汽车传感器原理与检修 第五章 气体和液体流量传感器

叶片式空气流量传感器的检测可采用就车检测或单体检
测两种方法：
（1）就车检测 关闭点火开关，拔下轿车空气流量传感器的导线连接器， 用万用表电阻档测量连接器各端子间的电阻，其电阻值应 符合表5-1所列标准；如果不符，则说明传感器已损坏， 应进行更换。
表5-1 丰田轿车空气流量传感器各端子间电阻
端子 US-E2 UC-E2
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）检测电动燃油泵电阻 用万用表测量电动燃油泵两信 号端子间的电阻值，叶片关闭时应为∞，叶片开启后任一位 置都应为0，否则说明有故障。
2）检测流量计的电阻 检测流量计的电阻时包括静态和 动态测量两种。
静态测量方法：先断开点火开关，拔下传感器线束连接插 头，用万用表测量各端子间电阻，应与标准参考值相差不 大，否则说明传感器有故障。
图5-8 宝马轿车叶片式空气流量传感器与ECU的连接电路 A—5V电源端子；B—5V电源端子；C—信号线（1～1.5V）端子；D—进气温度信号端子
叶片式空气流量传感器的检测方法如下： 1）使发动运转至正常工作温度后，关闭发动机并接通点 火开关，测量端子A与搭铁间电压，其值应为5V；测量端 子B与搭铁间电压，在怠速时应为1V，在空气流量传感器 叶片全部开启时应为4.5V。否则说明传感器线束接触不良， 应予以检测或更换。
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概述 传感器的检测方法 温度传感器 压力传感器 气体和液体流量传感器 位置与角度传感器 气体浓度传感器 速度与加速度传感器 爆燃与碰撞传感器 其他传感器
第五章 气体和液体流量传感器
现代汽车上应用的气体流量传感器，主要是用于检测发动机 进气量的空气流量传感器又称空气流量计。空气流量传感器， 一般安装在进气管上。其作用是检测发动机进气量的大小， 并将进气量信息通过电路的连接转化为电信号输入给ECU， 以供ECU确定喷油量和点火时间。为使发动机在各种工况下 获得最佳浓度的混合气，必须保持空气流量计良好的技术状 况。如果空气流量计或其连接线路出现故障，将使ECU无法 正确地控制发动机的喷油量和点火时间，导致发动机不能正 常运转。 空气流量传感器可以分为质量型和体积型两种。质量型空气 流量传感器的特点是能直接测出吸入汽缸空气的质量；而体 积型空气流量传感器则只能测出吸入汽缸的空气的体积，需 要根据温度传感器获得的温度信息来通过电控单元ECU算出 吸入的气体质量。
标准电阻 温度/（℃） 端子 /(kΩ)
0.02～0.60
－
0.02～0.60
－
THA－ E2
10.00～20.00
-20
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4.00～7.00
0
FC-E2
标准电阻 温度/（℃） /(kΩ)
2.00～3.00
20
0.90～1.30
20
0.40～0.70
60
0或∞
－
（2）单件检查
1）外观检查 用手指拨动叶片，检查叶片的摆动是否平顺， 叶片有无破裂、卡滞，转轴是否松垮等。
图5-1 叶片式空气流量传感器的结构 1—空气滤清器侧；2—进气温度传感器；3—复位弹簧；4—缓冲室； 5—电位计；6—接线插头；7—缓冲叶片；8—进气支管侧； 9—CO调整螺钉；10—旁通道；11—测量叶片
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（在主空气道内旋转）和缓冲叶片（在缓冲室内偏转，对 叶片起阻尼作用，当发动机吸入的空气量急剧变化和气流脉 动时，减小叶片的脉动），两者铸成一体，如图5-2所示。
图5-9 卡尔曼涡流式空气流量传感器的结构
2）超声波式卡曼涡流空气流量传感器的工作原理
超声波式卡曼涡流空气流量传感器与ECU的连接如图510所示。
超声波是指频率超过20kHz的机械波，当发动机运转并 吸入一定的气体时，超声波发生器通过发射器不断向接收器 发出一定频率（40kHz）的超声波。当超声波通过进气气流 到达接收器时，由于受到气流移动速度及旋涡数量变化的影 响，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，且进气量越大、旋涡数越 多、移动速度越快，接受到的超声波的相位及相位差越大； 反之则越小。控制电路根据超声波信号的相位或相位差的变 化就可计算出涡流的频率并将其输入给ECU，ECU根据输入 的进气涡流信号就可计算出进气量。
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。
动态测量方法：先断开点火开关，拔下传感器各线束连接 插头，用万用表测量各端子电阻的同时用螺丝刀拨动叶片， 在叶片摆动过程中，电阻值应连续变化，否则说明传感器 有故障。
3）检测进气温度传感器电阻 用万用表测量进气温度传 感器随热敏电阻温度而变化的电阻值，应符合标准参考值， 否则说明传感器有故障。
三、叶片式空气流量传感器的检测示例
图5-5 叶片式空气流量传感器工作原理 1—滑臂；2—镀膜电阻；3—进气支管侧；4—叶片； 5—通进气道；6—空气滤清器侧
图5-6 Us/UB与空气流量的关系
二、叶片式空气流量传感器的检测
汽车电控发动机上的叶片式空气流量传感器出现故障 会使电控单元接受错误的进气量信号，从而导致混合气的空 燃比过大或过小使混合气过稀或过浓，影响发动机的正常运 转及稳定性。
卡尔曼涡流式空气流量传感器是根据卡曼涡流的理论制成 的。根据涡流频率的检测方式不同，卡曼涡流式空气流量 传感器可分为超声波式卡曼涡流空气流量计和反光镜式卡 曼涡流空气流量计。
反光镜发光二极管板弹簧
发涡生流器导压孔
光敏 晶体
管
一、超声波式式卡尔曼涡流式空气流量传感器
1．超声波式式卡尔曼涡流式空气流量传感器 的结构与原理
质量流量型空气流量计，测量吸入发动机的空气质 量，主要有翼片式、量芯式、卡尔曼涡流式、热丝式和 热膜式等几种。其中翼片式、量芯式与卡尔曼涡流式空 气流量计测得的是吸入空气的体积，故还需根据进气温 度等信息，由电控单元计算出空气质量。而热丝式和热 膜式空气流量 计直接测量吸入空气的质量，故其精 度更高。
图5-2 叶片部分构造 1—测量叶片；2—空气滤清器侧；3—缓冲叶片；4—进气支管侧
②电位计部分。电位计位于空气流量传感器上壳体上方，内有 平衡配重、滑臂、回位弹簧、调整齿圈和印制电路板等，其结 构如图5-3所示。
图5-3 叶片式空气流量计电位部分的构造 1—空气滤清器侧；2—燃油泵接点；3—平衡配重；4—调整齿圈；
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。
2）启动发动机，使发动机转到3000r/min，这时再测量1 号端子与搭铁间电压，该值应为2.2～3.2V。
3）将点火开关置于“OFF”，测量传感器的4号端子与搭 铁间电阻值，该值应为0Ω。
若检测不符，则应更换传感器。
汽车上应用的液体流量传感器，主要有用于计量燃 油消耗量的流量传感器和用于计量冷媒通过量的冷媒流 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。
2）检查电动机汽油泵开关 用万用表电阻档测量E1、FC两 端子间电阻，在测量叶片关闭时，此值应为∞，在测量叶片 开启后的任一角度上，此值应为0。
3）检测电位计性能 用旋具推动测量片，同时用万用表电 阻挡测量电位计滑动测点US与E2端子间的电阻；在测量叶 片由全闭至全开的过程中，电阻值应逐渐变小，且应符合表 4-1规定；若不符合，则说明传感器已损坏，应更换。
叶片式空气流量传感器的工作原理如图5-5所示。当空气 通过传感器的主通道时，叶片将受吸入空气气流的压力和 回位弹簧的弹力共同作用，节气门开度增大时，空气流量 增大，气流压力将增大，此压力作用在叶片上使其偏转， 令其转角逐渐增大，直到气流的压力和回位弹簧的弹力平 衡。与此同时，电位计的滑臂与叶片转轴同轴旋转，使接 线端子Vc与Vs之间的电阻减小，使其分压电压Us的值降低。 当吸入空气的流量减小时，叶片转角减小，接线端子Vc与 Vs之间的电阻增大，Us电压值升高。这样，发动机电控单 元ECU就可根据空气流量传感器输出的Us/UB的信号大小 感知空气流量的大小。Us/UB的电压比值与空气流量成反 比，其变化关系如图5-6所示。
1. 丰田大霸王轿车叶片式空气流量传感器的检测
丰田大霸王轿车叶片式空气流量传感器的检测电路原 理如图5-7所示。
图5-7 丰田大霸王轿车叶片式空气流量传感器电路原理图 THA—进气温度传感器信号端子；US—进气流量传感器输出信号端子； UC—空气流量传感器输入信号端子；UB—电源电压端子；E2—搭铁； FC—油泵开关端子；E1—油泵开关搭铁
2）将点火开关置于“ON”，拔下线束连接器，测量端子 C与D间电阻，温度为-10℃时电阻值应为8260～10560Ω； 温度为17～23℃时电阻值应为2200～2700Ω；温度为47～ 53℃时电阻值应为760·910Ω。否则就说明进气温度传感器 有故障，应检修或更换进气温度传感器。
第二节 卡尔曼涡流式空气流量传感器
传感器的1号端子与ECU的10号端子相连，向ECU输入空气流 量信号。电源由燃油继电器通过2号端子引入蓄电池电压，4号 端子与ECU的14号端子提供搭铁；5号端子是大气压力传感器 输出信号，由16号端子输入ECU；6号端子与ECU的8号端子相 连，ECU通过8号端子向传感器内的温度传感器提供5V电压； 空气流量的信号电压平均值为2.2～3.2V。
5—复位弹簧；6—电位计；7—印制电路板；8—进气支管侧
③接线插头部分。叶片式空气流量传感器的接线插头共有7个 接线端子，新产的日产轿车取消了燃油泵控制触点，其接线插 头为5个接线端子，如图5-4所示（以日产和丰田为例）。在插 头护套上一般都标有接线端子名称。
图5-4叶片式空气流量传感器插头
2. 叶片式空气流量传感器的工作原理
二、反光镜式卡曼涡流空气流量传感器
1．反光镜式卡曼涡流空气流量传感器结构与原理
4）检测进气温度传感器电阻值 用电热风机对空气流量传 感器的进气温度传感器加热，或将其拆下放在有热水的烧杯 里加热，并用万用表测量THA与E2端子间的电阻值，该值应 随温度升高而降低，且应符合表4-1规定，若不符合，则应更 换进气温度传感器。
2.宝马轿车叶片式空气流量传感器的检测
宝马轿车叶片式空气流量传感器与ECU的连接电路如图5-8 所示，宝马轿车使用的空气流量传感器为4个端子的叶片 式传感器，该传感器与进气温度传感器组装在一起。
图5-10 超声波式卡曼涡流空气流量传感器的原理电路
2．超声波式式卡尔曼涡流式空气流量传感器的检测
现以三菱轿车超声波式卡曼涡流空气流量计为例，说明 超声波式式卡尔曼涡流式空气流量传感器的检测方法。
三菱轿车超声波式卡曼涡流空气流量传感器与ECU的连接 电路如图5-11所示。
图5-11 三菱轿车超声波式卡曼涡流空气传感器与ECU的连接电路