第二章 汽车发动机燃油喷射系统-2

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第二章 汽车发动机燃油喷射 系统第三节 发动机燃油喷射系统传感器的结构原理

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用于汽车发动机的电子控制系统的传感器 有：流量传感器、压力传感器、速度传感 器、加速度传感器、位置传感器、温度传 感器、浓度传感器和爆震传感器等。 不同型号或不同生产年代的发动机电子控 制系统所采用的传感器的数量多少不一， 即使是同一类型传感器也有多种结构形式。 传感器的性能指标包括精度、响应性、可 靠性、耐久性、结构是否紧凑、适应性、 输出电压和制造成本等。

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汽车发动机燃油喷射系统EFI采用的传感器 主要有空气流量传感器、曲轴位置与凸轮 轴位置传感器、节气门位置传感器、进气 温度与冷却液瘟度传感器、氧传感器等。

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一、空气流量传感器AFS

(一)空气流量传感器的功用与类型 空气流量传感器AFS(Air Flow Sensor)又称为 空气流量计AFM(Air Flow Meter),是进气歧管 空气流量传感器MAFS(Manifold Air Flow Sensor) 的简称，其功用是检测发动机进气量的大小，并 将空气流量信号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。空气流量信号是发动机电控单元ECU计算 喷油时间和点火时间的主要依据。

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根据检测进气量的方式不同，空气流量传 感器分为“D”型(即压力型)和“L”型(即 流量型)两种类型。字母“D”来源于德文 “Druck(压力)”的第一个字母；字母 “L”来源于德文“Luftmengen空气流量)” 的第一个字母。

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D型流量传感器是利用压力传感器检测进气歧管 内绝对压力的传感器。测量进气量的方法属于间 接测量方法。“D”型流量传感器可以安装在汽车 上的任何部位，只需用导压管将进气歧管内的进 气压力引入传感器即可。装备“D”型流量传感器 的喷射系统称为“D”型燃油喷射系统，电控单元 利用该绝对压力和发动机转速来计算吸入气缸的 空气量，故又称为速度---密度型燃油喷射控制系 统。由于空气在进气歧管内流动时会产生压力波 动，发动机怠速(节气门关闭)时的进气量与汽 车加速(节气门全开)时的进气量之差可达40倍 以上，进气气流的最大流速可达80 m/s,因此 “D”型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系 统的成本较低。

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“L”型流量传感器是利用流量传感器直接测 量吸入进气管空气流量的传感器。“L”型流 量传感器安装在空气滤清器至节气门之间 的进气通道上。因为采用直接测量方法， 所以进气量的测量精度较高，控制效果优 于“D”型燃油喷射系统。“L”型流量传感器 又分为体积流量型和质量流量型两种类型。 汽

车发动机燃油喷射系统采用的体积流量 型传感器有翼片式、量芯式、涡流式流量 传感器三种，质量流量型传感器有热丝式 和热膜式流量传感器两种。

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在 L型流量传感器中，由于质量流量型传感 器内部没有移动部件，且气流流动阻力很 小，因此具有工作性能稳定、测量精度高 的优点，但是其制作成本较高。在质量流 量型传感器中，热膜式流量传感器的使用 寿命远远长于热丝式流量传感器，因此国 产桑塔纳2000GSi、3000、帕萨特、红旗和 捷达AT,GTX型轿车采用了热膜式空气流量 传感器。

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(二)翼片式空气流量传感

翼片式空气流量传感器AFS又称为叶片式 AFS,是一种利用力矩平衡原理而开发研制 的流量传感器。该型传感器具有结构简单、价格便宜、可 靠性较高等优点，丰田皇冠2.8(5M一E发动 机)、佳美、马自达多用途汽车燃油喷射 系统都采用了翼片式空气流量传感器。

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1.传感器的结构特点

翼片式空气流量传感器的结构如图2一18 所示，主要由检测部件、电位计、调整部 件、接线插座和进气温度传感器五部分组 成。

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(1)检测部件的结构特点： 检测部件的结构如图2一19所示，由测量叶片和缓 冲叶片组成。叶片又称为翼片，用热模浇铸成一 体，铝质翼片总成固定在电位计转轴上。测量翼 片在主进气道内随空气流量的变化而偏转，缓冲 翼片在缓冲室内偏转。缓冲室起到阻尼作用，当

发动机吸入的空气量急剧变化时，使翼片转动平 稳，减小翼片脉动。转轴安装在传感器壳体上。

在电位计一端的转轴上装有片状螺旋形复位弹簧， 其功用是使测量翼片复位并平衡空气对测量翼片 的推力。当弹力与推力平衡时，翼片便处于平衡 位置。

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(2)电位计与调整部件的结构特点： 电位计安装在传感器壳体上部，由带平衡配重的 滑臂和印制电路板上的镀膜电阻组成，结构如图2 一18所示。滑臂中心固定在转轴上，并随转轴一 起转动。 当翼片带动转轴转动时，滑臂便在镀膜电阻上 滑动。配重起到平衡作用，使滑臂平稳偏摆。电 位计内设有调整齿扇和片状螺旋形复位弹簧。弹 簧形状与时钟弹簧相同，一端固定在转轴上，另 一端固定在调整齿扇上，齿扇上制有刻度标记， 并用卡簧定位。改变齿扇的定位位置，即可调整 复位弹簧的预紧力，从而调整传感器的输出特性。

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在主空气通道下方设有旁通进气道，旁通 进气道上设有改变旁通进气量的CO(一氧 化碳)调整螺钉，用来调节发动机怠速时 一氧化碳排放量。当发动机怠速时的CO含 量过高时，说明混合气过浓，通过调节CO 调整螺钉使旁通进气量增大、混合

气变稀， 即可降低CO的排放量。

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(3)连接电路与接线插座的结构特点： 印制电路上的厚膜电阻采用真空淀积工艺 制作在陶瓷基片上，原理电路及其连接如 图2一20所示，可变电阻上的滑臂与接线插 座上的信号输出端子“Vs”连接。

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翼片式空气流量传感器的内部电路有两种， 一种是在电路中设有限流电阻R,如图2一 20(a)所示，电源电压UB=12 V,一般用于 模拟控制系统。另一种是电路中没有设置 限流电阻R,如图2 -20(b)所示，电压U = 5V,一般用于数字计算机控制系统。 接线插座一般都为七端子插座，分别与 传感器内部的电位计、进气温度传感器和 油泵触点连接。端子代号标示在插座护套 的相应位置上。 C

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电动燃油泵电路控制触点简称为油泵触点， 受检测部件控制。当发动机运转、翼片稍 微偏转后，油泵触点就会闭合，燃油泵电 路接通泵油。当发动机熄火后，翼片关闭， 油泵触点被配重上的触臂顶开，油泵电路 切断而停止转动，此时即使点火处于开关 接通位置，油泵也不会运转。这样，在汽 车发生翻车、撞车等事故导致油管破裂而 点火开关又来不及断开的情况下，可以防 止油泵继续泵油导致燃油外溢而发生火灾。