6汽车空气流量传感器

第二二章章空空气气流流量量传传感感器器的的结结构构、、原理理与与检检测测汽车车传感感器器第一一节节概概述述空气气流流量量传传感感器器(AFS)又又称称为为空空气气流流量量计计(AFM)，，是是进气气歧歧管管质量量型型空空气气流流量量传传感感器器(MAFS)的的简简称称。。一、、功功用用检测测发发动动机机进进气气量量的的大大小小，，并并将将进进气气量量信信息息变变换换成成电电信信号号输输入入ECU。。进进气气量量信信号号是是ECU计计算算喷喷油油时时间间和和点点火火时时间间的的主主要要依依据据。。二、、空空气气供供给给系系统统的的类类型型汽车车燃燃油油喷喷射射系系统统(EFI)根根据据空空气气供供给给系系统统的的计计量量方方式式，，EFI系统可分为:L型EFI系系统D型EFI系系统通过空气气流量计计检测进进入发动动机空气气质量。。汽车采用用的L型型传感器器分为体积流量量型传感器和和质量流量量型传感器。。喷油器进气岐管管稳压室空气流量量传感器空气滤清清器怠速空气阀节气门体体质量流量量或体积流量量方式(1)L型型EFI系统统L型传感感器采用用直接测测量方式式，所以以进气量量的测量量精度较较高，控控制效果果优于D型燃油油喷射系系统。通过进气气歧管绝绝对压力力传感器器检测进进气歧管管内的绝绝对压力力从而间间接测量量进气量量。D型EFI系统利利用进气歧歧管绝绝对压压力和发动机机转速速来计算算吸入入气缸缸的空空气量量，又又称为为速度——密度度型EFI系统统。喷油油器器进气气岐岐管管压力力传传感感器器空气气滤滤清清器器怠速速空空气气阀阀进气气岐岐管管稳压压室室节气气门门体体速度度——密密度度方方式式(2)D型型EFI系系统统由于于空空气气在在进进气气歧歧管管内内流流动动时时会会产产生生压压力力波波动动，，D型型燃燃油油喷喷射射系系统统的的测测量量精精度度不不高高，，但但控控制制系系统统的的成成本本较较低低。。三、、EFI采用用的的空空气气流流量量计计类类型型翼片片式式空空气气流流量量计计体积积流流量量型型卡门门涡涡流流式式空空气气流流量量计计体积积流流量量型型热线线式式空空气气流流量量计计质量量流流量量型型热膜膜式式空空气气流流量量计计质量量流流量量型型量芯芯式式空空气气流流量量计计体积积流流量量型型空气气流流量量传传感感器器安安装装在在空空气气滤清清器器与进气气软软管管之间间。。空气滤清器进气管前段进气管后段空气流量计节气门体空气气流流量量传传感感器器的的安安装装位位置置例：：桑桑塔塔纳纳2000轿轿车车发发动动机机汽汽油油喷喷射射系系统统油箱汽油泵燃油滤清器压力调节器电控单元ECU冷起动阀节气门开关节气门辅助空气阀油压调节器喷油器燃油分配器空气温度传感器氧传感器曲轴转角传感器转速传感器空气流量传感器水温传感器例：别克轿车车电子控制汽汽油喷射系统统歧管压力传感器进气温度传感器节气门位置传感器水温传感器发动机转速传感器曲轴转角传感器第二节翼片片式空气流量量传感器和卡卡尔曼涡流式空气流流量传感器一、翼片式空空气流量传感感器（一）翼片式式空气流量传传感器结构、、原理翼片式空气流流量传感器又又称为叶片式、动片式、风门式、量板式空气流量传感感器。电位计空气旁通通道进气岐管侧缓冲室复位弹簧进气温度传感器接线插头缓冲翼片测量翼片空气滤清器侧CO调整螺钉测量翼片缓冲翼片1.结构主要要组成部件(1)检测部部件由测量叶片和和缓冲叶片组组成。翼片总成固定定在电位计转转轴上。测量翼片在主主进气道内随随空气流量的的变化而偏转转，缓冲翼片片与缓冲室起起到阻尼作用用，当发动机机吸入的空气气量急剧变化化时，使翼片片转动平稳，，减小翼片脉脉动。进气岐管侧空气滤清器侧侧缓冲室安装在传感器器壳体上部。。由带平衡配重的滑臂和印制电路板板上的镀膜电阻组成，滑臂与与翼片固定在在同一转轴上上并一起转动动。电位计计内设有片状状螺旋形复位弹簧、调节齿圈。(2)电位计计

平衡配重燃油泵开关

复位弹簧调节齿圈电位计印制电路板1）平衡配重重起到平衡作用用，使滑臂平平稳偏摆。有刻度标记，，调整复位弹弹簧的预紧力力，从而调整整传感器的输输出特性。2）调节齿圈圈控制电动燃油油泵。发动机机运转时翼片稍微偏转转，其触点闭合，接接通泵油。当当发动机熄火火后翼片关闭闭，触点顶开开，燃油泵停停止转动，在汽车发生事故故而油管破裂时，可以防止燃燃油泵继续泵泵油导致燃油油外溢而发生生火灾。4）接线插座座1）燃油泵开关(3)其他部部件2）CO调整螺钉钉旁通进气道上上设有改变旁旁通进气量的的CO(一氧氧化碳)调整整螺钉，用来来调节发动机机怠速时CO排放量。安装在主进气气道的进气口口上，电阻两两端的引线分分别与接线插插座上的搭铁端子E2和温温度信号输出出端子THA连接。3)进气温度度传感器空气滤清器侧进气岐管侧测量翼片空气流过传感感器主进气道道时，翼片受受到气流压力力产生的推力力矩和复位弹弹簧力矩的作作用，翼片偏偏转直到弹簧力矩与推力力矩平衡为止。翼片受到的推推力力矩与空空气流量成正正比。翼片偏偏转角度α与与进气量成正正比。电位计计滑臂臂和翼翼片均均固定定在同同一转转轴上上，电电位计计滑臂臂与翼翼片同同时偏偏转。。端子子Vc与Vs之之间输输出电电压Us随随进气气量变变化。。利用力力矩平平衡原原理和和电位位计原原理2.传传感器器工作作原理理VBE2VCUSVSUB3.传传感器器电路路燃油泵控制触点可变电阻热敏电阻固定电阻搭铁搭铁油泵电机电源ECU热敏电电阻：：进气温温度传传感器器由NTC热敏敏电阻阻套装装在塑塑料壳壳体内内构成成，安安装在在主进进气道道的进进气口口上，，电阻阻两端端的引引线分分别与与接线线插座座上的的搭铁铁端子子E2和温温度信信号输输出端端子THA连接接。（二））翼片片式空空气流流量传传感器器检测测翼片式式空气气流量量传感感器检检测方方法有有开路检检测和在路检检测两种。。以后后其他他章节节的传传感器器检测测开路检检测：在传传感器器与传传感器器电路路不连连接的的情况况下，，对传传感器内部部状况况进行行检测测。一一般通通过检检测有关端端子间间的电阻阻值或或通断断情况况进行行判断断。在路检检测：传感感器在在工作作状态态时，，通过过检测测传感感器有有关端端子的电压压、信信号波波形和和电路路导通通情况况等，，对传传感器器、ECU及连连接导导线进进行综综合检检测。。缓冲室室复位弹弹簧缓冲翼翼片测量翼翼片进气温温度传感器器空气流流ECU1.开开路检检测燃油泵控制触点可变电阻热敏电阻固定电阻搭铁搭铁油泵电机电源ECU1）检检测有有关端端子间间的电阻值值或通通断。。2）通通过加加温检检测热热敏电阻的的阻值值变化化。点火开开关断断开，，拔下下传感感器的的配线线连接接器。。2.在在路检检测点火开开关接接通，，检测测电源源、有有关端端子的的电压压值和和线路路的导导通。。名称测量端子测量条件电阻值/k备注5M-E发动机2TZ-FE发动机燃油泵触点FC—E1翼片完全关闭任何温度翼片任何开度00空气流量传感器VB—E220°C0.20—0.40—VC—E220°C0.10—0.300.20—0.60VS—E2翼片完全关闭0.02—0.100.10—0.3020°C翼片任何开度0.02—1.000.10—0.3020°C进气温度传感器THA—E2－20°C10.00—20.0010.00—20.000°C4.00—7.004.00—7.00＋20°C2.00—3.002.00—3.00＋40°C0.90—1.300.90—1.30丰田汽汽车翼翼式空空气流流量传传感器器各端端子之之间的的电阻阻值众所周知知，空气气的质量与其温度度和大气气压力有有关。温温度越低低或大气气压力越越高，空空气密度度越大，，空气质量就越大大；反之之，温度度越高或或大气压压力越低低，空气气质量就越小小。翼片式流流量传感感器检测测的是进进气气流流的体积流量量，当进气气温度或或大气压压力发生生变化时时，相同同体积的的空气质量就会发发生变化化。为了避免免环境温温度和大大气压力力变化给给流量检检测带来来的误差，所所有检测测体积流流量的空空气流量量传感器器都采用用了进气温度度传感器器和大气压力力传感器器进行修正正。翼片式空空气流量量传感器器已经持续续生产使使用多年年。它具具有结构构简单、、价格便便宜、可可靠性高高等优点点，目前前许多车车型仍采采用翼片片式空气流量量传感器器。二、卡尔尔曼涡流流式空气气流量传传感器（一）卡卡尔曼涡涡流式空空气流量量传感器器结构、、原理发光二极管板弹簧反光镜光敏晶体管导压孔涡流发生器光电检测测涡流式式空气流流量传感感器流体涡流流效应1.结构构主要组组成部件件1)蜂蜂窝状整整流网栅栅：使进气气在涡流流发生器器之前形形成比较较稳定的气流，，在传感感器气流流入口处处。2)涡涡流发生生器：周期性地地产生稳稳定的卡卡尔曼涡涡流，在在涡流发发生器上设设有一个个稳流槽和两个导压孔。5)发发光二极极管(LED)：发出光光束，设置在镜镜面上部部。6)光敏敏晶体管管：接受反反光镜的的反射发发光束，变换成电电信号。。3)反反光镜：反射发发光二极极管的光光，用反反光能力力强的金金属箔片片制成，并并用细薄薄的张紧带张紧在导压腔的外表面面上。4)板簧片：给张紧紧带施加加适当的的预紧力力，防止止张紧带带和反光光镜振幅过过大而损损坏。设设在导压压腔内，，并紧贴贴张紧带带。7)集集成信号号处理电电：路将频频率信号号变换成成方波信信号后，，再输入到ECU进行运算算处理。。2.传感感器工作作原理当气流流流过涡流流发生器器时，其其后部就就会产生生涡流，，涡流引引起发生生器后部部压力变变化。进进气量越越大，涡涡流频率率越高，，压力变变化频率率就越高高。变化的压压力经导导压孔引引向金属属膜反光光镜使其其产生振振动，其其振动频频率与涡涡流频率率相等。。反光镜镜将发光光二极管管的光束束反射到到光敏晶晶体管上上，通过过光敏晶晶体管检检测涡流流频率，，该频率率信号输输入到ECU。。反光镜发光二极管板弹簧涡流发生器导压孔光敏晶体管进气流信号处理理电路将将频率信信号输入入ECU之后，ECU便可计算算出进气气流量的的大小。。丰田皇皇冠3．0型轿车上上实测光光电检测测涡流式式空气流流量传感感器的输输出信号号周期值值，见表表2-4。可见，，发动机机转速越越高，吸吸人气缸缸的进气气量越大大，产生生涡流的的频率就就越高。。超声波检检测涡流流式空气气流量传传感器涡流发生生器涡流稳定定板超声波发生器超声波接收器与涡流数数对应的的疏密超超声波整型后的的方波卡尔曼涡涡流超声波发发生电路路来自空气气滤清器流向发动机空气旁通通通道ECU涡流发生生器设在在主空气气道上。。设置旁旁通空气气道的目目的是为为了调节节主空气气道的流流量。可可使用同同一规格格的流量量传感器器来满足足不同排排量的发发动机的的流量检检测要求求。超声波接接收电路路1.结构构主要组组成部件件主要由涡涡流发生生器、超超声波发发生器、、超声波波接收器器、集成成控制电电路、进进气温度度传感器器和大气气压力传传感器等等组成。。在主空空气道的的内壁上上，粘贴贴有吸声声材料，，防止超超声波出出现不规规则反射射现象而而影响正正常检测测。1）超声声波发生生器：用于产产生和发发射超声声波信号号2）超声声波接收收器：用于接接收超声声波信号号。当40kHz频率超声声波穿过过进气气气流到达达超声波波接收器器时，由由于受到到气流移移动速度度及压力力变化的的影响，，因此从从超声波波接收器器接收到到的超声声波信号号的相位位(时间间隔隔)及相位差差(时间间隔隔之差)就会发生生变化，，控制电电路根据据相位或或相位差差的变化化情况就就可计量量出涡流流频率。。涡流频频率信号号输入ECU后，ECU就可计算算出进气气量。2.传感感器工作作原理超声波检检测涡流流式空气气流量传传感器构造超声波检检测涡流流式空气气流量传传感器原原理电路路超声波通通过卡尔尔曼涡旋旋后的加加、减速速情况（二）涡涡流式空空气流量量传感器器检测1.开路路检测点火开关关断开，，拔下传传感器的的配线连连接器。。通过加加温检测测热敏电电阻温度度传感器器的阻值值变化。。2.在路路检测点火开关关接通，，检测电电源、有有关端子子的电压值、信号波形形和线路的的导通。。由于两类类涡流式空空气流量量传感器器检测的的均是进进气的体体积流量量，两类传感器均均有进气温度度传感器器和大气压力力传感器器修正流量量检测带带来误差差。丰田轿车车光电检检测涡流流式空气气流量传传感器静态检测测动态检测测三菱轿车车超声波波涡流式式空气流流量传感感器检测方法法如下:①打开点点火开关关，测量量传感器器1号端端子与搭搭铁间电电压，应应为5V。②启动发发动机，，使发动动机转速速到3000r/min，这这时再测测量1号号端子与与搭铁间间电压，，应为2.2～～3.2V。③关闭点点火开关关，测量量传感器器的4号端子与与搭铁间间电阻应应为0Ω。涡流式空空气流量量传感器器的输出出信号是是与旋涡涡频率对对应的脉脉冲数字字信号，，其响应应速度是是几种空空气流量量传感器器中最快快的一种种，几乎乎能同步步反映空空气流速速的变化化，因此此特别适适用于数数字式计计算机处处理。涡流式空空气流量量传感器器的优点点涡流式空空气流量量传感器器还具有有测量精精度高、、进气阻阻力小、、无磨损损等优点点，长期期使用时时，性能能不会发发生变化化。其缺缺点是制制造成本本较高，，因此目目前只有有在少数数中高档档轿车中中采用，，因为是是检测体体积流量量，所以以需要对对空气温温度和大大气压进进行修正正。如丰田凌志志LS400型轿车车、皇冠3．0型轿轿车、三菱菱吉普车、、长风猎豹豹吉普车和和现代轿车车采用。第三节热热线式和热热膜式空气气流量传感感器一、热线式和热热膜式空气流量传传感器结构构、原理(一)热线线式空气流流量传感器器热线式空气气流量传感感器，按其其铂金热线线安装位置置的不同分分为主流测量方方式和旁通测量方方式两种。防护网空气流白金热线取样管温度补偿电阻控制电路板连接器主流测量方方式的热线式空气气流量传感感器1.结构主主要组成部部件如图所示为为主流测量方方式传感器的结结构组成。。取样管安装装在主进气气道中央，，取样管安安装有一根根直径为70m的铂金丝丝，两端有有金属防护护网固定在在壳体上。。控制线路板板上有六端端子插座与与ECU连连接，用于于输入信号号。旁通测量方方式的热线式空气气流量传感感器旁通测量方方式热线式式空气流量量传感器与与主流测量量方式热线线式空气流流量传感器器的主要区区别是，它它把铂金热热线和补偿偿电阻(冷冷线)安装装在旁通空空气道上。。热线和温度度补偿电阻阻用铂线缠缠绕在陶瓷瓷螺旋管上上。控制电路板热线冷线陶瓷螺旋管热线和冷线旁通空气道主空气道流向节气门2.传感器器工作原理理则要增加流流过电阻RH的电流，恢复RH的温度和电阻阻值，加热电流通通过密电阻阻RA两端的电压UO相应增加。。该电压的的大小与流流过电阻RH空气质量流量成正比。UO输送ECU确定空气质量流量，温度补偿电电阻RK用来消除进进气温度的的变化对空空气流量测测量结果的的影响。控制电路将RH与RK之间的温差保持不变变，该温差一般为100℃。。RHARKRBRAUO热线式空气流量传感器工作原理图

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•控制电路板板上的精密密电阻RA和RB与热线电阻阻RH和温度补偿偿电阻RK组成惠登电电桥。当空气流过过铂热线电阻RH时，RH的温度降低，，其电阻减小，，电桥失去去平衡。若要电桥恢复平平衡，功能:在热膜式空气气质量计量量仪中加热电阻阻是铂金。它它是电桥电电路的一部部分，另外外还有温度度电阻，传感器电电阻还有一个可可变电阻。。所有这些些电阻都是是堆放在陶瓷片上的的很薄的膜膜。电桥电路如如此校准，，温差-加加热电阻等等于温度电电阻-160°C.吸入的空气气冷却加热热电阻，温温度电阻不不变。用于加热的的电流作为吸入的空气气量的检验尺度度。热膜式与热热线式空气气流量传感感器的工作作原理基本本相同，只只是将热丝丝改为热膜膜。热膜采采用平面形形铂金属膜膜电阻，故故称为热膜膜电阻。其其制作方法法是：在氧氧化铝陶瓷瓷基片上采采用蒸发工工艺沉积铂铂金属薄膜膜，通过光光刻制作成成梳状电阻阻，在其表表面覆盖一一层绝缘保保护膜，再再引出电极极引线即制制成。(二)热膜膜式空气流流量传感器器空气流控制电路板热膜金属网温度传感器1.结构主主要组成部部件在传感器内内部的进气气通道上设设有一个矩形护套(相当于取样样管)，热膜电阻设在护套中中。护套的的空气人口口一侧设有有空气过滤滤层防止污污物沉积到到热膜电阻阻上影响测测量精度。。在热膜电阻阻附近的气气流上游设设有铂金属属膜式温度度补偿电阻阻，防止进进气温度变变化使测量量精度受到到影响。补偿电阻和和热膜电阻阻与传感器器内部控制制电路连接接，线束连连接器插座座连接，线线束插座设设在传感器器壳体中部部。二、热线式与热热膜式空气流量传传感器检测测1.开路检检测点火开关断断开，拔下下传感器的的配线连接接器。通过过加温检测测热敏电阻阻温度传感感器的阻值值变化。2.在路检检测点火开关接接通，检测测电源、有有关端子的的电压值和线路的导导通。与热丝式流流量传感器器相比，热热膜电阻的的阻值较大大，所以消消耗电流较较小，使用用寿命较长长。热膜电电阻不直接接承受空气气流所产生生的压力，，提高了传传感器的可可靠性。由由于其发发热元件表表面有一层层绝缘保护护薄膜，因因此响应特特性稍差。。主流测量热线式空气流量传感器连接电路空气流量传感器储电池电源输出电压可变电阻器搭铁自清污信号ECCS微机集中控制装置点火开关电子燃油喷射继电器热丝式与热热膜式空气气流量传感感器其敏感感元件分别别是铂