涡流数量（即涡流频率f 量单位时间空气涡流数量（即涡流频率f）， 就可以计算出空气气流的流速和流量。 就可以计算出空气气流的流速和流量。
空气流量计内安装的进气温度传感器 用于测量进气温度，它有两条线， 用于测量进气温度，它有两条线，分别与 搭铁端子和温度信号端子THA相连接。 搭铁端子和温度信号端子THA相连接。它 THA相连接 的作用就是为进气量作温度补偿。 的作用就是为进气量作温度补偿。
1-滑动臂 2-镀膜电阻（可变电阻） 镀膜电阻（可变电阻） 3-进气歧管 4-叶处 5-旁通进气道 6-接空气滤清器（进气口） 接空气滤清器（进气口）
2.叶片式空气流量传感器的使用检修 2.叶片式空气流量传感器的使用检修 叶片式空气流量传感器发生故障时， 叶片式空气流量传感器发生故障时， 由于其内部电路为纯电阻电路，所以， 由于其内部电路为纯电阻电路，所以，检 修时不管是就车检测或单体检测， 修时不管是就车检测或单体检测，均可用 万用表欧姆档测量传感器各端子之间的电 阻值。 阻值。
当空气量增大时， 当空气量增大时， 其端子Vc与Vs之间 其端子Vc与Vs之间 Vc 的电阻值减小， 的电阻值减小，两端 子之间输出的信号电 压Us降低。 Us降低。 降低
当进气量减小时， 当进气量减小时， 进气气流对叶片的推力 减小， 减小，推力克服弹簧弹 力使叶片偏转的角度α 力使叶片偏转的角度α 也减小，端子Vc与Vs之 也减小，端子Vc与Vs之 Vc 间的电阻值增大， 间的电阻值增大，使两 端子间输出的信号电压 Us升高。 Us升高。 升高
卡曼涡流式空气流量传感器作用： 卡曼涡流式空气流量传感器作用： 作用 测量单位时间内产生的涡流数量方法： 测量单位时间内产生的涡流数量方法： 超声波式 反光镜式
1.超声波式卡曼涡流空气流量传感器 1.超声波式卡曼涡流空气流量传感器 超声波式卡曼涡流空气流量传感器是 利用卡曼涡流引起的空气密度变化进行 利用卡曼涡流引起的空气密度变化进行 密度 测量的。 测量的。 在涡流发生器后面传感器的两侧设置 一个超声波发生器和一个超声波接收器。 一个超声波发生器和一个超声波接收器。
（3）接线插头 叶片式空气流量计的电路原理如图4所示， 叶片式空气流量计的电路原理如图4所示， 它的内部电路有两种，一种是模拟式， 它的内部电路有两种，一种是模拟式，一种 是数字式。 是数字式。 它们的区别是数字式控制系统采用的流量 计在电路中取消了限流电阻，接线插座上连 计在电路中取消了限流电阻， 接端子的位置略有变化。接线插座一般有七 接端子的位置略有变化。 个接线端子，它们与电位计、 个接线端子，它们与电位计、进气温度传感 器和油泵开关触点相连接。 器和油泵开关触点相连接。
镜面上部设有一对发光二极管和光敏 晶体管，发光二极管发出的光束可经反光 晶体管， 镜反射到光敏晶体管上， 镜反射到光敏晶体管上，使光敏晶体管导 通。
此矩形波的脉冲频率即为卡曼涡流的 频率， 频率，电脑根据接收器接收到的超声波相 位差的频率，即单位时间内产生的涡流数， 位差的频率，即单位时间内产生的涡流数， 进而计算出空气流速和体积流量。 进而计算出空气流速和体积流量。
2.反光镜式卡曼涡流空气流量传感器 2.反光镜式卡曼涡流空气流量传感器 反光镜式卡曼涡流空气流量传感器是 导压孔， 在涡流发生器后面设置一个导压孔 在涡流发生器后面设置一个导压孔，涡流 发生器两侧的压力变化通过导压孔引导到 薄金属制成的发光镜表面。 薄金属制成的发光镜表面。
同时，缓冲叶片在缓冲室内偏转， 同时，缓冲叶片在缓冲室内偏转，缓冲室对叶片起 阻尼作用。 阻尼作用。 其作用是： 其作用是：当发动机吸入空气量急剧变化和气流脉 动时，减小叶片的脉动，从而使叶片运转平稳。 动时，减小叶片的脉动，从而使叶片运转平稳。
（2）电位计 在叶片轴上安装有一个电位计， 在叶片轴上安装有一个电位计，它与叶片 同轴旋转， 同轴旋转，与电位计上滑片电阻的变化转变成 电压信号输人ECU 电位计的结构，如图3 ECU。 电压信号输人ECU。电位计的结构，如图3所 示。
型燃油喷射控制系统中， “D”型燃油喷射控制系统中，发动 型燃油喷射控制系统中 机进气量的测量是通过间接测量法，即利 用压力传感器检测进气支管内的空气压力 （真空度）来测量吸入发动机气缸内的进 真空度） 气量。 气量。
因为空气在发动机进气支管内流动时 会产生压力波动， 会产生压力波动，且发动机怠速节气门完 全闭合时的进气量与汽车加速节气门全开 时的进气量相差40倍以上，进气气流的最 时的进气量相差40倍以上， 40倍以上 大流速可达80m/s，所以， 大流速可达80m/s，所以，“D”型燃油喷 80m/s 型燃油喷 射控制系统的测量精度不高，但成本低。 射控制系统的测量精度不高，但成本低。
在空气流量计中还有一个油泵开关，在图4 在空气流量计中还有一个油泵开关，在图4上 已标明。当发动机起动时，叶片旋转， 已标明。当发动机起动时，叶片旋转，油泵开关 触点闭合，使电动汽油泵触点接通开始运转； 触点闭合，使电动汽油泵触点接通开始运转；
当发动机熄灭后，叶片回转到关闭位置， 当发动机熄灭后，叶片回转到关闭位置，电动汽 油泵开关被断开，停止运转。 油泵开关被断开，停止运转。这时如果点火开关处 于接通位置，油泵也不会运转。这样， 于接通位置，油泵也不会运转。这样，可以防止燃 油外溢。 油外溢。
当空气流量增大时， 当空气流量增大时， 进气气流对叶片产生的 推力也增大， 推力也增大，推力克服 复位弹簧力使叶片旋转 角度α增大， 角度 增大，直到推力 增大 与弹簧力平衡为止。 与弹簧力平衡为止。
进气量越大， 进气量越大，叶片 偏转角度也越大。 偏转角度也越大。因 为叶片和电位计的滑 动臂都被固定在转轴 上，在叶片偏转的同 时，滑动臂也偏转。 滑动臂也偏转。
二、卡曼涡流式空气流量传感器
• 卡曼涡流式空气流量传感器是在进气道
内设置一个三角形或流线形立柱， 内设置一个三角形或流线形立柱，空气流经三角形或流线形立柱时， 当空气流经三角形或流线形立柱时，
在立柱后方的气流中就会产生一系列不对 称但十分规则的空气涡流，即卡曼涡流。 称但十分规则的空气涡流，即卡曼涡流。
车用空气流量传感器的要求： 车用空气流量传感器的要求： 工作温度： 工作电压： 精 度： 压力损失： 动态范围： 耐 久 性： 耐 振 性： -30℃~110 ℃ 8~16V ±3% 1kPa 1：80以上 20万km无维修 20g(20Hz~200Hz)
空气流量传感器常见类型： 空气流量传感器常见类型：
发动机ECU是根据空气流量传感器输 发动机ECU是根据空气流量传感器输 ECU 的信号，感知空气流量的大小。 出的US/UB的信号，感知空气流量的大小。
US/UB的电压比值与空气流量成反比。 的电压比值与空气流量成反比。
采用电压比US/UB作为空气流量传感器 输出信号的目的： 输出信号的目的： 当加给电位计的电源电压UB发生变化 成比例变化， 时，由于信号US与UB成比例变化，因此作 为传感器的输出信号US/UB保持不变，即 保持不变， 不受电源电压的影响， 不受电源电压的影响，以确保空气流量传 感器的测量准确。 感器的测量准确。
型燃油喷射控制系统中， “L”型燃油喷射控制系统中，进气量 型燃油喷射控制系统中 的测量是通过直接测量法，即利用空气 流量传感器， 流量传感器，直接测量进气支管内被吸 入发动机气缸内的空气量， 入发动机气缸内的空气量， 因此， 因此，这种检测进气量方法的精度较 型燃油喷射系统， 高，控制效果优于“D”型燃油喷射系统， 控制效果优于“ 型燃油喷射系统 但成本较高。 但成本较高。
故障检查： 故障检查： 机械部分检查：叶片灵活度、触点磨损量、 机械部分检查：叶片灵活度、触点磨损量、 复位弹簧弹力等 电阻检查：分为静态电阻检查和动态电阻检查， 电阻检查：分为静态电阻检查和动态电阻检查， 各端子与搭铁间电阻 油泵触点与搭铁间电阻 进气温度传感器端子与搭铁间电阻
丰田轿车用叶片式空气流量传感器的检修 静态电阻法： 将点火开关处于断开位置，拔下空气流 量传感器的导线连接器，用万用表电阻挡 测量空气流量传感器各端子之间的电阻。 如：P51 表3-2
汽车传感器 使用与检修
主讲人： 主讲人：马丽娟
学习传感器的知识要点
• 作用 • 安装位置 • 结构 • 工作原理 • 电路图 • 故障现象 • 检测方法
第三章 空气流量传感器
第一节 第二节 第三节
概述 空气流量传感器的结构与检修 空气流量传感器的应用与检修实例
第一节 概述
空气流量传感器：又称为空气流量计 空气流量传感器：又称为空气流量计 AFM） （AFM） 作用： 作用：是用来检测发动机吸入的空气量大小 的传感器， 的传感器，并将进气量大小转变成电 信号输入电子控制单元ECU ECU， 信号输入电子控制单元ECU，以供 ECU计算喷油量和点火时间 计算喷油量和点火时间。 ECU计算喷油量和点火时间。
体积流量型： 体积流量型： 叶片式 卡曼涡流式 测量芯式 质量流量型： 质量流量型： 热线式 热膜式
第二节 空气流量传感器的 结构与检修
一、叶片式空气流量传感器 1.叶片式空气流量传感器的结构原理 1.叶片式空气流量传感器的结构原理 又称翼片式或活门式空气流量计，主要由 空气流量计， （1）叶片部分 （2）电位计部分 （3）接线端子等组成。 接线端子等组成。
动态电阻法： • 断开点火开关，拔下空气流量传感 器的导线连接器，首先检查空气流量传 感器是否开裂，叶片是否挂卡，轴是否 松动，若有，则应更换空气流量传感器。 • 然后改变空气流量传感器叶片的位 置，用万用表电阻档测量端子FC-E1、VSE2的电阻值。
• 检测时应注意，先测量空气流量传感器 检测时应注意， 周围的环境温度，在检测V 周围的环境温度，在检测VS和E2的电阻 时，应注意叶片的位置，在叶片的位置 应注意叶片的位置， 不断改变的过程中， 不断改变的过程中，其电阻值应连续变 化。
（1）叶片部分 叶片式空气流量传感器的叶片部分包括 测量叶片和缓冲叶片，两者铸成一体。 在空气流量计的主进气道内安装有一个 可绕轴旋转的叶片，如图2所示。
在发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后进人 流量计推动叶片（测量片）旋转，使其开启。
叶片开启角度由进气量产生的推力大小和叶片轴上 卷簧（复位弹簧）弹力的平衡情况决定。 卷簧（复位弹簧）弹力的平衡情况决定。 当驾驶员操纵加速踏板来改变节气门开度时， 当驾驶员操纵加速踏板来改变节气门开度时，进气 量增大，进气气流对叶片的推力也增大， 量增大，进气气流对叶片的推力也增大，这时叶片开 启的角度也增大。 启的角度也增大。
故障表现：进气量测量不准确， 故障表现：进气量测量不准确，混合气会过浓 或过稀，ECU无法正确控制发动机 或过稀，ECU无法正确控制发动机 的喷油量，出现发动机运转不正常， 的喷油量，出现发动机运转不正常， 排放超标等问题。 排放超标等问题。
在多点燃油喷射系统（MPI） 在多点燃油喷射系统（MPI）中，检测进 气量的方法， 型和“ 型两种燃油喷 气量的方法，在“D”型和“L”型两种燃油喷 型和 射系统中各不相同。 射系统中各不相同。