空气流量传感器
汽车空气流量传感器常见故障和解决方法
汽车空气流量传感器常见故障和解决方法汽车空气流量传感器是汽车发动机管理系统中的重要组成部分，用于测量进入发动机的空气流量，以便调整燃油喷射量，保证发动机的正常运行。
然而，在使用过程中，空气流量传感器也会出现一些常见的故障，下面将对这些故障及解决方法进行详细介绍。
1. 故障一：传感器信号异常空气流量传感器的主要功能是测量进入发动机的空气流量，并将测量结果传输给发动机控制单元(ECU)。
如果传感器信号异常，会导致ECU无法正常工作，从而影响发动机的燃烧效率和性能。
解决方法：- 首先，检查传感器的电源和接地是否正常，确保传感器能够正常供电；- 其次，检查传感器的信号线是否连接良好，确保传感器的信号能够准确传输；- 如果以上检查均无异常，那么可能是传感器本身出现了故障，需要更换新的传感器。
2. 故障二：传感器污染由于传感器安装在发动机进气道中，长时间的使用会导致传感器表面被空气中的污染物覆盖，如灰尘、油污等。
这些污染物会影响传感器的灵敏度和准确性，进而影响发动机的工作状态。
解决方法：- 定期清洁传感器表面，可以使用专用的清洗剂和软毛刷进行清洁；- 注意不要使用过于强力的清洁剂，以免损坏传感器；- 如果清洁后问题仍未解决，可能需要更换新的传感器。
3. 故障三：传感器损坏传感器在长时间的使用过程中可能会出现损坏的情况，例如电路断路、元件老化等。
这些损坏会导致传感器无法正常工作，从而影响发动机的性能。
解决方法：- 首先，检查传感器的电源和接地是否正常，确保传感器能够正常供电；- 其次，使用万用表等工具检测传感器的电阻值和信号值，判断传感器是否损坏；- 如果传感器确实损坏，需要更换新的传感器。
总结：汽车空气流量传感器常见故障包括传感器信号异常、传感器污染和传感器损坏。
解决这些故障的方法主要包括检查电源和接地是否正常、清洁传感器表面以及更换新的传感器。
在日常使用中，我们应该定期检查和维护空气流量传感器，以确保发动机的正常运行。
空气流量传感器
❖ 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空气流速和流量。
流速与卡尔曼涡流 频率之间具有如下关系 ：
ƒ=StV/d
St为斯特罗巴尔数(对于 圆柱体，为0.21；对于三 角形柱体，为0.16；对于 长方形柱体，为0.12；对 于矩形柱体，为0.17)。
类型与安装位置
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。
a）旁通测量方式 b）主流测量方式
内部电路
❖ RK-温度补偿电阻，负 温度系数的电阻（冷 线）。
❖ RA-精密电阻，该电阻 上的电压降即为传感器 的输出信号电压。
❖ RB-电桥电阻，安装在 控制线路板上。
❖ 以上电阻和热丝电阻 RH共同构成惠斯顿电 桥的四个臂。
❖ 在测量片轴上连着一个电位 计，其滑动臂与测量片同轴 同步转动，把测量片开启角 度的变化（即进气量的变化） 转换为电阻值的变化。
图 叶片式空气流量计的电位计
❖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 电压升高），丰田皇冠2.8 5M-E、丰田大 霸王2TZ-FE发动机。
应用车型：博世LH型燃油喷射系统、别 克、日产MAXIMA、沃尔沃等采用热线 式；国产桑塔纳2000GSi、捷达 GT(GTX)、帕萨特B52.8L采用热模式。
❖传感器内部套 装有一个取样 管，取样管中 设有一根直径 约70微米的铂 金属丝作为发 热元件，并制 成“Π”形张紧 在取样管内。
内部组成
(四) 空气流量传感器
功用：
❖ 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（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷 油量）和点火时间。
空气流量计传感器工作原理
空气流量计传感器工作原理
空气流量计传感器是汽车发动机的关键部件，其主要作用是测量空气流量，其性能好坏直接影响发动机的工作性能和使用寿命。
目前使用最多的是风包式空气流量计。
风包式空气流量计工作原理：
1.进气系统：由进气道、进气管、中冷器、节气门等组成。
进气道又称主气道，它的作用是引导气流进入燃烧室，并使其在燃烧室内充分燃烧，同时也使进入的空气与进入的混合气混合均匀。
当汽车处于怠速时，发动机曲轴箱中的温度较低，进入气缸的混合气在未充分燃烧时就被排出燃烧室。
而这时发动机曲轴箱中的温度较高，由于膨胀作用会导致进气歧管内温度上升，从而使进入气缸内的混合气温度升高。
这样就使空气和混合气之间形成了一种压力差，根据这个压力差就可以计算出混合气在燃烧室中燃烧所需要的空气量。
2.增压系统：由增压器、节气门、中冷器等组成。
增压器的作用是提高进入气缸内的空气压力和速度，同时也将发动机曲轴箱中多余的空气排除到燃烧室内；节气门是控制发动机进气量，并调节发动机输出功率的重要部件。
—— 1 —1 —。
空气流量传感器
2）接通点火开关，起动发动机使其运转，用万用电表电 压档测量ECU配线连接器的KS－E2之间电压，应为2 －4V。进气量越大，电压越高。
3）若测量值与上述规律不符，应检查空气流量传感器与 ECU之间的配线和连接器；
①如果检查配线或连接器有问题，应修理或更换新件。
②若配线或连接器无问题，可拔开空气流量传感器配线 连接器，接通点火开关，测Vc－E2两端子间电压，应 为4.5－5.5V。
如图所示为主流测 量方式传感器的结构组 成。
取样管安装在主进 气道中央，取样管安装 有一根直径为70m的 铂金丝，两端有金属防 护网固定在壳体上。
控制线路板上有六 端子插座与ECU连接， 用于输入信号。
主流测量方式的 热线式空气流量传感器
防护网
取样管 白金热线
温度 补偿电阻
连接器
控制电路板
空气流
旁通测量方式的 热线式空气流量传感器
（二）涡流式空气流量传感器检测 1.开路检测 点火开关断开，拔下传感器的配线连接器。通过加 温检测热敏电阻温度传感器的阻值变化。
2.在路检测
点火开关接通，检测电源、有关端子的电压值、信 号波形和线路的导通。
涡流式空气流量传感器的优点
涡流式空气流量传感器具有体积小、重量轻、结构简 单、进气阻力小等优点。
当40kHz频率超声波穿过进气气流到达超声波接收器 时，由于受到气流移动速度及压力变化的影响，因此从超 声波接收器接收到的超声波信号的相位(时间间隔)及相位 差(时间间隔之差)就会发生变化，控制电路根据相位或相 位差的变化情况就可计量出涡流频率。涡流频率信号输入 ECU后，ECU就可计算出进气量。
由于两类涡流式空气流量传感器检测的均是进气的体积 流量，两类传感器均有进气温度传感器和大气压力传感器修 正流量检测带来误差。
空气流量传感器检测
姓名：_____________ 学号：___________ 班级：_____________________
实训
项目
项目二
汽油发动机燃油喷射系统的工作与检修
实训任务 任务1 空气流量传感器的检测
实训
目的
1.了解空气流量传感器的类型及结构组成
2.理解产生故障对发动机工作性能的影响
3.掌握空气流量传感器的检测方法
注意
事项 1.未经老师同意，不得随意拔插电器元件插头； 2.电器开关接通时，不允许拔下电控系统任何电器元件；
3.蓄电池极性不能接反，否则，可能烧毁ECU 或电子器件。
4.正确连接万用表表笔，黑表笔接“COM ”插孔（公共接地端，
—），红表笔接“V/Ω”插孔（正极 + ）。
5.正确选择万用表的测量量程及档位，以防烧毁万用表，测量结束及时关闭万用表电源。
+
实训
设备
数字万用表 热吹风机 温度计 12V 电源 发动机试验台
系 统 结 构 图
热膜式空气流 量传感器工作 电路
端子序号 端子定义
1# 2# 3# 4#
时间：2024年9月10日评分：。
空气流量传感器
空气流量传感器空气流量传感器一、引言空气流量传感器是一种用于测量流体（包括气体和液体）流动速度的装置。
其应用范围非常广泛，从工业生产中的流程控制到车辆排放监测都离不开空气流量传感器的支持。
本文将从空气流量传感器的基础工作原理、分类及应用领域等方面进行详细介绍。
二、基础原理1. 空气流动测量原理空气流量传感器通过测量流体通过传感器的时间或速度来确定流体的流量。
常见的测量方法有热膜、热线、压差和超声波等。
其中，热膜和热线的原理是通过测量流体传感器上的温度变化来计算流量。
压差传感器通过测量流体在传感器前后产生的压差来计算流量。
而超声波传感器则通过测量超声波在流体中传播的时间来计算流量。
2. 空气流量传感器的组成空气流量传感器一般由传感器元件、信号处理电路和输出模块等组成。
传感器元件是核心部分，负责测量流体的特性，并将信号转化为电信号。
信号处理电路负责对传感器测量的信号进行放大和滤波等处理，以提高测量的精度和稳定性。
输出模块将经过处理的信号转化为用户可识别的形式，如电流、电压、模拟信号或数字信号等。
三、分类与工作原理1. 热膜空气流量传感器热膜空气流量传感器是利用薄膜材料的热电效应来测量流体流速的。
该传感器利用电流通过薄膜时，薄膜自身的电阻会发生变化，从而使薄膜温度上升。
通过测量温度的变化，可以计算出流体流速。
2. 热线空气流量传感器热线空气流量传感器是利用热线的电阻变化来测量流体流速的。
传感器将一根细丝加热到一定温度，当流体通过细丝时，细丝上散失的热量会导致电阻发生变化。
通过测量电阻的变化，可以计算出流体流速。
3. 压差空气流量传感器压差空气流量传感器是利用流体在传感器中产生的压差来测量流速的。
传感器中设置有压力传感器，测量传感器前后的压差。
通过压差的变化，可以计算出流体的流速。
4. 超声波空气流量传感器超声波空气流量传感器是利用超声波在流体中传播的时间来测量流速的。
传感器发射超声波信号，并接收超声波信号的反射。
空气流量传感器故障现象
空气流量传感器故障现象空气流量传感器（Airflow Sensor）是现代发动机控制系统中的重要部件之一，它的主要功能是测量引擎所吸入的空气流量，并通过将这些数据发送给发动机控制单元（ECU）来调整燃油喷射量。
然而，就像其他机械零件一样，空气流量传感器也会偶尔出现故障。
本文将探讨空气流量传感器故障的现象及其可能的原因。
1. 错误报警空气流量传感器故障的最常见现象之一是引擎控制模块（ECM）发出错误报警代码。
这些代码通常会在车辆的仪表板上以警示灯的形式显示。
这个故障代码可能会表明传感器的输出信号超出了预设的范围，或者ECU无法读取到传感器的正常数据。
2. 引擎性能问题空气流量传感器故障还可能导致引擎性能下降。
传感器的主要功能是监测引擎所吸入的空气流量，并根据这些数据来调整燃油喷射量。
如果传感器输出不正确或者无法提供准确的数据给ECU，那么燃油喷射量就可能不正确，进而影响到引擎的性能。
车辆可能会出现加速不顺畅、发动机抖动、加速反应迟钝等问题。
3. 燃油经济性下降当空气流量传感器故障时，ECU无法获得准确的空气流量数据，从而无法正确调整燃油喷射量。
结果就是引擎可能会无谓地使用更多的燃油来平衡燃料与空气的比例，以实现正常的燃烧。
这将导致车辆的燃油经济性下降，需要更频繁地加油。
4. 不稳定的怠速另一个可能的空气流量传感器故障现象是车辆怠速不稳定。
在正常情况下，ECU会根据传感器提供的空气流量数据来调整燃油喷射量，以保持引擎的正常运转。
然而，如果传感器故障，ECU将无法准确地计算所需的燃油量，从而导致怠速时引擎的工作不稳定。
5. 发动机启动困难当空气流量传感器故障时，引擎的启动可能会变得困难。
传感器无法提供准确的空气流量数据，导致ECU无法正确地计算所需的燃油量。
这会影响到引擎的启动过程，使得车辆需要更多的尝试才能成功启动。
6. 尾气排放增加空气流量传感器故障还可能导致车辆的尾气排放增加。
当传感器输出不正确或者无法提供准确的空气流量数据时，ECU无法正确调整燃油喷射量，这将导致不完全燃烧和尾气排放过高。
第三章 空气流量传感器
在发动机运转时， 在发动机运转时，超声波发生器发出 的超声波通过发生器不断向接收器发出 一定频率的超声波。 一定频率的超声波。 当超声波通过进气气流到达接收器时， 当超声波通过进气气流到达接收器时， 由于受到卡曼涡流造成的空气密度变化 的影响，使超声波频率的相位随之发生 的影响，使超声波频率的相位随之发生 相位 变化，接收器测出这一相位差， 变化，接收器测出这一相位差，利用放 大器使之形成矩形波。 大器使之形成矩形波。
•
根据卡曼涡流理论， 根据卡曼涡流理论，涡流发生器内产
生的涡流将沿气流流动方向向后移动， 生的涡流将沿气流流动方向向后移动，且 单位时间内流经涡流发生器后方内某点的 涡流数与空气流速成正比，因此， 涡流数与空气流速成正比，因此，通过测 量单位时间空气涡流数量（即涡流频率f 量单位时间空气涡流数量（即涡流频率f）， 就可以计算出空气气流的流速和流量。 就可以计算出空气气流的流速和流量。
空气流量计内安装的进气温度传感器 用于测量进气温度，它有两条线， 用于测量进气温度，它有两条线，分别与 搭铁端子和温度信号端子THA相连接。 搭铁端子和温度信号端子THA相连接。它 THA相连接 的作用就是为进气量作温度补偿。 的作用就是为进气量作温度补偿。
1-滑动臂 2-镀膜电阻（可变电阻） 镀膜电阻（可变电阻） 3-进气歧管 4-叶处 5-旁通进气道 6-接空气滤清器（进气口） 接空气滤清器（进气口）
2.叶片式空气流量传感器的使用检修 2.叶片式空气流量传感器的使用检修 叶片式空气流量传感器发生故障时， 叶片式空气流量传感器发生故障时， 由于其内部电路为纯电阻电路，所以， 由于其内部电路为纯电阻电路，所以，检 修时不管是就车检测或单体检测， 修时不管是就车检测或单体检测，均可用 万用表欧姆档测量传感器各端子之间的电 阻值。 阻值。
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（5）传感器的特性
1mmHg=133.322Pa
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3.3.4 带微差压力传感器的超声波型卡曼涡旋 空气流量传感器
（1）采用压力损失小的涡旋发生器 功能：在整个流量范围内形成稳定的 涡旋 形状参数：三角柱的截面高度h、宽 度w、间隔G、稳定板的厚度t、稳定 板后部的曲率R
3、电路图
当有卡曼 涡旋产生时， 超声波就伴随 有速度及压力 的变化，利用 其中速度的变 化检测流量。
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3.3.2.、光学检测（压力变化检测型）卡曼涡流式 空气流量传感器
1、结构
主要有涡流发生器、发光二极管、光敏三极管、反光 镜、张紧带、集成厚度控制电路和进气温度传感器及整流 栅网组成。
图2-11 光学检测式卡曼流量传感器结构
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2、工作原理
原理：利用卡门旋涡引起 的空气压力变化测量进气 流量。 卡门旋涡发生→涡流 发生器两侧压力周期性变 化→导压孔→反光镜产生 振动，反射发光管的光信 号→光电管→引起反射光 产生周期变化，ECU根据 所监测的反光信号的频率 可感知系统进气量。
（线径70μm铂金丝） 其阻值随温度变化 （铂金薄膜热敏电阻） 其阻值随进气温度变化
精密电阻 （可激光修整）
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调零电阻 （装在控制线路板 上，可用激光修整 对输出特性校正） 惠斯顿电桥
测量原理
在流动空气中放置一发热体，因向周围空气放热 而冷却。流经发热体的空气量越多，则发热体的传热 量越大。热线式空气流量计就是利用发热体和空气传 热这种现象来测量发动机进气量的。 置于进气气流中的发热体(铂金热线电阻)向空气散热时的传 热系数表达式： h=α+β√G 式中：h——传热系数； α、β——常数； G——空气的质量流量，kg／s。
取样管 金属防护网 铂金热线 塑料护套 温度补偿电阻
空气流
电连接器
控制线路板
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2）分类：
“主流式”热线空气流量计是将整个流量计安装在进气系统 主流通道上； “旁通式”热线空气流量计是将铂金热线和温度补偿电阻安 装在空气旁通道上。 南昌大学科技学院
3）热线式空气流量计测量原理 热线电阻 温度补偿电阻
热膜式空气流量计
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3.4.3 质量流量检测精度
（1）温度特性
流量>40g/s时， 由于进行了温度 丝下游产生涡 旋，热传递状况 发生很大变化， 导致流量误差。 1atm=101325Pa
2、工作原理
图2-10 超声波式卡曼流量传感器检测原理
在发动机运行时， 发生器不断地向接受器 发出一定频率的超声波 （垂直空气流方向）且 穿过卡门旋涡，由于受 卡门旋涡影响造成超声 波空气密度的相位发生 相应偏移，由此形成疏 密波。ECU根据所监测 的超声波疏密的频率便 可感知系统进气量。
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测得的是吸入空气的体积，故还需根据 进气温度等信息，由电控单元计算出空 气质量。
直接测量吸入空气的 质量，故其精度更高。
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2、速度密度型
定义：
利用进气歧管压力传感器测出进气歧管压力，然后电 控单元根据该压力和发动机转速，推算出发动机每一循环 吸入的空气量，并据此空气量计算汽油的喷射量。
为了防止反光镜倾斜过 度而损坏
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（4）光学系统
功能要求： ①即便反光镜的工作角度为 最小值，系统具有高灵敏度； ②即便反光镜有污浊，也可 得到稳定的信号。
当反光镜被进气中所含 杂质、碳粉等污染后， 光敏三极管发射极的输 出电流会减小。
控制光电部分的电流， 保证得到稳定的信号。
设旋涡的发生频率为f，被测介质流体的平均速度为 v1，管道内流体的平均流速为v，旋涡发生体迎面宽度为d， 表体直径为D，根据卡曼涡街原理，有如下关系式
f St
式中
v1--旋涡发生体两侧平均流速，m/s； St--斯特劳哈尔数；
v1 d
qv Kf
其中：
2
nd K 4D St n=v/v1 南昌大学科技学院
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（2）压力损失较小的管道结构
主通道整流器： 生成稳定的卡 曼涡旋； 旁通道整流器（长 度是主通道的三 倍）：
降低低流量区 分流比，使主通道 流量增大形成强力 的卡曼涡旋。
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（3）测量微小的涡旋压力
功用：保证卡曼涡旋压 力作用到膜片上，而进 气管脉动压力不会产生 影响 膜片工作方式：差压式 （膜片的内、外表面分 别设有导压口） 原理：膜片上形成桥式 压电效应的应力计，通 过阻值的变化测出涡旋 压力。
I G
与空气质量流量G有关，不 需空气密度修正
热线式空气流量计 的输出特性:
输 出 电 压 （ V ）
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流量（kg/s）
热线式空气流量计控制电路的作用： 利用惠斯顿电桥平衡原理，使热线电阻温度与 进气温度的差值保持恒定。 工作原理： 空气流量↑→铂金热线上被带走的热量↑→热 线电阻值↓→惠斯顿电桥失去平衡。 控制电路→热线的电流↑→使热线恢复原设定 的温度和电阻→电桥恢复平衡。 电子控制回路所增加的电流大小取决于热线被 冷却的程度，即空气质量流量，此增加的电流通过 电桥中的RA转换成电压输出的。ECU根据该电压信 号便可测定空气的质量流量。 南昌大学科技学院
流量计
流量计
差压式 流量计 流体阻力 式流量计 测速式 流量计 流体振动 式流量计
流量传感器分为气体流量传感器和液体流量传感器 两大类。 汽车电子控制系统所用流量传感器主要是空气流量 传感器。
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三、空气流量传感器的作用
空气流量计的作用是将吸入发动机的空气量转 换成电信号送至ECU，作为确定基本喷油量的 主要依据之一。 按结构形式分：
三、工作原理：
若将一个参考电 压UB加在电位器上 （即端子Va端子E2之 间），当空气量增大 时，其端子Vc和Vs之 间的电阻值减小、两 端子之间输出的信号 电压Us降低。反之则 反。
图2-5 动片式空气流量传感器的工作原理
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电路图：
图2-6 动片式空气流量传感器电路图
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卡曼涡街原理
在流体中设置旋涡发生体（阻流体），从旋涡发生 体两侧交替地产生有规则（两列平行状，左右交替出现） 的旋涡，这种旋涡称为卡曼涡街，如图所示，旋涡列在旋 涡发生体下游非对称地排列。
当比值h/l为0.281时，所 图2-8 涡旋产生原理 形成的涡旋是稳定的并且 南昌大学科技学院 是周期性的
电压比检测
图2-7 检测方法
电压值检测
进气量=电位计滑动引起的电压变化
进气量 电位计滑动引起的电压变化（VC -VS） 加在电位计上的电压（VB -E 2）
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四、特点
1、体积流量型； 2、测量范围大； 3、进气量增大测量精度降低； 4、电位计滑动触头影响精度； 5、体积大； 6、响应慢。
特点：
间接测量进气量；由于空气在进气歧管内的压力是 变化的，因此不易精确地检测吸入的空气量。
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§3.2 动片式空气流量传感器
又称翼片式或叶片式空气流量传感器
一、结构
同轴安装
由空气流量计和电位计两部分组成。 安装： 位于空气滤清器与节 气门之间
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由于流量计基于热线表面与空气的热传 导，铂金热线上的任何污染都会造成测量 误差，因此控制电路中设置自动“清污” 功能。 每当发动机熄火后的4s内，控制电路会 自动提供自净电流，使热线迅速升高到 1000℃的高温并保持1s，可将粘附在热线 表面污物完全清除干净。
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4）热线式空气流量传感器的特点:
第三章 空气流量传感器
§3.1 概述
一、流量的概念
流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量， 前者称体积流量qv（m3/s)，后者称质量流量qm(kg/s)。
如果在截面AF上速度v分布是均匀的，则：
qv vAF 如果介质的密度为，那么质量流量 qm = qv
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流过管道某截面的流体的速度在截面上各处不可能是均 匀的，假定在这个截面上某一微小单元面积上dAF速度 是均匀的，流过该单元面积上的体积流量为
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（1）空气通道的构成
锥度通道（减少 压力损失） 主通道：矩形截面（可获 得稳定的涡旋）
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（2）涡旋发生器
前边的剖面形状为三角形，后面的剖面为梯形， 目的：得到稳定的卡曼涡旋。
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用耐腐蚀的整块金属箔 制成
（3）反光镜振动系统
三点要求： ①耐疲劳的寿命长； ②低流速时应具有足 够的工作角，高流速 时应出现稳定的振动； ③过渡时期也应有稳 定的振动。
叶片式空气流量计 卡门涡旋式空气流量计 热线式空气流量计 热膜式空气流量计
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四、空气流量传感器的分类
空气流量传感器根据检测方式不同可以分为： 流量型和速度密度型两大类型。 1、流量型 流量方式是利用空气流量传感器直接测量吸入发动机的空 气量。 流量型空气流量传感器主要有： 翼片式、卡尔曼涡流式、热线式和热膜式等几种。
K除与旋涡发生体、管道的几何尺 寸有关外，还与斯特劳哈尔数有关。 斯特劳哈尔数为无量纲参数，它与 旋涡发生体形状及雷诺数有关。