2.3.4 空气流量传感器

1、2. 3. 4 空气流量传感器空气流量传感器功用功用 检测发动机进气量大小，并将进气量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信息转换成电信号输入电控单元（ECU），以供），以供ECU计算确定喷油时计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。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。和点火时间的主要依据。类型类型体积流量型：叶片式、量芯式、涡流式；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。质量流量型：热丝式、热膜式。热丝（膜）式空气流量传感器热丝（膜）式空气流量传感器 传感器内部套装传

2、感器内部套装有一个取样管，有一个取样管，取样管中设有一取样管中设有一根直径约根直径约70微米微米的铂金属丝作为的铂金属丝作为发热元件，并制发热元件，并制成成“”形张紧在形张紧在取样管内。取样管内。 工作时，铂金属工作时，铂金属丝将被控制电路丝将被控制电路提供的电流加热提供的电流加热到高于进气温度到高于进气温度120（称为热（称为热丝）。丝）。内部组成外部形状flash a a）旁通测量方式）旁通测量方式 b b）主流测量方式）主流测量方式 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 。类型与安装位置类型与安装位置内部电路内部电路 RK-温度补偿电阻，温度补偿电阻，负温度

3、系数的电阻负温度系数的电阻（冷线）。（冷线）。 RA-精密电阻，该电精密电阻，该电阻上的电压降即为阻上的电压降即为传感器的输出信号传感器的输出信号电压。电压。 RB-电桥电阻，安装电桥电阻，安装在控制线路板上。在控制线路板上。 以上电阻和热丝电以上电阻和热丝电阻阻RH共同构成惠斯共同构成惠斯顿电桥的四个臂。顿电桥的四个臂。工工作作原原理理通过控制发热元件温通过控制发热元件温度与空气温度之差为度与空气温度之差为一恒定值，可根据发一恒定值，可根据发热元件的加热电流求热元件的加热电流求得空气气流的流量。得空气气流的流量。通过热丝的电流是通过热丝的电流是空气质量流量的单空气质量流量的单一函数，电流与进

4、一函数，电流与进气质量成正比。气质量成正比。信号特征信号特征工作情况工作情况 当空气流经热丝使其冷却时，热丝温度降低，阻值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热元件的电流，使其温度保持高于温度补偿电阻温度度120。电流增量的大小，取决于发热元件受到冷。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。却的程度，即取决于流过传感器的空气量。 当电桥电流增大时，精密电阻当电桥电流增大时，精密电阻RA上的电压就会升高，上的电压就会升高，从

5、而将空气流量的变化转换为电压信号从而将空气流量的变化转换为电压信号Us的变化。的变化。信号电压输入信号电压输入ECU后，后，ECU便可根据信号电压的高便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量的大小。低计算出空气质量流量的大小。 工作情况工作情况flash 输出信号变化情况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。工作可靠性，且无需加热清洁电路。 1-控制电路控制电路 2-通

6、往发动机通往发动机 3-热膜热膜 4-上流温度传感上流温度传感器器 5-金属护网金属护网 热膜热膜式空式空气流气流量传量传感器感器桑塔纳桑塔纳2000GSi AJR型发动机型发动机空气流量传感器（空气流量传感器（G70）的检测）的检测 检查供电电压检查供电电压用发光二极管试灯连接用发光二极管试灯连接插头端子插头端子2和搭铁点，起和搭铁点，起动发动机，灯应亮。动发动机，灯应亮。测量空气流量计插头端测量空气流量计插头端子子4对发动机搭铁点电压对发动机搭铁点电压约为约为5V。1. 发动机怠速运转，读测发动机怠速运转，读测量数据块显示组量数据块显示组02，检，检查进气质量。标准值应查进气质量。标准值应

7、为为2.04.0g/s。内部电路内部电路热丝（膜）式空气流量热丝（膜）式空气流量传感器信号波形分析传感器信号波形分析 波形检测方法波形检测方法同叶片式空气同叶片式空气流量传感器。流量传感器。 热丝（膜）式热丝（膜）式空气流量传感空气流量传感器信号实测波器信号实测波形如右图所示。形如右图所示。波形的含义及相关说明波形的含义及相关说明 通常热丝（膜）式空气流量传感器输出信号电压范通常热丝（膜）式空气流量传感器输出信号电压范围是从怠速时超过围是从怠速时超过0.2V变至节气门全开时超过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。当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。正常

8、波形正常波形 热丝（膜）式空气流量传感器没有任何运动部件，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。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如果信号波形与上述情况不符,或空气流量传感器或空气流量传感器在怠速时输出信号电压太高（应为在怠速时输出信号电压太高（应为0.25V），而节），而节气门全开时输出信号电压又达不到气门全开时输出信号电压又达不到4V，则说明空，则说明空气流量传感器已经损坏。气流量传感器已经损坏。 如果在车辆急加速输出信

9、号电压波形上升缓慢，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，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。则说明传感器的热丝（膜）脏污。叶片式空气流量传感器叶片式空气流量传感器组成部分：组成部分： 旋转叶片旋转叶片 电位计电位计 进气温度传进气温度传感器感器 接线插座接线插座旋转叶片：旋转叶片：在进气通道内有一个在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转叶片可绕轴摆动的旋转叶片（测量片）。（测量片）。发动机工作时，进气发动机工作时，进气量愈大，测量片的开启量愈大，测量片的开启角度也就愈大。角度也就愈大。电位计：电位计：1-空气进

10、口空气进口2-油泵触点油泵触点3-平衡片平衡片4-回位弹簧回位弹簧5-电位计电位计6-空气出口空气出口 在测量片轴上连着一在测量片轴上连着一个电位计，其滑动臂个电位计，其滑动臂与测量片同轴同步转与测量片同轴同步转动，把测量片开启角动，把测量片开启角度的变化（即进气量度的变化（即进气量的变化）转换为电阻的变化）转换为电阻值的变化。值的变化。 进气量越大，叶片偏转角度也就越大。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），丰田皇冠电压升高），丰田皇冠2.8 5M-E、丰田大、丰田大霸王霸王2TZ-FE发动机。发动机。 和信号

11、电压下降型（随着进气量的增大信和信号电压下降型（随着进气量的增大信号电压降低），如丰田凌志号电压降低），如丰田凌志ES300。 电动汽油泵开关电动汽油泵开关 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；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，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。使电动汽油泵开关断开。1-电动燃油泵开关电动燃油泵开关2-可变电阻可变电阻3-固定电阻固定电阻4-进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器 进气温度传感器由负温度系数型热敏电阻进

12、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插座上的搭铁端子E2和温度信号输出端子和温度信号输出端子THA连接。连接。接线插座接线插座 端子代号标示在插座护套的相应位置上。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、进气温度传感器信号、VS-空气流量传空气流量传感器输出信号、感器输出信号、VC-基准电压、基准电压、VB-电源电压、电源电压、E2-搭铁、搭铁、FC-燃油泵开关、燃油泵开关、E1-搭铁。搭铁。 模拟控制系统模拟控

13、制系统 数字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检测叶片式空气流量传感器的故障叶片式空气流量传感器的故障 当其出现故障时，当其出现故障时，ECU就接收不到正确的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。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膜电阻接触不良、油泵触点烧蚀而接触不良等。良等。 叶片式空气流量传感器

14、的万用表检测叶片式空气流量传感器的万用表检测 用万用表测用万用表测量各端子之量各端子之间的电阻值间的电阻值与维修手册与维修手册提供的标准提供的标准电阻值比较电阻值比较进行判断。进行判断。叶片式空气流量传感器的检测叶片式空气流量传感器的检测（丰田（丰田PREVIA大霸王大霸王2TZ-FE） 其检测方法有就车检测和单件检测两种。其检测方法有就车检测和单件检测两种。各端子间的电阻（就车检测各端子间的电阻（就车检测 ）端子端子标准电阻（标准电阻（k ）温度（温度（）VS-E20.2-0.60- VC-E2 0.20-0.60-THA-E22.00-3.00200.90-1.30400.40-0.706

15、0FC-E1不定不定-各端子间的电阻（单件检测各端子间的电阻（单件检测 ）端子端子标准电阻（标准电阻（ ）测量片位置测量片位置FC-E1测量片全关测量片全关0闭测量片开闭测量片开VS-E220-600启全关闭启全关闭20-1200从全关到全开从全关到全开叶片式空气流量传感器波形分析叶片式空气流量传感器波形分析 连接好波形测试设连接好波形测试设备，探针接信号输备，探针接信号输出端子，鳄鱼夹搭出端子，鳄鱼夹搭铁，关闭所有附属铁，关闭所有附属电气设备。电气设备。 起动发动机，并使起动发动机，并使其怠速运转，当怠其怠速运转，当怠速稳定后，检查怠速稳定后，检查怠速时输出信号电压速时输出信号电压波形，应有

16、类似图波形，应有类似图中左段的波形出现。中左段的波形出现。 从怠速缓加速至从怠速缓加速至节气门全开，并节气门全开，并持续持续2s； 再降至怠速运转，再降至怠速运转，并保持并保持2s； 再从怠速急加速再从怠速急加速至节气门全开，至节气门全开，然后再关小节气然后再关小节气门回至怠速；门回至怠速； 定住波形，波形定住波形，波形如图所示。如图所示。 正常情况下，传感器怠速时输出电压约为正常情况下，传感器怠速时输出电压约为1V，节，节气门全开时应超过气门全开时应超过4V，急减速时输出电压并不是，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。非常快地从急加速电压回到怠速电压。波形的含义及相关说明

17、波形的含义及相关说明 在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动造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。浓信号的，这不是故障，而是正常波形。 出现图示的向出现图示的向下的毛刺，则下的毛刺，则表示传感器中表示传感器中有与搭铁短路有与搭铁短路或可变电阻器或可变电阻器碳刷有间歇性碳刷有间歇性的开路故障，的开路故障，应更换传感器。应更换传感器。 波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一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。当输定的空气流量应有相对的

18、输出电压。当输出电压与气流不符时，应更换传感器。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，应更换器可变电阻器的碳刷有小的磨损，应更换传感器。传感器。 若波形中除了最高点和最低点以外，在平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。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式空气流量传感器卡门涡旋理论卡门涡旋理论 在进

19、气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发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）。（卡门涡流）。 旋涡移动的速度（旋涡数量）与空气流速成正比，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。空气流速和流量。 卡门涡旋式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器反光镜检出式反光镜检出式卡门涡旋空气流量传感器卡门涡旋空气流量传感器超声波检出式超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器视频视频 特点：特点： 体积小、质量轻、进气道结构简单、体积小、质量轻、进气道结