第二章　發動機系統應用的傳感器

第一節　空氣流量傳感器

空氣流量傳感器也叫空氣流量計，有5種類型：熱膜式空氣流量計、熱線式空氣流量計、翼片式空氣流量計、量芯式空氣流量計和卡門渦流式空氣流量計。其中后三種屬于體積空氣流量計，已經淘汰。熱線式空氣流量計部分車還在采用；熱膜式空氣流量計應用最廣泛。本節主要講解熱膜和熱線這兩種空氣流量計。

一、空氣流量傳感器的作用

1. 作用機理

空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和節氣門體之間，用于檢測發動機的進氣量，是電控系統基本控制參數的來源之一，是電控發動機的重要元件。

空氣流量傳感器的作用是檢測發動機進氣量的大小，并將進氣量信息通過電路的連接轉化為電信號輸入給ECU，以供ECU確定噴油量和點火時間。空氣流量傳感器獲得的進氣量信號是ECU進行噴油控制的主要依據，如果其損壞或其電路連接出現故障，則會使發動機的進氣量測量不準確，使進入氣缸的混合氣過濃或過稀，從而導致ECU無法對噴油量進行準確的控制，導致發動機不能正常運轉，尾氣排放超標。

2. 作用目的

講述空氣流量傳感器之前，我們先了解一下空燃比。

為了使1kg燃料充分燃燒，內燃機需要14.7kg的空氣。這種燃料相對于空氣的比例在技術上表示為理想空燃比。為了使發動機控制單元能夠在各種運行狀態下設定正確的空燃比，需要關于進氣的準確信息。在理想狀態時，空燃比的λ值為1。只有在理想狀態時，廢氣中的有害物質才可能被三元催化轉化器幾乎全部清除。

（1）濃混合氣　在濃混合氣（λ＜1）時，廢氣中含有過多一氧化碳（CO）和未燃燒的碳氫化合物（HC）。例如，1.2kg燃油∶14.7kg空氣。

（2）稀混合氣　在稀混合氣（λ＞1）時，廢氣中含有過多的氮氧化物（NO_x）。例如，0.8kg燃油∶14.7kg空氣。

準確測量吸入空氣質量的目的在于，將空燃比控制在λ=1的范圍內，并降低和清除廢氣中所含的有害物質。圖2-1為空燃比示意圖。

二、空氣流量傳感器的類型

根據進氣量檢測方式的不同，空氣流量計可分為體積式和質量式2種。其中體積式的又分為葉片式、卡爾曼渦流式和量芯式；質量式的分為熱線式和熱膜式，奔馳、寶馬、大眾等很多車使用熱膜式空氣流量計。

早期的發動機燃油噴射系統分為D型（壓力型）和L型（空氣流量型）2種。

1. D型燃油噴射系統

無空氣流量傳感器。圖2-2為D型燃油噴射系統基本控制構架。

D型發動機燃油噴射系統（圖2-3）利用檢測進氣歧管內的絕對壓力來計算吸入氣缸的空氣量，所用的傳感器是進氣歧管絕對壓力傳感器，可間接監測空氣流量。

2. L型燃油噴射系統

有空氣流量傳感器。圖2-4為L型燃油噴射系統基本控制構架。

L型發動機燃油噴射系統（圖2-5）采用直接測量的方法，即利用空氣流量傳感器直接測量吸入進氣管的空氣流量。L型傳感器又分為體積流量型傳感器和質量流量型傳感器2種。

三、空氣流量傳感器維修

（一）熱膜式空氣流量傳感器

1. 熱膜式空氣流量傳感器結構

熱膜式空氣流量計固定在通向進氣消音器的進氣軟管上，是一個組合式傳感器。熱膜式空氣流量計獲取實際空氣量，不受空氣壓力影響。結合其他傳感器，發動機控制單元計算出噴射的燃油量。有一個進氣溫度傳感器集成在熱膜式空氣流量計內，該傳感器用于測量廢氣渦輪增壓器之前的進氣溫度。

熱膜式空氣流量傳感器（圖2-6～圖2-8）的發熱體是熱膜。熱膜由發熱金屬鉑固定在薄的樹脂膜上制成，其制作方法首先是在氧化鋁陶瓷基片上采用蒸發工藝淀積金屬薄膜，然后通過光刻工藝制作成梳狀圖形電阻，將電阻值調節到設計要求的阻值后在其表面覆蓋一層絕緣保護膜，再引出電極引線。

2. 熱膜式空氣流量傳感器工作原理

（1）基本原理　熱膜式空氣流量傳感器在12V的電壓下運行。進氣溫度傳感器由發動機控制系統提供5V電壓，由一個電子分析裝置對熱膜式空氣流量傳感器內的測量數據進行分析，由此可以準確記錄流過空氣的質量及其流動方向（僅能記錄部分空氣質量，全部空氣質量依校準結果進行確定）。

熱膜式空氣流量傳感器工作過程中，當空氣氣流流經發熱元件并使其受到冷卻時，發熱元件即熱膜電阻溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發熱元件的電流，使其溫度保持高于溫度補償電阻一個固定值。

電流增量的大小取決于發熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當電橋電流增大時，信號取樣電阻上的電壓就會升高，從而將空氣流量的變化轉化為電壓信號的變化。信號電壓輸入ECU后，ECU可根據信號電壓的高低計算出空氣流量的大小。

熱膜式空氣流量傳感器的熱膜電阻、溫度補償電阻、精密電阻、信號取樣電阻在電路板上以惠斯通電橋的方式連接。

在熱膜式空氣流量傳感器中，采用了恒溫差控制電路來實現流量檢測。恒溫差控制電路如圖2-9所示，發熱元件電阻R_H和溫度補償電阻R_T（溫度補償電阻見圖2-6，其實是個進氣溫度傳感器）分別連接在惠斯通電橋電路的兩個臂上。當發熱元件的溫度高于進氣溫度時，電橋電壓才能達到平衡，并由具有電流放大作用的控制電路控制加熱電流（50～120mA）來使發熱元件溫度T_H與補償電阻溫度升之差保持恒定。

（2）工作特性　熱膜式空氣流量計具有一個以頻率設碼的輸出信號。傳感器的設計可以識別出回流（進氣管內的動態脈動），并可以在數值和流動方向上進行處理。

空氣質量的信號品質取決于溫度。要準確確定空氣質量，需要有高精度。因此，發動機控制單元所接收到的空氣質量信號必須通過進氣溫度傳感器信號進行修正。

當空氣氣流流經發熱元件并使其受到冷卻時，發熱元件溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發熱元件的電流，使其溫度保持高于溫度補償電阻120℃。電流增量的大小，取決于發熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當電橋電流增大時，取樣電阻R_s上的電壓就會上升，從而將空氣流量的變化轉化為電壓信號U_s的變化（圖2-10）。信號電壓輸入ECU后，ECU可根據信號電壓的高低計算出空氣質量的大小。

熱膜式空氣流量計參數見表2-1。

（3）工作過程　當發動機怠速或空氣為熱空氣時，因為怠速時節氣門關閉或接近全閉，所以空氣流速低、空氣量少，或因空氣溫度越高，空氣密度越小，所以在體積相同的情況下，發熱元件受到冷卻的程度小，阻值減小的幅度小，電橋平衡需要的電流小，因此信號取樣電阻上的信號電壓低，ECU根據信號電壓即可計算出空氣量。

當發動機負荷增大或空氣為冷空氣時，因為節氣門開度增大，空氣流速加快使空氣流量增大，冷空氣密度大，在體積相同的情況下冷空氣質量大，所以發熱元件受到冷卻的程度增大，阻值減小幅度大，保持電橋平衡需要的電流增大，因此當發動機負荷增大時，信號電壓升高。

3. 熱膜式空氣流量傳感器故障判斷

空氣流量計故障會導致發動機怠速不穩，加速不良，檢查如下。

發動機運轉時，拔下空氣流量計的插頭，如果故障消失，說明此空氣流量計信號有偏差，并沒有損壞，電控單元一直按照有偏差的錯誤信號進行噴油控制。由于混合比失調，發動機燃燒不正常，將會出現發動機轉速不穩或動力不良現象。當拔下空氣流量計插頭時，電控單元檢測不到進氣信號便會立即進入失效保護功能，以節氣門位置傳感器信號替代空氣流量計信號，使發動機繼續以替代值進行工作。拔下空氣流量計插頭，故障消失，正是說明了拔插頭前信號不正確，拔插頭后信號正確，因此故障消失。

在插頭的信號端測量動態信號電壓，怠速工況下，電壓為接近1.4V；加速到全負荷時，電壓信號可接近4V。如果不在該范圍，空氣流量計本身損壞。個別也有臟污所導致，清洗即可。

發動機運轉時，拔下空氣流量計的插頭，如果故障依舊，說明主要原因是該空氣流量計損壞（相關線路也會導致該故障），造成發動機控制單元無法接收到空氣流量計信號，電控單元確認空氣流量計信號不良，進入失效保護功能，同時將故障碼存入存儲器。

發動機運轉時，拔下空氣流量計的插頭，故障現象稍有變化，說明空氣流量計是良好的。拔下空氣流量計插頭前，電控單元根據空氣流量計信號進行控制，噴油量準確，發動機各工況均良好；當拔下空氣流量計插頭時，發動機控制單元根據節氣門位置傳感器信號進行控制，噴油量有微小差異，發動機工況相對稍差。

4. 熱膜式空氣流量傳感器電路

用萬用表檢測和識別空氣流量計電路。空氣流量傳感器信號有2種，一種是電壓變化的，一種是脈沖式的。測試過程不要拔下傳感器插頭。熱膜式空氣流量傳感器插頭見圖2-11。

（1）傳感器負極檢測和識別　萬用表黑表筆接車身搭鐵，紅表筆分別接傳感器里面的幾根線，測得電壓最低的那根線，即是傳感器的負極。

（2）傳感器正極檢測和識別　萬用表黑表筆接剛才找到的傳感器負極線，紅表筆分別接除傳感器負極之外的線，找到一根5V的線，這根線就是傳感器正極。

（3）傳感器信號線檢測和識別　萬用表黑表筆連接上述找到的傳感器負極線，紅表筆分別接除傳感器負極之外的線，測試過程中啟動汽車，不斷地加速、減速；觀察在此過程中哪一根線的電壓會發生變化，會隨加減速而發生電壓變化的那根線就是傳感器信號線。

如果用以上方法找不到信號線，那就用LED試燈，試燈負極接傳感器負極線，試燈另外一端接傳感器上除傳感器負極外的其他線，看試燈是否會閃爍，找到閃爍的那根線就是信號線。

（4）關聯電路圖　大眾某車型空氣流量傳感器關聯電路見圖2-12。

5. 熱膜式空氣流量傳感器檢測

（1）電阻檢測　電阻測試主要是檢測線束的導通性，以確認線束通暢情況，有無斷路短路，插接器是否牢靠，各信號傳遞是否無干擾。在實際測量中，由于種種原因會導致誤差，所以這些數值均為約數，不作為標準值。

線束導通性測試。關閉點火開關，拔下傳感器插頭與電控單元插接器，使用數字萬用表分別測量各線束間的電阻，分別測試空氣流量計3、4、5號針腳對應至電控單元12、11、13號針腳的電阻，這些電阻值應低于5Ω。

線束短路性測試。將數字萬用表設置在電阻200kΩ擋，測量空氣流量計針腳2與電控單元針腳11、12、13之間的電阻，應為∞。測量空氣流量傳感器針腳與電控單元針腳（3-11、13；4-12、13；5-11、12）之間電阻均應為∞。表2-2為空氣流量傳感器插頭針腳參數。

（2）電壓檢測　電壓測試有電源電壓測試和信號電壓測試2部分，其中信號電壓測試是確定空氣流量傳感器是否失效的主要依據。

電源電壓測試。打開點火開關，測量2號針腳與接地間電壓，啟動起動機時應顯示12V。

具體方法：將數字萬用表設置在直流電壓20V擋，紅表筆置于空氣流量計針腳2，黑表筆置于電瓶負極或其他車身搭鐵，啟動起動機時應顯示12V左右的電壓。

紅表筆置于空氣流量計針腳4，黑表筆置于電瓶負極或其他車身搭鐵，應顯示5V左右電壓。

信號電壓測試。啟動發動機并使其達到工作溫度，將數字萬用表設置于直流電壓20V擋，測量信號反饋電壓。

具體方法：紅表筆置于空氣流量計針腳5，黑表筆置于空氣流量計針腳3、電瓶負極或進氣歧管殼體，怠速時應顯示電壓1.5V左右，急加速電壓應變化到2.8V。如果不符合上述變化，或電壓反而下降，在電源電壓與參考電壓完好的前提下，可以斷定空氣流量計損壞。

6. 熱膜式空氣流量傳感器更換

（1）拆卸空氣流量傳感器

將插頭1從空氣流量傳感器上脫開。

將兩個螺釘從空氣濾清器殼的導向件2上旋出，并將空氣流量計小心地取出。

以上步驟見圖2-13。

（2）安裝空氣流量傳感器　按照與拆卸相反順序進行安裝。同時注意以下事項。

必須使用原裝空氣濾清器濾芯。如果空氣濾清器濾芯被嚴重污染或滲透，污物顆粒和液體可能會進入到空氣流量計中，并導致所測量的空氣質量值錯誤。這將導致功率不足，因為所計算的噴射量變小了。

檢查連通至空氣濾清器濾芯的進氣通道上是否有污物。如果發現有污物，請將其從空氣濾清器殼（上、下部件）上清除掉（必要時通過清洗或抽吸的方式進行清潔）。

7. 第六代熱膜式空氣流量計

（1）第六代熱膜式空氣流量計（HFM6）結構　大眾汽車使用的第六代熱膜式空氣流量計（HFM6）由測量管和傳感器電子單元及傳感器元件組成。通過測量分流（旁路）中的空氣來測量空氣質量。通過其特殊的結構，空氣流量計可以測量吸入及回流的空氣質量，見圖2-14。

與早期的空氣流量計比較，HFM6將數字信號傳遞給發動機控制單元，更能準確、穩定地分析。早些時候發動機控制單元接收到的是一個模擬信號，隨著元器件的老化，過渡電阻會使信號失真。

（2）工作原理　新空氣流量計與以往型號一樣按照熱力測量原理工作。功能部件主要由具有回流識別功能的微型機械式傳感器元件和進氣溫度傳感器、一個具有數字信號處理功能的傳感器電子單元和一個數字接口組成，見圖2-15。

旁路通道。與以往的型號HFM5相比，空氣流量計HFM6的旁路通道在流動性方面進行了優化。用于空氣質量測量的空氣分流在阻流邊后面被吸入旁路通道。

如圖2-16所示，通過傳感器元件粘貼和密封，旁路通道完全與傳感器電子單元隔離。此外，傳感器元件使用了更堅固的材料。這一措施提高了傳感器的穩定性。

如圖2-17所示，通過阻流邊的構造在其后產生負壓，在這個負壓的作用下，空氣分流被吸入旁路通道，以進行空氣質量測量。遲緩的污粒跟不上這種快速的運動，通過分離孔被重新導入到進氣中。這樣，測量結果不會因污粒而失真，傳感器元件也不會因其而損壞。

傳感器元件。傳感器元件位于傳感器電子單元旁邊，并伸入用于空氣質量測量的空氣分流內。在傳感器元件上有1個熱電阻、2個與溫度相關的電阻R₁和R₂以及1個進氣溫度傳感器，見圖2-18。

維修圖解

傳感器元件在中間通過熱電阻被加熱到高于進氣溫度120℃。

功能示例：進氣溫度30℃，熱電阻被加熱至120℃，測得溫度為120℃+ 30℃=150℃。

由于與熱電阻之間的間距，傳感器至邊緣的溫度逐漸降低。電子模塊通過R₁和R₂的溫度差識別出進氣空氣質量和流向。

進氣門關閉時，吸入的空氣受其阻礙回流到空氣流量計。如果回流未被識別出來，則測量結果就會出錯。

如圖2-19所示，回流的空氣碰到傳感器元件，先流過與溫度相關的電阻R₂，接下來流過熱電阻，然后流過與溫度相關的電阻R₁。電子模塊通過R₁和R₂的溫度差識別出回流空氣質量和流向。

如圖2-20所示，空氣流量計的傳感器元件聳立在發動機吸入的氣流中。一部分空氣流經空氣流量計的旁通氣道，旁通氣道內有傳感器電子裝置，該電子裝置上集成有1個加熱電阻和2個溫度傳感器，這2個溫度傳感器用來識別空氣的流動方向：吸入的空氣首先經過溫度傳感器1；從關閉的氣門回流的空氣首先經過溫度傳感器2和加熱電阻，發動機控制單元就可計算出吸入空氣中的氧含量。

（3）空氣流量計診斷　數字信息相對于模擬線路連接來說，對干擾不敏感。發動機控制單元需要進氣空氣質量用于準確地計算與負荷有關的功能。在空氣流量計失靈時，發動機控制單元將會使用一個在其內預設的替代空氣流量計。

空氣流量計向發動機控制單元傳遞一個包含被測空氣質量的數字信號（頻率）。發動機控制單元通過周期長度來識別測得的空氣質量，見圖2-21。

空氣進氣溫度傳感器內置在質量式空氣流量傳感器中，傳感器檢測空氣進氣溫度并轉換為ECU信號。該溫度傳感器單元利用了一個對溫度變化敏感的熱敏電阻，該熱敏電阻的電阻值隨溫度的升高而降低。

進氣溫度（IAT）傳感器是一個測量進入發動機的空氣溫度的可變電阻器。發動機控制單元向進氣溫度傳感器信號電路提供5V電壓，并向低電平參考電壓電路提供搭鐵。

（4）HFM6電路檢查

熱膜式空氣流量計各插頭端子的說明

● T5h/5為空氣流量計信號線，電壓在0～5V之間變化。

● T5h/4為搭鐵線，在車身線束B702中。

● T5h/3為電源線，打開點火開關時，由點火開關15號線J527向轉向柱電子裝置電控單元提供電源信號，再向J519提供電源號，J519向J329提供電源使繼電器吸合，并經熔絲SC22（5A）向空氣流量計提供蓄電池電壓。

● T5h/2為進氣溫度傳感器信號線，溫度低時電壓高，溫度高時電壓低，如在20℃時電壓在0.5～3V之間。

● T5h/1為電源信號線，由發動機電控單元J623提供5V參考電壓。

檢測電源電壓

● 關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不啟動發動機。

● 用萬用表的電壓擋測量空氣流量計插頭中的T5h/3端子（正信號線）與T5h/4搭鐵線端子（負信號線）之間的電壓值，該電壓值為蓄電池電壓。

● 然后用萬用表測量插頭T5h/5端子與T5h/4搭鐵線端子間的電壓值，該電壓的標準值應為5V。

HFM6與ECU的連接電路見圖2-22。

檢測信號電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不啟動發動機；用萬用表的電壓擋測量空氣流量計插頭中的T5h/1端子（正信號線）與T5h/5端子（負信號線）之間的電壓值；將“+”表筆插入空氣流量計5號端子線束中，“-”表筆插入3號端子的線束中，然后用電吹風（冷風擋）向空氣流量計入口處吹氣，觀察信號電壓的變化情況。如果信號電壓不發生變化，則說明空氣流量計失效，應予以更換。信號電壓的標準值為2.0～4.0V。

用診斷儀檢測數據流。用故障診斷儀檢測空氣流量計信號，讀取基本功能數據。顯示區域進氣流量，其標準值為2.0～4.5g/s。如果小于2.0g/s，則說明進氣系統有泄漏；如果大于4.5g/s，則說明發動機負荷太大。偏離標準值的原因可能是空氣流量計或其線路發生故障。如果空氣流量計有故障，則會出現故障碼00553（空氣流量計G70線路搭鐵斷路或短路）。

（二）熱線式空氣流量傳感器

1. 熱線式空氣流量傳感器類型和結構

熱線式空氣流量傳感器按其鉑金熱線安裝位置的不同可分為2種。

（1）主流測量方式熱線式空氣流量計　主流測量方式，其熱線電阻安裝在主通氣道中。這種方式的熱線式空氣流量計由鉑金熱線電阻、溫度補償電阻（冷線）、取樣管、控制電路板、防護網及插接器組成，見圖2-23。熱線是一根鉑金絲，它裝在取樣管內的支承環上，其阻值隨溫度變化而變化。

（2）旁通測量方式熱線式空氣流量計　旁通測量方式，其熱線電阻安裝在旁通氣道中。這種方式的熱線式空氣流量計與主流測量方式的熱線式空氣流量計的結構基本相同，主要區別在于前者把熱線和補償電阻用鉑絲纏繞在陶瓷螺旋管上，且把鉑金熱線和溫度補償電阻安裝在旁通氣道上，見圖2-24。

2. 熱線式空氣流量傳感器原理

（1）基本原理　空氣質量的信號品質取決于溫度。要準確確定空氣質量，需要有高精度。因此，發動機控制單元所接收到的空氣質量信號必須通過外部進氣溫度傳感器進行修正。

安裝在控制電路板上的精密電阻和熱線電阻及溫度補償電阻組成了惠斯通電橋。熱線電阻放在進氣道內，當進氣氣流流經它時，其熱量被流過的空氣吸收，使熱線溫度降低，且空氣流量增大時，被帶走的熱量也增加，熱線式空氣流量計就是利用熱線與空氣之間的這種熱傳遞進行空氣流量測定的。

（2）工作特性　熱線電阻R_H以鉑絲制成，R_H和溫度補償電阻R_K均置于空氣通道中的取氣管內，與R_A、R_B共同構成橋式電路。R_H、R_K阻值均隨溫度變化。當空氣流經R_H時，使熱線溫度發生變化，電阻減小或增大，使電橋失去平衡，如果要保持電橋平衡，就必須使流經熱線電阻的電流改變，以恢復其溫度與阻值，精密電阻R_A兩端的電壓也相應變化，并且該電壓信號作為熱線式空氣流量計輸出的電壓信號輸送給發動機控制單元，見圖2-25。

3. 熱線式空氣流量傳感器電路

由于熱線安裝在進氣管路中，在使用一段時間后，熱線表面會受空氣中灰塵的沾污，從而引起空氣流量傳感器輸出信號的偏差，使其測量精度降低。為消除這些問題，傳感器在集成電路中設置了一個熱線自清潔電路。

結合圖2-26，進行電路說明。

發動機轉速超過1500r/min時，每次關閉發動機時，控制電腦ECU便控制著電路給熱線輸送一極限電壓值，使熱線迅速加熱到可以清除其上臟物的溫度，從而達到自清潔作用，因此，在熱線式空氣流量傳感器導線連接器端子中，有一個由ECU輸入自清潔信號的端子F。

熱線式空氣流量傳感器連接器有5端子和6端子兩種。由于熱線式空氣流量傳感器的熱線所需電流較大，其電源的供給是不通過ECU的，而是直接取自于蓄電池，因此，接線端子中有蓄電池供電端子E，同時也相應地增設了不通過ECU內部的搭鐵端子，用它作為熱線加熱電路的搭鐵端子C。

熱線式空氣流量傳感器除上述搭鐵端子外，還另有一個搭鐵端子是通過控制電腦ECU內部來搭鐵的，它是傳感器內部集成電路的搭鐵端子D。

A端子為調整一氧化碳的可變電阻輸出端子（電位計的信號輸出端）。在早期沒有安裝氧傳感器的發動機上，該電位計用于調整怠速時可燃混合氣的空燃比，從而進一步控制怠速時的一氧化碳排放濃度，與怠速混合氣調整螺釘聯動，輸出高電壓，ECU便稍微增加噴油量，混合氣變濃，怠速較為穩定，廢氣中的一氧化碳含量會有所增加。相反，噴油量則減少，混合氣變稀，廢氣中的一氧化碳含量有所減少。

4. 熱線式空氣流量傳感器檢測

（1）檢測說明　檢查是一種檢測方法，不特定指某一款車型，各種車型的傳感器插頭端子設置有所不同，而且因車型的不同，熱線式空氣流量傳感器的檢測數據有所差異，但是檢測方法基本相同。無論是怎樣的檢測，如果懷疑空氣流量傳感器有故障，則首先要拆下進行直觀的檢查：檢查其護網有無阻塞或破裂，并從出口處觀察鉑絲熱線是否堵塞、臟污、折斷，并檢查空氣濾清器的質量和使用情況。

（2）檢測方法

傳感器輸出電壓。在關閉點火開關的前提下，拔下空氣流量傳感器的導線連接器，并拆下空氣流量傳感器總成，進行單體測量。測量輸出信號之前，需在傳感器蓄電池電壓輸入端子E與搭鐵端子D之間加蓄電池電壓（蓄電池正極接E、負極接D），如圖2-26所示。

靜態檢測。將蓄電池的正極與E端相連，負極與D相連，并將萬用表置于10V直流電壓擋，測量端子B和D之間的電壓，其標準電壓值為（1.6±0.5）V。如其電壓值不符，則須更換空氣流量傳感器。見圖2-27。

動態檢測。保持上述“靜態檢測”接線方式不變，用電風扇向空氣流量計吹入空氣，用萬用表電壓擋測量端子B和D之間的電壓，其電壓值應升到2～4V（大約值）。如其電壓值不符，則須更換空氣流量傳感器。見圖2-28。

在路檢測

● 接通點火開關，不啟動發動機，測量插座內E端子與D端子之間的電壓應為12V左右。

● 如果測量E端子和D端子之間無電壓，而E端子和C端子之間電壓為12V，則說明D端子接觸不良。應檢查D端子到發動機控制單元的導線或搭鐵線是否良好。

●檢測B-D端子間電壓，應為1.6V左右；啟動發動機，測量B-D端子間電壓，應為2～4V。

5. 熱線式空氣流量傳感器故障判斷

某君威轎車采用的熱線式空氣流量計使用熱線電阻式元件，此元件與溫度補償電阻、精密電阻、電橋電阻及環境溫度傳感器共同組成惠斯通電橋。熱線式空氣流量計為三導線型傳感器，安裝在進氣管中。

空氣流量（MAF）傳感器和進氣溫度（IAT）傳感器集成在一起。質量式空氣流量傳感器測量進入發動機的空氣量。在符合發動機轉速和負載條件下，發動機控制模塊（ECM）利用質量式空氣流量傳感器信號提供正確的燃油輸送量。空氣流量/進氣溫度傳感器具有點火電壓、空氣流量傳感器搭鐵、空氣流量傳感器信號、進氣溫度傳感器信號及進氣溫度低電平參考電壓的電路。發動機控制模塊向空氣流量傳感器信號電路上的空氣流量傳感器提供5V電壓。傳感器根據流過傳感器孔的進氣流量，利用電壓產生頻率。

空氣流量傳感器發生故障，會生成故障碼P0100［空氣流量（MAF）傳感器電路］、P0102［空氣流量（MAF）傳感器電路頻率過低］和P0103［空氣流量（MAF）傳感器電路頻率過高］。

對熱線式空氣流量計進行檢測時，應主要檢測空氣流量計的輸出信號電壓。首先關閉點火開關，拔下傳感器插接器；然后將點火開關轉至ON位置，但不啟動發動機；用萬用表電壓擋測量空氣流量計信號端子和搭鐵端子之間的電壓，即1端子與2端子間的電壓，該電壓應為5V；當該空氣流量計輸出電壓正常時，可用電吹風向該空氣流量計進氣口處吹風，其信號電壓應隨吹風量大小的變化而變化，而且應符合標準規定值范圍，否則說明空氣流量計已損壞，需要更換。圖2-29為熱線式空氣流量計與發動機電控單元的連接電路。

（三）量芯式空氣流量傳感器

1. 量芯式空氣流量傳感器的結構

量芯式空氣流量傳感器由翼片式空氣流量傳感器改進而成，它具有進氣阻力小、計量精度高和工作性能可靠等優點，不是主流流量傳感器，很少車上使用這種傳感器，主要由量芯、電位計、進氣溫度傳感器和線束插接器等組成。它的進氣量測量部件由一個橢球形量芯構成，安裝在進氣道內，并可以沿著進氣道移動，也就是量芯代替了翼片式傳感器的翼片。電位計滑動臂的一端與量芯連接，另一端是滑動觸點，當量芯移動時，觸點可以在印制電路板的滑動電阻上移動。量芯式傳感器沒有旁通進氣道，也沒有怠速混合氣調整螺釘。而發動機怠速時，混合氣的濃度由電子控制單元根據氧傳感器的反饋信號進行空燃比的調節。

2.量芯式空氣流量傳感器的工作原理

發動機ECU向空氣流量傳感器的VC端輸入一個不變的5V電壓，量芯在進氣氣流的推動下向后移動，導致電壓輸出端VS輸出一個可變電壓，并把VS的電壓信號輸入ECU，因進氣量與VS的電壓變化值成正比，所以可測得進氣量大小。進氣溫度傳感器把進氣溫度信號也輸入ECU，用于修正進氣量，ECU按最佳比例控制空燃比，使發動機在任何工況下都能正常工作。

（四）翼片式空氣流量傳感器

1. 翼片式空氣流量傳感器結構

翼片式空氣流量傳感器又稱活門式空氣流量傳感器，是利用力矩平衡原理和電位器原理開發研制的機械式傳感器，已生產使用多年，具有結構簡單、價格便宜、可靠性高的優點，廣泛用于豐田皇冠、佳美、子彈頭、馬自達等轎車的燃油噴射系統中。它主要由翼片、電位計和接線端子3部分組成，見圖2-30。

（1）翼片　翼片式空氣流量傳感器的翼片包括在主空氣道內旋轉的測量翼片和緩沖翼片，兩者鑄成一體。緩沖翼片在緩沖室內偏轉，對測量翼片起阻尼作用，當發動機吸入的空氣量急劇變化和氣流脈動時，減小翼片的脈動。

（2）電位計　電位計位于空氣流量傳感器上殼體上方，內有平衡配重、滑臂、復位彈簧、調整齒圈和印制電路板等。

（3）接線端子　翼片式空氣流量傳感器的接線插頭共有7個接線端子，有些轎車的傳感器取消了燃油泵控制觸點，其接線插頭為5個接線端子，在插頭護套上一般都標有接線端子名稱。

2. 翼片式空氣流量傳感器工作原理

當空氣通過傳感器的主通道時，翼片將受吸入空氣氣流的壓力和復位彈簧的彈力共同作用，節氣門開度增大時，空氣流量增大，氣流壓力將增大，此壓力作用在翼片上使其偏轉，令其轉角α逐漸增大，直到氣流的壓力和復位彈簧的彈力平衡。與此同時，電位計的滑臂與翼片轉軸同軸旋轉，使接線端子V_C與V_o之間的電阻減小，使其分壓電壓U_o的值降低。當吸入空氣的流量減小時，翼片轉角α減小，接線端子V_C與V_o之間的電阻增大，U_o電壓值升高。這樣，發動機電控單元（ECU）就可根據空氣流量傳感器輸出的U_o/U_B的信號大小感知空氣流量的大小。U_o/U_B的電壓比值與空氣流量成反比。翼片式空氣流量傳感器電路原理見圖2-31。

3. 翼片式空氣流量傳感器的檢查

（1）故障影響　翼片式空氣流量傳感器出現故障會使電控單元接收錯誤的進氣量信號，從而導致混合氣的空燃比過大或過小，使混合氣過稀或過濃，影響發動機的正常運轉。

翼片式空氣流量傳感器常見故障有翼片擺動卡滯、電位計滑動觸點磨損或腐蝕而使滑動電阻片與觸點接觸不良及油泵觸點接觸不良導致的電動燃油泵供油不穩等。

（2）檢查與測量　對空氣流量傳感器進行檢測時，首先應檢測其機械部分工作是否良好。可用手撥動翼片，使其轉動，檢查翼片是否運轉自如，復位彈簧是否良好，如果觸點無磨損，翼片擺動平衡、無卡滯和破損，說明其機械部分完好。然后檢測傳感器的空氣流量計各端子與搭鐵間電阻、油泵觸點與搭鐵間電阻、進氣溫度傳感器與搭鐵端子的電阻和信號輸出電壓。檢測方法如下。

檢測電動燃油泵電阻。用萬用表測量電動燃油泵兩信號端子間的電阻值，翼片關閉時應為∞，翼片開啟后任一位置都應為0，否則說明有故障。

檢測流量計的電阻。

● 靜態測量方法：先斷開點火開關，拔下傳感器線束連接插頭，用萬用表測量各端子間電阻，應與標準參考值相差不大，否則說明傳感器有故障。

●動態測量方法：先斷開點火開關，拔下傳感器各線束連接插頭，用萬用表測量各端子電阻的同時用螺釘旋具撥動翼片，在翼片擺動過程中，電阻值應連續變化，否則說明傳感器有故障。

檢測進氣溫度傳感器電阻。用萬用表測量進氣溫度傳感器隨熱敏電阻溫度而變化的電阻值，應符合標準參考值，否則說明傳感器有故障。

（五）卡爾曼渦流式空氣流量傳感器

1. 光學式卡爾曼渦流式空氣流量計

（1）光學式卡爾曼渦流式空氣流量計結構　渦流式空氣流量傳感器通常與空氣濾清器外殼安裝成一體，并與進氣總管上的節氣門體相連接。光學式卡爾曼渦流式空氣流量計結構見圖2-32。

（2）光學式卡爾曼渦流式空氣流量計原理　卡門旋渦是指在流體中放置一個圓柱狀或三角狀物體時，在這一物體的下游就會產生兩列旋轉方向相反并交替出現的旋渦。當滿足h/a=0.281時，兩列旋渦才是穩定的，見圖2-33。

卡爾曼渦流式空氣流量計利用流體因附面層的分離而交替產生的一種自然振蕩型旋渦原理來測量流體的速度，并通過對速度的測量直接反映空氣流量。

發動機主通道內設一個錐形的渦流發生器，當空氣流經進氣道時，會在渦流發生器的后部產生有規律的卡爾曼渦流，這將導致渦流發生器周圍的壓力發生變化，變化的壓力經過導壓孔引向金屬膜制成的反光鏡表面，使反光鏡振動。反光鏡振動頻率等于渦流的頻率。

2. 超聲波式卡爾曼渦流式空氣流量計

（1）超聲波式卡爾曼渦流式空氣流量計結構　如圖2-34所示，它由超聲波信號發生器（超聲波發射探頭）、渦流穩定板、渦流發生器、整流器、超聲波接收探頭和轉換電路等組成。在卡門旋渦發生器下游管路兩側相對安裝超聲波發射探頭和接收探頭。

（2）超聲波式卡爾曼渦流式空氣流量計原理　超聲波的傳播速度受空氣的密度所影響，空氣的密度越高則超聲波的傳播速度就越快，反之越慢，就會使超聲波從發射探頭到接收探頭的時間較無旋渦變晚而產生相位差。ECU根據接收信號的頻率來檢測出卡門旋渦的頻率，這樣來求得進氣量。隨著進氣量的增大，傳感器的輸出信號的頻率不斷增大，信號的占空比也發生相應的變化。圖2-35為超聲波式卡爾曼式渦流式空氣流量計原理。

3. 卡爾曼渦流式空氣流量計電路

為了對進氣溫度進行適時檢測，卡爾曼渦流式空氣流量傳感器內裝有進氣溫度傳感器。

維修圖解

ECU根據進氣溫度信號THA，對隨氣溫變化的空氣密度進行修正。因此，卡爾曼渦流式空氣流量傳感器接線端子上有進氣溫度信號THA端子和進氣溫度傳感器接地端子E₁，見圖2-36。

為保證卡爾曼渦流式空氣流量傳感器內電路正常工作，通過ECU給傳感器輸入工作電壓，其信號端子為VC，傳感器接地端子為E₂。卡爾曼渦流式空氣流量傳感器輸出信號端子上常以“KS”符號來表示。