空气流量传感器

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空气流量传感器(MAF、AFS)
空气流量传感器（空气流量计）是测量发动机进气量的装置，它将吸入的空气量转换成电信号送至ECU，作为决定喷油量的基本信号之一，主要用于L型EFI系统。
根据测量原理不同，空气流量传感器有叶片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式几种类型。
（一）叶片式空气流量传感器
1.结构及工作原理
叶片式空气流量传感器又称风门式、翼片式或活门式空气流量传感器，主要由测量叶片、缓冲叶片、阻尼室、回位弹簧、电位计、旁通气道等组成，此外还包括其上的怠速调整螺钉、燃油泵开关及进气温度传感器等，如图2—61所示。

图2—61

来自空气过滤器的空气通过空气流量传感器时，空气推力使测量叶片（测量板）打开一个角度，当吸入空气推开测量叶片的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，测量叶片即停止转动。
与测量叶片同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成直流电压信号（VS）送给ECU（信号范围为0—5V）。根据电路设计的不同，叶片式空气流量传感器又分为两种形式：一种在进气量变大时，VS值升高（即所谓正向设计）；另一种在进气量增大时，VS值降低（即所谓反向设计）。
燃油泵开关装在空气流量传感器内，只有发动机运转，空气流量传感器测量叶片转动时，燃油泵开关才闭合。只要发动机停止运转，燃油泵开关便处于断开状态，即使点火开关闭合，燃油泵也不工作。
为了使测量叶片在吸入空气流量急剧变化和气流脉动时仍平稳转动，在空气流量传感器上设置了与测量叶片做成一体的缓冲叶片（也叫补偿板，一般将它们统称为叶片）和阻尼室。
在旁通气道上设有怠速调整螺钉，如图2—62所示。调整该螺钉可以改变怠速时的混合气浓稀程度。

图2—62

喷油量正比于流经叶片的空气量。怠速时流经叶片处的空气流量由活动板与叶片间隙大小决定，而活动板的位置可由怠速调整螺钉调节。调节怠速调整螺钉时，不但改变了旁通气道的通道截面面积，同时改变了活动板与叶片的相对位置。发动机怠速时，空气分两路进入进气总管，一路流经叶片与活动板间隙、另一路流经旁通气道。
当怠速调整螺钉向外旋出时，旁通气道截面积加大，而叶片与活动板间隙减小，故流经叶片与活动板间隙的空气量减少，喷油量亦减少，但由于进入气缸的空气总量不变，所以混合气变稀。反之，将怠速调整螺钉旋入，使旁通气道截面减小，旁通气道允许通过的气量减少的同时，叶片与活动板间隙增大，流经这里的空气量增加，喷油量增加，由于进入气缸的总空气量没变，混合气变浓。
进气温度传感器将测得的进气温度信号送给ECU，以便ECU发出指令，根据进气温度修正喷油量。
2.波形测量
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，检查怠速时空气流量传感器电压输出信号（参看图2—63中左侧波形）。加速和减速试验，应有类似图2—63中左侧波形出现。

图2—63

将发动机转速从怠速加至油门全开（加速时不宜太急），油门全开后持续2s，但不要使发动机超速运转；
再将发动机降至怠速运转，并保持2s；
再从怠速急加速至油门全开，然后再急收油门使发动机回至怠速，定住波形。
3.波形分析
测量出的波形电压值可以参照资料进行对比分析（见图2—63）。当叶片式空气流量传感器正常时，怠速输出电压约1V，油门全开时应超过4V，全减速（急抬油门）时输出的电压并不是很快地从全加速电压回到怠速电压。通常（除TOYOTA汽车外）叶片式空气流量传感器的输出电压都是随空气流量的增加而升高的。波形的幅值在空气流量不变时应保持稳定，一定的空气流量应有相对应的输出电压，这样，当输出电压与空气流量不相符时就可以从波形图中检查出来，发生这种情况时发动机的工作状况会受到明显的影响。
另外，在急加速时图2—63波形中出现的小尖峰，是由于翼板过量摆动而引起的，而ECU恰恰是根据这一点来判定加速加浓信号的。
4.        叶片式空气流量传感器检修
对于所有传感器的检测都应包括信号、传感器外部线路、内部电路、机械部分四个方面，按先后顺序进行检测。对于信号可以测量数值、状态或者是波形，其它几个方面可以采用就车法，也可以采用人工模拟测试法进行检测，只要传感器信号正常，后面三个方面就不需要检查了，否则应一一检查；相反若后面三个方面正常，那么信号肯定正常，也就不需要进行信号测量了。传感器检测时可以根据情况灵活掌握。
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且与镀膜电阻接触不良、燃油泵触点烧蚀且接触不良等。传感器的机械故障可用手拨动叶片进行检查，如叶片摆动平稳、无卡滞或破损现象，说明机械部件良好。由于叶片式空气流量传感器电路为纯电阻电路，因此无论在车上或拆下，其电器部件的技术状态可用万用表电阻档测量，将各端子之间的阻值与维修手册提供的标准阻值比较后，即可判断有无故障。
（1）丰田汽车叶片式空气流量传感器的检测  图2—64所示为丰田PREVIA（大霸王）
汽车2TZ-FE发动机用叶片式空气流量传感器电路原理图。其检测方法如下：

图2—64

①外部线路检查 检查各线路是否断路、短路，打开点火开关，检查Vc或Vb电压是否为12V。
②内部电路检查 点火开关置于OFF，拨下该流量传感器导线连接器，用万用表电阻档测量连接器内各端子间的电阻。其电阻值应符合表2-3，2-5所示；如不符，则应更换空气流量传感器。如相符，拨下空气流量传感器的导线连接器，拆下与空气流量传感器进气口连接的空气滤清器，拆开空气流量传感器出口处空气软管卡箍，拆除固定螺栓，取下空气流量传感器。
表2-3

首先检查电动汽油泵开关，用万用表电阻档测量E1—Fc端子：在测量片关闭时，E1—Fc间不应导通，电阻为∞；在测量片开启后任一开度上，E1—Fc端子间均应导通，电阻为0。
然后用旋具推动测量片，同时用万用表电阻档测量电位计滑动触点Vs与E2端子间的电阻；在测量片由全闭至全开的过程中，电阻值应逐渐变小，且符合表2—4所示；如不符，则须更换空气流量传感器。丰田CROWN2.8轿车5M—E发动机的叶片式空气流量传感器各端子间电阻标准如表2—5所示。

表2-4


表2-5

③机械部分检查 检查叶片有无卡滞、变形、裂纹、周围脏污等。
（2）日产汽车叶片式空气流量传感器的检测 图2-65所示为日产式空气流量传感器电路的检测（端子“标记”有新旧两种）。用万用表电阻档测量各端子之间的电阻时，旧“标记”端子之间应符合表1-6所示的标准值，新“标记”端子之间应符合表2-7所示的标准值。否则，应更换空气流量传感器。

图2-65


表2-6


表2-7

(二)卡门旋涡式空气流量传感器
1.结构及工作原理
卡门旋涡式空气流量传感器通常与空气过滤器外壳安装成一体（多用于三菱、凌志车），在其空气通道中央设置一锥状的涡流发生器，在涡流发生器后部将不断产生称之为卡门旋涡的涡串。卡门旋涡的频率f，与空气流速v之间存在如下关系：f=0.2v/d。其中，d是涡流发生器外径尺寸。测得卡门旋涡的频率就可以求得空气流速，空气流速乘以空气通路面积，就可以得到进气的体积流量。这样测出卡门旋涡的频率，即可确定空气流量的大小。
当然，卡门旋涡式空气流量传感器与叶片式空气流量传感器直接测得的均是进气的体积流量，因此在流量传感器内装有进气温度传感器，以便对随气温而变化的空气密度进行修正，正确的计算出进气的质量流量。与叶片式空气流量传感器相比，卡门旋涡式空气流量传感器具有体积小、重量轻、进气道结构简单、进气阻力小，充气效率高等优点。
旋涡频率的检测方法有反光镜检测和超声波检测两种。图2-66为反光镜检测方式。

图2-66

反光镜检测式空气流量传感器的检测部分由反光镜、发光二极管和光电管等组成。空气流经涡流发生器时，压力发生变化。这种压力变化经压力导向孔作用于薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动。反光镜振动时，将发光二极管投射的光反射给光电管，对反射光信号进行检测，即可得到旋涡的频率。频率高对应于进气量大。超声波检测方式如图2-67所示。

图2-67

使用超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量传感器，是利用卡门旋涡引起的空气密度变化进行测量的。如图2-67所示，在与空气流动方向垂直的方向上安装超声波发生器，在与其相对的位置上安装接受器。卡门旋涡造成空气密度变化，受其影响，超声波发生器发出超声波到达接受器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，，矩形波的脉冲频率即为卡门旋涡的频率。
2.波形测量
起动发动机，在不同转速下试车，把较多的时间用在测试发动机性能有问题及排除故障的转速段内进行检测，看示波器波形显示。
确认在任何给定的运行方式下，波形的幅值、频率、形状脉冲宽度等判定性尺度是一致的、可重复的、正确的。
确认在空气流量一定的情况下，流量传感器能产生稳定频率和脉宽信号。
3.波形分析
如图2—68所示，大多数情况下，波形的振幅应满5V（凌志车为4V），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。

图2-68

在稳定的空气流量下流量传感器产生的频率也应是稳定的，且无论值的大小如何，都应该是一致的。
这种型号的空气流量传感器正常工作时，脉冲宽度将随转速的变化而变化，这是保证加速加浓时，传感器能向ECU提供非同步加浓及额外燃油喷射脉冲信号的要求。
可能出现的故障和不正确的判定性尺度使脉冲宽度伸长或缩短、不应该有的峰尖以及圆角，都会影响发动机性能和造成排放升高等问题。
4.卡门旋涡式空气流量传感器的检修
反光镜检测方式的卡门旋涡空气流量传感器电路原理如图2-69所示，其中THA为进气温度传感器。

图2-69

（1）外部线路及内部电路检测
①在线检测
A．找出ECU，测量ECU连接器KS与E2端子之间的电压（参考表2-8）。
B．接通点火开关，但不起动发动机，此时KS与E2端子之间的电压应为4—6V。
C．发动机运转时KS与E2端子之间的电压应为2—4V，既不应是0V，也不应是5V，进气量越大，电压越高。
D．检测ECU连接器VC与E2端子之间的电压，若在正常值4—6V之间，则应检查ECU与空气流量传感器之间的导线或空气流量传感器；若电压不正常则应更换ECU。
②元件检测 拔下空气流量传感器连接插头，测量THA与E2之间的电阻值，0℃时为4-7KΩ，20℃时为2—3 KΩ；40℃时0.9—1.3 KΩ。如不符合要求应该更换流量传感器。（参考表2-8）
（2）机械部分检测 检查整流栅、发光二极管及光敏管表面脏污情况、反光镜损坏情况等。

andyo7

您好！关于空气流量传感器的问题，我会尽我所能提供专业技术回复。空气流量传感器是汽车发动机控制系统中的关键部件，用于精确测量进入发动机的空气流量。其工作原理基于热丝或热膜技术，实时监测空气流量变化并将其转换为电信号，为发动机控制单元提供数据，以实现精确的燃油控制和排放控制。在维护汽车时，空气流量传感器的准确性与发动机性能息息相关，需定期检查和校准。如有任何疑问或故障，请及时联系专业维修人员。