常见空气流量计检测技术

毕业论文

常见空气流量计检测技术

摘要

本文主要研究的是汽车空气流量传感器在实践中的应用知识，研究源自于生产实践。主要阐述的内容包括各种形式的空气流量传感器的结构、实际应用，以及常见的故障进行分析并检修。

关键词：空气流量传感器、结构、故障检修

目录

一 引言 ........................................................ 1 二 翼板式空气流量传感器的检测 .................................. 2 2.1翼板式空气流量传感器的应用 ................................. 2 2.2翼板式空气流量传感器结构 ................................... 2 2.3翼板式空气流量传感器工作原理 ............................... 3 2.4翼板式空气流量传感器检测方法 ............................... 3 2.4.1翼板式空气流量传感器机械部件检测 ...................... 3 2.4.2翼板式空气流量传感器电阻检测 .......................... 3 2.4.3翼板式空气流量传感器电压检测 .......................... 4 2.4.4翼板式空气流量传感器信号波形检测 ...................... 5 2.4.5翼板式空气流量传感器数据流检测 ........................ 5 三 卡门涡旋式空气流量传感器的检测 .............................. 5 3.1卡门涡旋式空气流量传感器的应用 ............................. 5 3.2卡门涡旋式空气流量传感器的检测 ............................. 6 3.2.1卡门涡旋式空气流量传感器电阻检测 ...................... 6 3.2.2卡门涡旋式空气流量传感器电压检测 ...................... 6 3.2.3卡门涡旋式空气流量传感器信号波形检测 .................. 7 四 热线式空气流量传感器的故障检修 .............................. 7 4.1热线式空气流量传感器传感器的应用 ........................... 7 4.2热线式空气流量传感器工作原理 ............................... 8 4.3热线式空气流量传感器的检测 ................................. 9 4.3.1热线式空气流量传感器自洁功能检测 ...................... 9 4.3.2热线式空气流量传感器波形检测 .......................... 9 4.3.3热线式空气流量传感器数据流检测 ....................... 10 五 热膜式空气流量传感器故障检修 ............................. 10 5.1热模式空气流量传感器的应用 ................................ 10 5.2热膜式空气流量传感器的检测 ................................ 11 5.2.1热膜式空气流量传感器供电检测 ......................... 11 5.2.2热膜式空气流量传感器线路检测 ......................... 11 5.2.3热膜式空气流量传感器信号波形检测 ..................... 11 5.2.4热膜式空气流量传感器数据流检测 ....................... 11 总结 .......................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ..................................................... 13 致谢 ......................................................... 14

常见空气流量计检测技术

一 引言

空气流量传感器，也称空气流量计，它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元（ECU），作为决定喷油的基本信号之一。

电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。

电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片（翼板）式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式几种。

二 翼板式空气流量传感器的检测

2.1翼板式空气流量传感器的应用

翼板式空气流量传感器常用于德国BOSCH传统的L型燃油喷射系统，具体车型有丰田凯美瑞、大霸王、马自达MPV等。目前采用的翼板式空气流量传感器有两种型式，其最大的区别就在于大多数车型的翼板式空气流量传感器是按“进气量增加，信号电压也增大”的信号特点来工作的，而安装BOSCH翼板式空气流量传感器的车系，其空气流量传感器却按着相反的信号特点运行，即进气量越大，信号电压越低。

2.2翼板式空气流量传感器结构

翼板式空气流量传感器由翼板部分、电位计部分和接线插头三部分组成。 翼板由测量板和缓冲板构成，两者铸成一体，翼板转轴安装在空气流量传感器的壳体上，转轴一端有螺旋式回位弹簧。当发动机吸入空气量急剧变化和气流脉动时，可以减小翼板的脉动，使翼板运转平稳，从而使空气流量传感器的输出电压稳定。

电位计部分在壳体上方内有平衡配重、回位弹簧、调整齿圈和印刷电路板等。可变电阻的中央轴是与翼板轴联动的滑臂，滑臂与接线插头用导线连接，则接线插头为电压信号输出端。燃油泵继电器控制触点受翼板转抽的控制，当翼板处于静止位置时，燃油泵继电器控制触点被顶开；当翼板偏转时，触电闭合。热敏电阻安装在空器流量传感器主空气道进气口上，用两根导线与电位计部分的接线插头E2（Earth 接地）和THA（Thermometer of Air 进气温度传感器）相连，根据进气温度输出电压信号。

图2-1 电位计电路

接线插头，如图2-2所示，一般有七个管脚，但也有的传感器取消了电位计部分的燃油泵控制触点开关，其接钱插头就变为五个管脚。

二 翼板式空气流量传感器的检测

2.1翼板式空气流量传感器的应用

翼板式空气流量传感器常用于德国BOSCH传统的L型燃油喷射系统，具体车型有丰田凯美瑞、大霸王、马自达MPV等。目前采用的翼板式空气流量传感器有两种型式，其最大的区别就在于大多数车型的翼板式空气流量传感器是按“进气量增加，信号电压也增大”的信号特点来工作的，而安装BOSCH翼板式空气流量传感器的车系，其空气流量传感器却按着相反的信号特点运行，即进气量越大，信号电压越低。

2.2翼板式空气流量传感器结构

翼板式空气流量传感器由翼板部分、电位计部分和接线插头三部分组成。 翼板由测量板和缓冲板构成，两者铸成一体，翼板转轴安装在空气流量传感器的壳体上，转轴一端有螺旋式回位弹簧。当发动机吸入空气量急剧变化和气流脉动时，可以减小翼板的脉动，使翼板运转平稳，从而使空气流量传感器的输出电压稳定。

电位计部分在壳体上方内有平衡配重、回位弹簧、调整齿圈和印刷电路板等。可变电阻的中央轴是与翼板轴联动的滑臂，滑臂与接线插头用导线连接，则接线插头为电压信号输出端。燃油泵继电器控制触点受翼板转抽的控制，当翼板处于静止位置时，燃油泵继电器控制触点被顶开；当翼板偏转时，触电闭合。热敏电阻安装在空器流量传感器主空气道进气口上，用两根导线与电位计部分的接线插头E2（Earth 接地）和THA（Thermometer of Air 进气温度传感器）相连，根据进气温度输出电压信号。

图2-1 电位计电路

接线插头，如图2-2所示，一般有七个管脚，但也有的传感器取消了电位计部分的燃油泵控制触点开关，其接钱插头就变为五个管脚。

图2-2 接线插头示意图

2.3翼板式空气流量传感器工作原理

空气通过空气流量传感器主通道时，空气流量增大，使翼板偏转，翼板转角增大。此时，电位计中的滑臂与翼板转轴同轴偏转，使接线插头“Vc”端子与“Vs”端子间的电阻减小，Us电压值降低。

如图2-3所示，电压US/UB比值与空气流量成反比，且线性下降。当吸入的空气流量减小时，翼板转角减小，接线插头“VC”与“VS”间的电阻值增大，Us电压值上升，则US/UB的电压比值随之增大。

图2-3 电压比特性

使用电压比作为空气流量传感器的输出信号，其目的在于当电源电压UB发生变化时，因信号Us与UB成比例变化，因比值保持不变，即不受电源电压的影响，确保了空气流量传感器的测量准确。

2.4翼板式空气流量传感器检测方法

2.4.1翼板式空气流量传感器机械部件检测

检测条件：点火开关置于“OFF”位。 检测方法：

（1）用手拨动翼板，使其转动，检查翼板是否运转自如、有无破损； （2）检查复位弹簧能否使翼板回位； （3）检查电位计触点有无磨损。

2.4.2翼板式空气流量传感器电阻检测

检测条件：点火开关置于“OFF”位 检测设备：汽车万用表

就车检测法：拔下传感器线束侧的导线连接器，用万用表电阻档测量各端子间的电阻，如图2-4所示。

图2-4用万用表电阻档测量各端子间的电阻

单件检测法：以丰田2TZ-FE发动机（大霸王）翼板式空气流量传感器为例，各端子间的电阻技术标准，如表2-1所示。

2.4.3翼板式空气流量传感器电压检测

以丰田2TZ-FE发动机（大霸王）翼板式空气流量传感器为例。 检查传感器各端子之间的电压，应符合表2-2所示要求。

2.4.4翼板式空气流量传感器信号波形检测

检测条件：关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速运转。 检测设备：发动机综合分析仪（示波器）。 利用信号波形分析判断故障的方法： （1）节气门全开时应超过4V。

（2）全减速（急抬加速踏板）时输出电压并不是非常快地从全加速电压回到怠速电压。

（3）波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一定的空气量应有相应的输出电压。 （4）通输出电压随空气流量的变化，关联性正常。

2.4.5翼板式空气流量传感器数据流检测

检测条件：怠速运转，并关闭空调和其他所有用电设备。 检测设备：汽车电脑诊断仪。 检测步骤：

（1）将点火开关置于“OFF”位，按操作规程连接诊断仪。 （2）起动发动机，怠速运转。

（3）采用诊断仪的标准诊断测试模式，读取“当前动力系统诊断数据”。

三 卡门涡旋式空气流量传感器的检测

3.1卡门涡旋式空气流量传感器的应用

三菱和雷克萨斯的某些发动机系统中常采用卡门涡旋式空气流量传感器。 卡门涡旋式空气流量传感器通常与空气滤清器外壳安装成一体，在进气管道中间设有涡流发生器，这个涡流移动的速度与空气流速成正比。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，再将空气通道的有效截面与空气流速相乘，就可

以知道吸人空气的量。

卡门涡旋式空气流量传感器与ECU的连接电路通常由四根导线连接在一起。其中Vc端子为发光二极管电源输入端，E端子为光电晶体管的信号输出端。发动机转速越高，进气量越多，E端子的输出电压信号的频率就越高。

3.2卡门涡旋式空气流量传感器的检测

以雷克萨斯LS400轿车1UZ-FE发动机为例，连接电路如图3-1所示。

图3-1 雷克萨斯LS400卡门涡旋式空流计的连接电路

3.2.1卡门涡旋式空气流量传感器电阻检测

检测条件：将点火开关置于“OFF”位，拔下空气流量传感器的导线连接器。 LS400卡门涡旋式空气流量传感器电阻技术标准如表3-1所示。

检测设备：汽车万用表。 检测方法：

（1）用万用表电阻档测量传感器上的“THA”与“E2”端子之间的电阻。 （2）如果电阻值不符合标准值，则更换空气流量传感器。

3.2.2卡门涡旋式空气流量传感器电压检测

检测条件：怠速。

检测设备：汽车万用表。

THA-E2、KS-E1、Vc-E1端子电压技术标准见表3-2所示。

检测方法：

（1）检测发动机电子控制单元端子THA-E2、KS-E1、Vc-El间的电压。 （2）若电压不符合要求，则应检查传感器与ECU之间的线路连接情况。 （3）如果线束连接良好，则应拔下传感器连接器插头并使点火开关置于“ON”位，检查线束侧接头Vc与E1、信号输入端子KS与E1间的电压，如果电压都为4.5-5.5V之间，说明ECU工作正常，应更换空气流量传感器。

（4）如果电压不在规定范围内，说明ECU存在故障，应更换ECU。

3.2.3卡门涡旋式空气流量传感器信号波形检测

检测条件：将变速器手柄置于“N”位，关闭空调和其他所有用电设备。 检测设备：发动机综合分析仪（示波器）。 利用信号波形分析判断故障的方法：

（1）在任何给定的运行方式下，波形的重复性和精确性在幅值、频率、形状脉冲宽度等几个关键方面参数都是相同的。

（2）在稳定转速的空气流量的情况下，空气流量传感器能产生稳定频率。 （3）在大多数情况下，波形的振幅应该满SV，同时波形的正确形状、矩形脉冲的方角及垂直沿应一致。

（4）空气流量传感器工作正常时，脉冲宽度将随转速的变化而变化，这是为了加速时，能够向ECU提供非同步加浓及额外喷油脉冲信号。

（5）当脉冲宽度缩短，有尖峰及圆角产生，则信号出错，会影响发动机性能

四 热线式空气流量传感器的故障检修

4.1热线式空气流量传感器传感器的应用

热线式空气流量传感器广泛应用于国外各大汽车公司生产的各种型号的发动机上，其基本结构由白金热线（铂金属线）、温度补偿电阻（冷线）、控制线路板等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为主流测量、

旁通测量方式两种结构形式。

4.2热线式空气流量传感器工作原理

采用主流测量方式的热线式空气流量传感器，如图4-1所示，它的两端有金属防护网，取样管置于空气通道中央。

图4-1 主流测量方式的热线式空气流量传感器

采用旁通测量方式的热线式空气流量传感器，如图4-2所示。它将白金热线和温度补偿电阻（冷线）安装在旁通气道上。热线和温度补偿电阻是用铂线缠绕在陶瓷绕线管上制成的。

图4-2 旁通测量方式的热线式空气流量传感器

如图4-3所示，热线式空气流量传感器的电子控制线路板包括电桥平衡电路、自洁电路和怠速混合气调节电位器，一般设置六端子插头与发动机电子控制单元相连接。

热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大；反之，则减小。

图4-3热线式空气流量传感器的连接电路

4.3热线式空气流量传感器的检测

4.3.1热线式空气流量传感器自洁功能检测

检测条件：装好热线式空气流量传感器及其导线连接器，拆下空气流量传感器进口处的空气滤清器和进气管道，拆下此空气流量传感器的防尘金属网。

检测方法：

（1）起动发动机，并加速到2500r/min以上，然后让发动机怠速运转。 （2）将点火开关置于“OFF”位，从空气流量传感器进气口处观察空气流量传感器的热线是否能在发动机熄火5S后自动被加热至发出红光（约1000℃），并持续1S。

（3）如无此现象发生，则须检查自清信号或更换空气流量传感器。不同型号的空气流量传感器稍有不同，对于发动机停机后热线保持温度高于200℃的，该空气流量传感器无自洁功能。

4.3.2热线式空气流量传感器波形检测

（1

）从维修资料中找出输出电压参考值进行比较，通常热线式空气流量传感器

输出范围从怠速时超过2V至节气门全开时超过4V，当全减速（急松加速踏板）时输出电压．怠速时的电压稍低。

（2）发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的。因为热线式墅流量传感器没有任何运动部件，因此没有惯性，所以它能快速地对空气流量的变化作出反应。

（3）在加速时所看到波形上有杂波，实际是在低进气真空控制下各缸进气口上的空气流脉动，ECU中的处理电路读人后会清除这些杂波信号，所以这些脉冲没有关系。

4.3.3热线式空气流量传感器数据流检测

检测条件：怠速运转，并关闭空调和其他所有用电设备。 检测设备：汽车电脑诊断仪。 检测方法：

（1）将点火开关置于“OFF”位，按操作规程连接诊断仪。 （2）将点火开关置于“ON”位，起动发动机，怠速运转。

（3）采用诊断仪的标准诊断测试模式，读取“当前动力系统诊断数据”。 （4）将读取空气流量传感器的数据与维修资料的标准数据比较。

五 热膜式空气流量传感器故障检修

5.1热模式空气流量传感器的应用

热膜式空气流量传感器的结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同。与热线式相比，热膜式发热体的响应性稍差。但其电阻值较高，电流较小，可以做得体积较小、外形更轻巧一些。此外因其发热元件是平面型的，这样可以减少计量通道内

的附着物，有效提高空气流量传感器的可靠性。

国产桑塔纳2000型轿车、捷达GT、帕萨特B5型轿车都采用热膜式空气流量传感器。

5.2热膜式空气流量传感器的检测

5.2.1热膜式空气流量传感器供电检测

检测条件：将点火开关置于“ON”位，不起动发动机。 检测设备：汽车万用表。 检测方法：

（1）用万用表测量空气流量传感器插座的参考电压，其值应与蓄电池电压一致。 （2）若无电压存在或读数偏差太大，应按电路图检查空气流量传感器的线路。

5.2.2热膜式空气流量传感器线路检测

检测条件：将点火开关置于“OFF”位。 检测方法：

（1）用万用表欧姆档测量传感器端与电脑端各线路是否导通，其值应小于1.5Ω。

（2）用万用表欧姆档测量各线路是否有短路，应无穷大。 （3）如检测结果与上述不符，则应更换空气流量传感器线束总成。

5.2.3热膜式空气流量传感器信号波形检测

热膜式空气流量传感器输出信号的频率随着空气流量的增加而增加，其信号频率可分为低频和高频两种。

上海通用别克车采用高频信号的热膜式空气流量传感器。 信号波形分析方法：

（1）观察波形脉冲大多数幅值满5V，还要看形状是否适当一致，矩形的拐角和垂直沿一致性。

（2）它的波形上部左侧的拐角轻微有些圆滑，这是正常的，并不表明传感器损坏。

（3）根据维修资料，观察传感器产生的在给定空气流量下的修正频率。如果脉冲波形伸长或缩短，或出现异常的尖峰和变圆的直角等，表明信号出错。

5.2.4热膜式空气流量传感器数据流检测

检测条件：怠速运转，并关闭空调和其他所有用电设备。 检测方法：

（1）将点火开关置于“OFF”位，按操作规程连接诊断仪。 （2）将点火开关置于“ON”位，起动发动机，怠速运转。

（3）采用诊断仪的标准诊断测试模式，读取“当前动力系统诊断数据”。 （4）将读取空气流量传感器的数据与维修资料的标准数据比较。

结论

文章对车用多种形式的空气流量传感器的检测方法进行深入讲解，电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，

将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。本文也对各种空气流量的工作原理进行了简单的分析和总结，其各种原理的空气流量计的本质还是一样的，就是给ECU提供正确的进气流量，使之发动机ECU能做出相应的执行信号，使发动机执行元件正常工作。此文对各种不同的空气流量计的检测方法进行的系统的讲解，能有效的判断出一个空气流量计的好坏，使之能进行最快最好的诊断和维修。

参考文献

[1] 王秀贞.汽车故障诊断与检测技术.北京:人民邮电出版，2004 [2] 凌永成.电控汽车故障诊断与维修.北京:人民邮电出版社，2005

[3] 李春明，刘艳莉，张军.汽车故障诊断方法与维修技术.北京:北京理工大学出版社，2004

[4] 赵英勋，刘明．汽车检测与诊断技术．北京：机械工业出版社，2003 [5] 陈凤仁，周维新．微机控制发动机自诊系统．西安：汽车运输，1995

致谢

在紧张有序的毕业设计即将结束之际，首先要衷心的感谢我们的导师XXXX教授，几个月来，在XXXX教授耐心指导和悉心关怀下，我顺利地完成了常见空气流量计检测技术的所有工作。XXXX教授严谨求实的作风和精益求精的治学态度令我敬佩的同时也使我受益匪浅。在设计的过程中，XXXX教授为我们的设计提供了大量的参考书

籍、资料，提供了必不可少的素材，给与了我们极大的帮助，也非常感谢XXXX老师所给予的技术上的指导。

此外，还要感谢本组的xxxx等同学，他们在本次设计过程中在工作上和生活上都给予了我很大的帮助。正是由于你们的帮助和支持，我才能克服重重的困难和疑惑，直至本设计的顺利完成。在此向我的导师和朋友们表示我最诚挚的谢意和深深祝福！

最后，感谢我的家人和朋友，他们给予我很大的支持和鼓励，并向含辛茹苦的父母表示深深的敬意!