卡门旋涡式空气流量计_(1)
卡曼涡旋式空气流量计的原理与故障检测_李玉柱
第7卷第3期2007年9月湖南工业职业技术学院学报J OURNAL O F HUNAN INDUSTRY POLYTEC H NICV o l 17N o 13Sep 12007卡曼涡旋式空气流量计的原理与故障检测李玉柱(无锡商业职业技术学院,江苏无锡 214063)[摘 要] 文章分析了卡曼涡旋式空气流量计的结构与工作原理,讲述了常用检测方法以及常见故障的排除。
[关键词] 卡曼涡旋式空气流量计;检测;故障排除[中图分类号] TP71+7[文章标识码] A[文章编号] 1671-5004(2007)03-0001-02The Pri nci ple and T roubl es D i agnostic of KAR M EN A ir F l o w M eterLI Yu-zhu(W ux iVocati on al Ins tit u te ofC o mm ercilTechn ol ogyW uxi 214063,J i angs u )[Abstract] Th e arti cle anal yse the constru cture and w ork i ng p ri nci p l e ,descri b le the d i agnos ticm et h od and troub le s h ooti ng 1[K ey words] KAR M EN air flo w m eter ;d iagnostic ;troub l es eli m i nate [收稿日期] 2007-06-15[作者简介] 李玉柱(1966-),男,山西定襄人,无锡商业职业技术学院教授级高工。
空气流量传感器是测定吸入发动机的空气流量的传感器。
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EC U 计算(控制)喷油量的主要依据。
卡门漩涡式空气流量计
卡门漩涡式空气流量计·卡门旋涡式空气流量计的构造是怎么样的呢？图2-6卡门旋涡式空气流量计结构图·卡门旋涡式空气流量计是怎么工作的呢？·主要设置在空气通道中央的锥状卡门旋涡发生器和相应的旋涡检测装置等组成、当空气流过卡门旋涡发生器时，在其后部将会不断产生卡门旋涡、在单位时间内产生的卡门旋涡的个数（既发生频率）与气流的速度有关，只要测出卡门旋涡的发生频率，即可知道空气流量的大小。
检测卡门旋涡频率有几种方法：两种1.反光镜检测方式2.超声波检测方式·（1）反光镜检测法反光镜检测方式的旋涡检测装置由反光镜、发光二极管和光敏晶体管、板弹簧等组成，如图2-7所示·反光镜检测法原理是什么呢？·当空气流过卡门旋涡发生器时，受卡门旋涡的影响，发生器两侧压力也交替发生变化。
用导压孔把旋涡发生器两侧的压力引到薄金属制成的反光镜背面，反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏转振动，如图2-8所示。
在反光镜产生偏转振动的同时，发光二极管投射到反光镜上的反射光束的方向也以相同的频率变化。
当发射光束发射到光敏晶体管上时，光敏晶体管输出高电平，反之则为低电平。
对应连续产生的卡门旋涡，光敏晶体管输出与之对应的脉冲数，通过对光敏晶体管发出的电脉冲计数，即可算出旋涡的发生频率，进而算出空气的流速和体积流量。
·超声波检测法构造是怎么样的呢？·超声波检测方式的检测装置由超声波信号发生器、超声波接收器等组成。
它是利用卡门旋涡的存在，会使通道横截面空气密度发生变化这一现象来测量旋涡的发生频率]超声波信号发生器安装在空气流动的垂直方向，在它的对面安装超声波接收器，如图2-9所示。
·就超声波检测法的构造图说说它的原理·发动机运行时，超声波信号发生器不断地向接收器发出一定频率的超声波。
当超声波通过发动机进气气流到达接收器时，因受卡门旋涡引起的空气密度变化的影响，超声波频率的相位将发生变化，接收器测出这一相位变化，利用放大器把它们整形为矩形波，根据矩形波的脉冲频率，即可计算出卡门旋涡的发生频率。
空气流量计种类介绍
空气流量计种类介绍一、叶片式空气流量计空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大，响应较慢且体积较大二、卡门旋涡式空气流量计所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡光学式卡门旋涡空气流量计在产生卡门旋涡的过程中，旋涡发生器两侧的空气压力会发生变化，通过导孔作用在金属箔上，从而使其振动，发光二极管的光照在振动的金属箔上时，光敏三极管接收到的金属箔上的反射光是被旋涡调制的光，其输出经解调得到代表空气流量的频率信号。
超声波式卡门旋涡空气流量计在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。
因卡门涡流对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚而产生相位差。
对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，三、热线式空气流量计1．工作原理当无空气流动时，电桥处于平衡状态，控制电路输出某一加热电流至热线电阻RH；当有空气流动时，由于RH的热量被空气吸收而变冷，其电阻值发生变化，电桥失去平衡，如果保持热线电阻与吸入空气的温差不变并为一定值，就必须增加流过热线电阻的电流IH。
因此，热线电流IH就是空气质量流量的函数。
四、热膜式空气流量计热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计类似，都是用惠斯登电桥工作的。
所不同的是：热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。
空气流量计的主要作用是检测发动机的进气量或进气温度，有一些还有检测大气压力。
根据进气量的大小，转换成电信号，到ECU里面运算，跟节气门位置传感器一同控制发动机的转速（喷油时间和点火时间控制）。
空气流量计有多种形式：阀门式（根据进气时推动阀门的开度来检测流量）、卡门漩涡式（根据进气时扰动的气流强度来判断进气量）、热线式（根据进气的空气流过热敏电阻散热来检测流量）、热膜式（根据空气吹过热膜散热而检测进气的流量）、超声波式（根据进气大小干扰超声波来检测进气流量）、真空压力式（根据膜片的移动来检测进气压力）等、、。
汽车电子控制技术复习思考题和答案
汽车电子控制复习思考题1.试述汽车电控装置的基本构成、要求及特点。
？分类？2.试述控制理论在汽车控制系统中的应用。
3.试述发动机主要控制目标和控制内容。
（系统）4.燃油喷射系统有何优点？①提高发动机输出功率和转矩②降低燃油消耗③减少排放污染④改善使用性能5.按喷射部位的不同，电控汽油喷射系统可分成几类?6.按检测进气量的方式不同，电控汽油喷射系统可分成几类?7.画框图说明典型电控汽油喷射系统的组成。
8.简述电控燃油喷射系统的工作原理。
9.简述典型汽油喷射系统的结构和工作原理。
10.空气供给系统主要由哪些组成?11.燃油供给系统主要由哪些组成？12.常用的空气流量计有哪些类型？各有何特点？13.微机控制电子点火控制系统由哪些部分组成？14.爆燃是怎样产生的？怎么检测？如何控制？15.废气再循环有什么作用？简要介绍EGR系统的组成部分。
16.简述三元催化反应装置的作用？怎样才能保证它的净化效果？17.排气净化控制装置的作用是什么？有哪些措施？18.用氧传感器构成闭环控制的目的是什么？哪些情况又不能使用闭环控制？目的是精确测量尾气中的氧浓度，进而控制空燃比在最佳范围。
在非理论空燃比工况下只能使用开环控制：怠速运转，节气门全开、大负荷，减速断油发动机启动，发动机冷却水温度低，氧传感器温度未达到工作温度，氧传感器失效或其线路出现故障。
19.简述废气涡轮增压控制的要点。
20.简述活性炭罐的工作原理。
21.曲轴箱通风系统分为哪几类？简要介绍各自的工作原理。
22.试述对柴油电控喷射系统的要求。
23.简述柴油电控喷射系统的控制功能。
24.简述柴油电控喷射系统的基本形式和特点。
25.简述电控储压式(共轨式)喷油系统的组成、特点和工作原理。
√26.简述电控汽油喷射系统维修注意事项。
27.自动变速器有哪些类型?有哪些优点?28.电子控制自动变速器由哪儿部分组成?其特点是什么?29.带闭锁离合器的二元件液力变矩器的工作原理及性能特性。
汽车电子技术与维修期中考试复习资料及答案版
填空题1.汽车发动机上的电控技术主要包括进气控制系统、供油系统、点火系统及辅助控制等四大系统。
2.采用旁通方式测量的热线式空气流量传感器与主流方式测量方式在结构上的主要区别是：将热线和冷线安装在旁通气道上。
3.节气门体可分为机械式、半机械式和电子式节气门三种。
4.发动机综合性能分析仪能对发动机进行不解体综合性能检测，分析判断发动机在各个不同5.工况下的工作性能，能对多种车型机械或电子故障进行全面的诊断，该仪器技术含量较高、检测项目全面。
6.电控燃油喷射系统的类型按喷射时序分类可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种。
7.汽车专用万用表也是一种数字式万用表，它具有检测精度高、测量范围广、抗干扰能力强及输入抗阻高等特点。
8.故障诊断仪可分为专用型诊断仪和通用型诊断仪两大类。
9.汽车专用示波器的主要用来显示汽车电控系统各个传感器工作时实际输入及输出的电压波形，它将汽车在任何工作中变化的波形随时记录，以供维修人员分析比较判断电控系统故障，而且还能进行某一段电路或某一个执行元件和传感器的故障分析。
10.采用多点间歇喷射方式的发动机来说，按照喷油时刻与曲轴转角的关系可分为同步喷射和异步喷射。
11.电控发动机是高科技在汽车上的应用，是汽车技术和电子技术相结合的产物。
它利用安装在发动机上的各种传感器，将不同的物理量转换成电信号，由电脑，即电控单元对其进行集中控制，使发动机具有良好的动力性、经济性、（排放性）和稳定的怠速。
12. 电控单元的作用是接收到各种传感器的信号电压后，迅速分析、比较、计算，确定最佳的喷油、点火时刻和满足发动机运转状态的燃油喷射量，并输出指令控制执行器。
13.当电流通过放在磁场中的霍尔半导体基片，且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流和磁场的霍尔半导体基片的侧面上，便可产生一个与电流大小和磁场强度成正比的霍尔电压。
14.节气门位置传感器是将节气门打开的角度信号转换成电信号。
有开关量输出型和线性可变电阻输出型两种形式。
卡门旋涡式空气流量计
（3）工作原理
当吸入发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器翼片就会受 到空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧弹力力矩的作用。当空气 流量增大时，气流压力对翼片产生的推力力矩增大，推力力矩克服弹 力力矩使翼片偏转角度增大，直到推力力矩与复位弹簧力矩平衡为止。 进气量越大，翼片偏转角度也就越大。因为翼片总成和电位计的滑臂 均固定在转轴上，所以在翼片偏转的同时，滑臂也随之偏转。当空气 流量增大时，端子VC与VS之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号 电压US降低。
动机再试，故障仍未排除。 ③拆下空气滤清器，起动发动机，用手遮住节气门体的进气口以减
少进气量，使混合气变浓进行试验，结果发动机怠速运转稳定，急加速 不再回火。由此说明故障是由于混合气过浓引起的。
（1）工作原理
（2）检测
案例一 发动机空气流量计热线脏污引起的怠速不稳、 加速不良、进气管回火的故障
故障现象： 别克世纪轿车行驶时，发动机怠速不稳，加速不良，急加速进气
管回火。
故障排除： ①拆下火花塞进行跳火试验，高压火花正常。更换全部火花塞后再
试，故障依然存在。 ②用专用清洁剂清洗进气系统，用检测仪清洗喷油器，然后起动发
1. 翼片式空气流量计 （1）翼片部分
翼片部分的构造如下图所示。其由两者铸成一体的测量翼片和 缓冲翼片，安装在空气流量计壳体上的翼片转轴，安装在转轴一端 的螺旋复位弹簧（安装在电位计部分内），空气旁通通道等构成。
（2）电位计部分
电位计部分布置在空气流量计壳体上方，由平衡配重、滑臂、 螺旋复位弹簧、调整齿圈和印刷电路板组成，如下图所示。
丰田PREVIA翼片式传感器检测数据如下表所示。
案例一 空气流量计引起的动力不足故障
空气流量计又称空气流量传感器，它是将吸入的空气量转换成 电信号送至电控单元（ECU），作为决定喷油量的基本信号之一。按 其结构型式，可分为翼片式、卡门旋涡式、热线式和热膜式四种前两 种为体积流量型，后两种为质量流量型。丰田大霸王旅行车发动机， 采用较广泛应用的翼片式空气流量计，图3-6所示为其结构示意图。
卡曼涡旋式空气流量计的检测原理
卡曼涡旋式空气流量计的检测原理
卡曼涡旋式空气流量计设有主通道和旁通道两个进气通道，进气流量的检测部分就设在主通道上。
东北卡曼涡旋式空气流量计的检测原理，野外的架空电线被风吹时会呜呜发出声响。
风速越高声音频率越高，这是因为气流流过电线后形成涡旋所致，液体、气体等流体中均会发生这种现象，利用这一现象可以制成涡旋式空气流量计。
在管道里设置柱状物之后形成两列涡旋，根据涡旋出现的频率就可以测量流量。
因为涡旋成两列平行状，并且左右交替出现，与街道两旁的路灯类似，所以有涡街之称。
因为这种现象首先为卡曼发现，所以也叫作卡曼涡街超声波式卡曼涡旋空气流量计设有两个进气通道，主通道和旁通道，进气流量的检测部分就设在主通道上，设置旁通道的目的是为了能够调整主通道的流量，以便使主通道的检测特性呈理想状态。
也就是说，对排气量不同的发动机来说，通过改变空气流量计通道截面大小的方法，就可以用一种规格的空气流量计来覆盖多种发动机。
主通道上的三角柱和数个涡旋放大板构成卡曼涡旋发生器。
东北卡曼涡旋式空气流量计的电子检测装置，在产生卡曼涡旋处的两侧，相对地设置了属于电子检测装置的超声波发送器和超声波接受器，也可以把这两个部件归入传感器，这两个电子传感器产生的电信号经空气流量计的控制电路(混合集成电路)整形、放大后成理想波形，再输入到微机中。
为了利用超声波检查涡旋，在涡旋通道的内壁上都粘有吸音材料，目的是防止超声波出
现不规则反射。
对排气量不同的发动机来说，通过改变空气流量计通道截面大小的方法，就可以用一种规格的空气流量计来覆盖多种发动机。
卡门旋涡式空气流量计常见故障及检测
卡门旋涡式空气流量计常见故障及检测作者：汪海红来源：《农机使用与维修》2014年第08期摘要在L型电控燃油喷射系统中，由空气流量计测量发动机的进气量，然后将进气量信号转换成电信号输入ECU，由ECU计算出喷油量，控制喷油器向进气管喷入与进气量成最佳比例的燃油。
本文围绕卡门旋涡式空气流量计的结构、安装位置、检修方法加以阐述。
关键词卡门旋涡式空气流量计检修1卡门旋涡式空气流量计的安装位置卡门旋涡式空气流量计安装在进气道上，在空气滤清器和节气门之间。
2卡门旋涡式空气流量计结构卡门旋涡式空气流量计具有重量轻、进气阻力小、体积小等优点。
卡门旋涡式空气流量计的结构按照检测方式不同，可以分为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计和超声波式卡门旋涡式空气流量计两种。
1.反光镜2.发光二极管3.钢板弹簧4.空气流5.卡门旋涡6.旋涡发生体7.压力导向孔8.光电晶体管9.进气管路 10.支承板图1反光镜检测式卡门涡旋式空气流量计结构反光镜检测式卡门旋涡式空气流量计反光镜检测式卡门涡旋式空气流量计结构如图1所示。
反光镜检测式卡门涡旋式空气流量计是把卡门旋涡发生器两侧的压力变化，通过导压孔引向金属膜制成的反光镜表面使反光镜产生振动，反光镜一边振动，一边将发光二极管射来的光反射给光电晶体管，这样旋涡的频率在压力作用下转换成镜面的振动频率，镜面的振动频率通过光电耦合器转换成脉冲信号。
涡流发生的频率与空气流速成正比，进气量越大，脉冲信号的频率越高。
反之，进气量愈小，脉冲信号频率愈低。
ECU根据该脉冲信号的频率，检测进气量（当然也要经过进气温度修正）和基准点火提前角，如图1（c）所示。
2.2超声波式卡门旋涡式空气流量计1.整流栅2.旋涡发生体3.旋涡稳定板4.信号发生器（超声波发射头）5.超声波发生器6.通往发动机7.卡门旋涡8.超声波接收器9.与旋涡数对应的疏密声波 10.整形放大电路 11.旁通通路12.通往计算机 13.整形成矩形波（脉冲)图2超声波式卡门旋涡式空气流量计图2为超声波式卡门旋涡式空气流量计结构图。
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卡门旋涡式空气流量计
• (3)检测
• 以凌志LS400为例。
• 需要检查的项目有哪些：
1：电阻检测 2：波形检测
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卡门旋涡式空气流量计
• 电阻检测电路图
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卡门旋涡式空气流量计
• 电阻检测参数图
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卡门旋涡式空气流量计
• 其波形检测如图所示。
卡门旋涡式空气流量计
• 案例分析
•反光镜检测法 原理是什么呢 ？
卡门旋涡式空气流量计
• 当空气流过卡门旋涡发生器时，受卡门旋涡的影 响，发生器两侧压力也交替发生变化。用导压孔 把旋涡发生器两侧的压力引到薄金属制成的反光 镜背面，反光镜将产生与旋涡发生频率相同的偏 转振动，如图2-8所示。在反光镜产生偏转振动的 同时，发光二极管投射到反光镜上的反射光束的 方向也以相同的频率变化。当发射光束发射到光 敏晶体管上时，光敏晶体管输出高电平，反之则 为低电平。对应连续产生的卡门旋涡，光敏晶体 管输出与之对应的脉冲数，通过对光敏晶体管发 出的电脉冲计数，即可算出旋涡的发生频率，进 而算出空气的流速和体积流量。
卡门旋涡式空气流量计
检测卡式
卡门旋涡式空气流量计 • (1)反光镜检测法 • 反光镜检测法构造 反光镜检测方式的旋涡检测装置 由反光镜、发光二极管和光敏晶 体管、板弹簧等组成，如图2-7 所示
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卡门旋涡式空气流量计
• 本次课主要讲授的是卡门旋涡式 空气流量计的结构、工作原理、 检测方式，其中重点讲解了卡门 旋涡式空气流量计的检测方式。
卡门旋涡式空气流量计
谢谢观赏 敬请指正
-BY YHB
卡门旋涡式空气流量计
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卡门旋涡式空气流量计
• （2）超声波检测法
• 超声波检测法构造是怎么样的呢？
• 超声波检测方式的检测装置由超声波信号 发生器、超声波接收器等组成。它是利用 卡门旋涡的存在，会使通道横截面空气密 度发生变化这一现象来测量旋涡的发生频 率〕超声波信号发生器安装在空气流动的 垂直方向，在它的对面安装超声波接收器， 如图2-9所示。
卡门旋涡式空气流量计
• 任务一：卡门旋涡式空气流量计 的结构 • 任务二：卡门旋涡式空气流量计的 工作原理 • 任务三：卡门旋涡式空气流量计的 检测方法
卡门旋涡式空气流量计
•卡门旋涡式空气流 量计的构造是怎么 样的呢？
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卡门旋涡式空气流量计
图2-6 卡门旋涡式空气流量计结构图
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卡门旋涡式空气流量计
• 卡门旋涡式空气流量计是怎么工作的呢？ • 主要设置在空气通道中央的锥状卡门旋涡 发生器和相应的旋涡检测装置等组成、当 空气流过卡门旋涡发生器时，在其后部将 会不断产生卡门旋涡、在单位时间内产生 的卡门旋涡的个数(既发生频率)与气流的速 度有关，只要测出卡门旋涡的发生频率， 即可知道空气流量的大小。
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卡门旋涡式空气流量计
• 就超声波检测法的构造图说说 它的原理
• 发动机运行时，超声波信号发生器不断地向 接收器发出一定频率的超声波。当超声波通 过发动机进气气流到达接收器时，因受卡门 旋涡引起的空气密度变化的影响，超声波频 率的相位将发生变化，接收器测出这一相位 变化，利用放大器把它们整形为矩形波，根 据矩形波的脉冲频率，即可计算出卡门旋涡 的发生频率。
• 一辆凌志LS400轿车高速闯动。发动 机在原地加速时运转正常。当汽车行 驶速度在120～140km/h左右时，汽 车会出现闯动的现象，有时闯动频繁 ，有时只是偶尔闯动，感觉好像是发 动机间歇断火。经诊断发现该故障是 该车的卡门旋涡空气流量计高速时有 时信号输出不正常所致。
卡门旋涡式空气流量计
• 课堂小结