第三章空气流量传感器

• 热丝（膜）式空气流量传感器没有任何运动部件， 它能快速的对空气流量的变化做出反应。所以当 发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动。
• 如果信号波形与上述情况不符,或空气流量传感器 在怠速时输出信号电压太高（应为0.25V），而节 气门全开时输出信号电压又达不到4V，则说明空 气流量传感器已经损坏。
• 当电桥电流增大时，精密电阻RA上的电压就会升高， 从而将空气流量的变化转换为电压信号Us的变化。 信号电压输入ECU后，ECU便可根据信号电压的高 低计算出空气质量流量的大小。
• 工作情况flash • 输出信号变化情况
热膜式空气流量传感器
热膜 式空 气流 量传 感器
• 是热丝式传感器的改进产品，其发热元件采用平面 形铂金属膜电阻器，增加了发热体的强度，提高了 工作可靠性，且无需加热清洁电路。
• 如果在车辆急加速输出信号电压波形上升缓慢， 而在车辆急减速时输出信号电压波形也下降缓慢， 则说明传感器的热丝（膜）脏污。
叶片式空气流量传感器
组成部分：
• 旋转叶片 • 电位计 • 进气温度传
感器
• 接线插座
旋转叶片：
•在进气通道内有一个 可绕轴摆动的旋转叶片 （测量片）。
•发动机工作时，进气 量愈大，测量片的开启 角度也就愈大。
• 在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动造 成的，控制电控单元正是根据这一点来判定加速加 浓信号的，这不是故障，而是正常波形。
• 波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一 定的空气流量应有相对的输出电压。当输 出电压与气流不符时，应更换传感器。
• 若波形中有间断性的毛刺出现，说明传感 器可变电阻器的碳刷有小的磨损，应更换 传感器。
叶片式空气流量传感器的万用表检测
• 用万用表测 量各端子之 间的电阻值 与维修手册 提供的标准 电阻值比较 进行判断。
叶片式空气流量传感器的检测 （丰田PREVIA大霸王2TZ-FE）
• 其检测方法有就车检测和单件检测两种。
各端子间的电阻（就车检测 ）
端子 VS-E2 VC-E2 THA-E2
温度（℃） -20 0 20 40 60
②电压检测
端子
THA-E2 KS-E1 VC-E1
电压（V） 0.5-3.4 4.5-5.5
2.0-4.0（脉冲发生） 4.5-5.5
条件 怠速、进气温度20℃
点火开关ON 怠速
点火开关ON
波 形 分 析
波形说明
• 在大多数情况下，波形的振幅应该满5V， 同时也要按照判定性尺度一致原则看波形 的正确形状、矩形脉冲的拐角及垂直下降 沿是否一致。
• RA-精密电阻，该电 阻上的电压降即为 传感器的输出信号 电压。
• RB-电桥电阻，安装 在控制线路板上。
• 以上电阻和热丝电 阻RH共同构成惠斯 顿电桥的四个臂。
内部电路
工 作 原 理
•通过控制发热元件温 度与空气温度之差为 一恒定值，可根据发 热元件的加热电流求 得空气气流的流量。
信号特征
• 属空气体积流量型，需要根据进气压 力和进气温度对空气密度进行修正。
卡门涡旋空气流量传感器的检测
——以LS400轿车1UZ-FE发动机用反光
镜检出式空气流量传感器为例
万用表检测
①电阻检测
端子 THA-E2
标准电阻（kΩ） 10.0-20.0 4.0-7.0 2.0-3.0 0.9-1.3 0.4-0.7
进气温度传感器
• 进气温度传感器由负温度系数型热敏电阻 套装在塑料壳体内构成，安装在主进气道 的进气口上，电阻两端的引线分别与接线 插座上的搭铁端子E2和温度信号输出端子 THA连接。
接线插座
• 端子代号标示在插座护套的相应位置上。
• THA-进气温度传感器信号、VS-空气流量传 感器输出信号、VC-基准电压、VB-电源电压、 E2-搭铁、FC-燃油泵开关、E1-搭铁。
模拟控制系统
数字控制系统
叶片式空气流量传感器的检测
叶片式空气流量传感器的故障
• 当其出现故障时，ECU就接收不到正确的 进气量信号来控制喷油量，混合气就会过 浓或过稀，从而导致发动机运转失常。
• 叶片式空气流量传感器常见故障有叶片总 成摆动卡滞、电位计滑动触点磨损而与镀 膜电阻接触不良、油泵触点烧蚀而接触不 良等。
空气流量计输 出信号形式
电压信号（模拟信号，A/D转换给ECU)
叶片式空气流量计 热线和热膜式空气流量计
频率信号(数字信号，直接给ECU)
卡门旋涡式空气流量计
热丝（膜）式空气流量传感器
• 传感器内部套装 有一个取样管， 取样管中设有一 根直径约70微米 的铂金属丝作为 发热元件，并制 成“Π”形张紧在 取样管内。
• 再从怠速急加速至 节气门全开，然后 再关小节气门回至 怠速；
• 定住波形，波形如 图所示。
波形的含义及相关说明
• 正常情况下，传感器怠速时输出电压约为1V，节 气门全开时应超过4V，急减速时输出电压并不是 非常快地从急加速电压回到怠速电压。
Байду номын сангаас
• 出现图示的向 下的毛刺，则 表示传感器中 有与搭铁短路 或可变电阻器 碳刷有间歇性 的开路故障， 应更换传感器。
• 和信号电压下降型（随着进气量的增大信 号电压降低），如丰田凌志ES300。
电动汽油泵开关
• 当发动机起动运转时，测量片偏转，该开关触点 闭合，电动汽油泵通电运转；
• 发动机熄火后，测量片在回转至关闭位置的同时， 使电动汽油泵开关断开。
1-电动燃油泵开关 2-可变电阻 3-固定电阻 4-进气温度传感器
电位计：
1-空气进口 2-油泵触点 3-平衡片 4-回位弹簧 5-电位计 6-空气出口
• 在测量片轴上连着一 个电位计，其滑动臂 与测量片同轴同步转 动，把测量片开启角 度的变化（即进气量 的变化）转换为电阻 值的变化。
• 进气量越大，叶片偏转角度也就越大。
• 信号电压上升型（随着进气量的增大信号 电压升高），丰田皇冠2.8 5M-E、丰田大 霸王2TZ-FE发动机。
• 1-控制电路 2-通往发动机 3-热膜 4-上流温度传感 器 5-金属护网
桑塔纳2000GSi AJR型发动机 空气流量传感器（G70）的检测
• 检查供电电压
1. 用发光二极管试灯连接 插头端子2和搭铁点，起 动发动机，灯应亮。
2. 测量空气流量计插头端 子4对发动机搭铁点电压 约为5V。
• 发动机怠速运转，读测 量数据块显示组02，检 查进气质量。标准值应 为2.0～4.0g/s。
FC-E1
标准电阻（k） 0.2-0.60 0.20-0.60
2.00-3.00 0.90-1.30 0.40-0.70
不定
温度（℃） -
20 40 60 -
各端子间的电阻（单件检测 ）
端子 FC-E1
VS-E2
标准电阻（） ∞ 0
20-600 20-1200
测量片位置 测量片全关 闭测量片开
启全关闭 从全关到全开
内部电路
热丝（膜）式空气流量 传感器信号波形分析
• 波形检测方法 同叶片式空气 流量传感器。
• 热丝（膜）式 空气流量传感 器信号实测波 形如右图所示。
波形的含义及相关说明
正常波形
• 通常热丝（膜）式空气流量传感器输出信号电压范 围是从怠速时超过0.2V变至节气门全开时超过4V， 当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。
叶片式空气流量传感器波形分析
• 连接好波形测试设 备，探针接信号输 出端子，鳄鱼夹搭 铁，关闭所有附属 电气设备。
• 起动发动机，并使 其怠速运转，当怠 速稳定后，检查怠 速时输出信号电压 波形，应有类似图 中左段的波形出现。
• 从怠速缓加速至节 气门全开，并持续 2s；
• 再降至怠速运转， 并保持2s；
• 旋涡移动的速度（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。
卡门涡旋式空气流量传感器
反光镜检出式卡门涡旋空气流量传感器
超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器 视频
特点：
• 体积小、质量轻、进气道结构简单、 进气阻力小；
• 因输出的是数字信号，发动机ECU易 与处理；
• 工作时，铂金属 丝将被控制电路 提供的电流加热 到高于进气温度 120℃（称为热 丝）。
内部组成 外部形状flash
类型与安装位置
大排量的发动机采 用主流量检测方式 ，排量小的发动机 则采用旁通测量方 式。
a）旁通测量方式 b）主流测量方式
• RK-温度补偿电阻， 负温度系数的电阻 （冷线）。
• 若波形中除了最高点和最低点以外，在平 稳加速过程中有波形平台（电压值在某处 出现停顿），则说明发动机运转时叶片有 间歇性卡滞现象，应更换传感器。
卡门涡旋式空气流量传感器
卡门涡旋理论
• 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空气涡流 （卡门涡流）。
2. 3. 4 空气流量传感器
功用
• 检测发动机进气量大小，并将进气量 信息转换成电信号输入电控单元 （ECU），以供ECU计算确定喷油时 间（即喷油量）和点火时间。
• 进气量信号是控制单元计算喷油时间 和点火时间的主要依据。
类型
•体积流量型：叶片式、量芯式、涡流式； •质量流量型：热丝式、热膜式。
• 在稳定的空气流量下传感器产生的频率也 应该是稳定的，且无论是什么样的值都应 该是一致的。
通过热丝的电流是 空气质量流量的单 一函数，电流与进 气质量成正比。
工作情况
• 当空气流经热丝使其冷却时，热丝温度降低，阻值 减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发 热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻温 度120℃。电流增量的大小，取决于发热元件受到冷 却的程度，即取决于流过传感器的空气量。