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空气流量传感器简称空气流量传感器，用于测量进入发动机气缸的所有空气流量，并转换成电信号送给发动机电控单元ECU，空气流量传感器信号是ECU决定喷油量和点火正时的基本信号之一。
空气流量传感器分为质量型和体积型两种。
质量型空气流量传感器分为热线式和热膜式两类；体积型空气流量传感器分为叶片式和卡门旋涡式空气流量传感器，如图2-6所示。
图2-6 空气流量
1.作用
叶片式空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门之间。其作用是检测吸入空气量的多少，并将检测结果转换成电信号送给发动机电控单元ECU。
2.结构
叶片式空气流量传感器由两大部分组成：一是担任检测任务的叶片（测量板）部分；二是担任转换任务的电位计，如图2-7所示。叶片部分由测量叶片、缓冲叶片及壳体组成，测量叶片随空气流量的变化在空气主通道内偏转。电位计部分主要由电位计、回位弹簧、调整齿圈等组成。由于电位计与风门叶片是同轴的，所以，当叶片偏转时，电位计滑臂必然转动。
图2-7 叶片式空气流量传感器结构
3.工作原理
在发动机启动后，吸入的空气将测量板从全闭位置推开，使之绕其轴偏转。这时，测量板转轴上的电位计滑臂也绕轴转动，使电位计的输出电压随之改变。信号输入控制单元根据进气温度传感器的信号进行修正，即可测出实际的进气流量，如图2-8所示。
图2-8 叶片式空气流量传感器工作原理
1—电位计滑臂；2—可变电阻；3—进气；
4—测量叶片；5—旁通气道；6—接空气滤清器
4.特点
叶片式是空气流量传感器结构简单，但缺点是机械误差大、机械磨损；进气阻力大，响应慢且体积较大。
5.叶片式空气流量传感器的常见故障与检测
叶片式空气流量传感器的检测内容包括空气流量传感器的电源、信号和信号接地（图2.9）。检测空气流量传感器的信号可用万用表、诊断仪和示波器。
图2-9 叶片式空气流量传感器的接脚
叶片式空气流量传感器的常见故障与检测，以典型7PIN6线为例来讲述，电路连接图如图2-10所示。
·E1和FC组成油泵开关，全关闭时断开，微开流量板时导通。
·VC:5 V参考电源。
·E2：回馈搭铁。
·VS：流量传感器信号线。KEY-ON:0.2~0.5 V；怠速时：2.3~2.8 V。
·THA：进气温度传感器信号。20 ℃时THA-E2电阻2~3 kΩ,40 ℃时THA-E2电阻0.9~1.3kΩ,60 ℃时THA-E2电阻0.4~0.7 kΩ。
1.作用
卡门旋涡式空气流量传感器（图2-11）是利用卡门涡流测量空气流量，通过测量单位时间内流过的旋涡数量计算空气的流速和流量。
所谓卡门旋涡，是指在流体中防止一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡。当满足h /l=0.281时，两列旋涡才是稳定的，如图2-12所示。
图2-10 叶片式空气流量传感器电路
图2-11 卡门旋涡式空气流量传感器
图2-12 卡门旋涡产生的原理
2.结构
超声波卡门旋涡式空气流量传感器的原理如图2-13所示。
图2-13 超声波卡门旋涡式空气流量传感器
该空气流量传感器中使用了超声波传感器。所谓超声波，是指频率高于20 kHz，人耳听不到的机械波。其方向性好，穿透力强，遇到杂质或物体分界面会产生显著反射。利用这些物理性质，可把一些非电量转换成声学参数，并通过压电元件转换成电量。超声波探头即超声波换能器，亦即超声波传感器，可分为发射探头和接受探头两部分。利用压电材料的逆压电效应，即当对其通以超声电信号时，它会产生机械波，根据此特性制作出来的探头称为发射探头；而利用压电材料的压电效应，即当外力作用在该材料上时，它会产生电荷输出，根据此特性制成的探头称为接收探头。
3.工作原理
卡门涡流发生器下游管路相对两侧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，会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡时变迟而产生相位差。对此相位信号进行处理，就可得到旋涡脉冲信号，即代表体积流量的电信号输出。
4.检测
超声波卡门涡流式空气流量传感器测试以三菱车为例来说明，如图2-14所示。
①反馈搭铁：0.1~0.3 V。
②大气压力：侦测大气压力及海拔高度。
标准值：海平面时3.7~4.3 V。
海拔1 200 m时3.2~3.8 V。
③流量信号：转速及进气量改变频率信号。
④电源：+ 12 V、+5 V电源；控制单元供给传感器的电源。
⑤搭铁：0 V。
⑥进气温度：侦测进气温度。
标准值：0 ℃时3.2~3.8 V。
20 ℃时2.3~2.9 V。
⑦设定信号：侦测负荷，校正信号。
标准值：发动机怠速时0~1 V。
图2-14 超声波卡门涡流式空气流量传感器电路
3 000r/min时6~9 V。
⑧示波器检测波形如图2-15所示。
图2-15 示波器检测波形
光学卡门旋涡式空气流量传感器的结构原理如图2-16所示。
1.作用
光学卡门旋涡式空气流量传感器与超声波式卡门旋涡空气流量传感器的作用相同。
2.结构
光学卡门旋涡式空气流量传感器主要由管路、旋涡发生器、导孔、弹簧、发光二极管（LED）及光电晶体管等部分组成。发光二极管作为光源使用，而光电三级管为光电转换与元件。
3.工作原理
空气流量传感器内设置一个反射镜和一对发光二极管和光敏晶体。反射镜安装在很薄的金属片上，簧片在气流旋涡压力作用下产生振动。这时，发光二极管通过反光镜射到光敏晶体上的光束方向随之发生变化，使光敏晶体以簧片的振动频率导通和截止。因簧片的振动频率与单位时间内流过的旋涡数量成比例，故控制单元可测得空气流量。
图2-16 光学式卡门旋涡空气流量传感器
4.特点
旋涡式空气流量传感器具有响应速度快、测量精度高、进气阻力小、无磨损等优点，但其成本较高。
5.检测
光学式卡门旋涡空气流量传感器检测以LS4001 UZ-FE发动机为例来说明，如图2-17所示。
图2-17 光学卡门旋涡式空气流量传感器电路
①VC:5 V电源。
②KS：流量传感器脉冲信号，用万用表可测得2~4 V的电压。
③E1：反馈搭铁。
④E2：搭铁。
⑤THA：进气温度信号。
1.作用
热线式空气流量传感器的作用是检测发动机进气量大小，并将进气量信号转换成电信号输入发动机电控单元，电控单元将此信号用于确定基本喷油量。
2.结构
热线式空气流量传感器的基本构成包括感知空气流量的白金热线，根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线），控制热线电流的控制电路及壳体，如图2-18所示。根据白金热线在壳体内安装的部位不同，可分为安装在空气旁通道内的主流量测量方式和安装在空气旁通道内的旁通测量方式。
图2-18 热线式空气流量传感器
（1）主通式热线空气流量传感器
流量传感器的热线和进气温度传感器都安装在主气道中的取样管内，如图2-19（a）所示。
（2）旁通式热线空气流量传感器
将热线绕在陶瓷心管上，并置于旁通气道内，如图2-19（b）所示。
图2-19 空气流量传感器类型
3.工作原理
在实际工作中，代表空气流量的加热电流是通过电桥中的R A 转换成电压输出的。电阻R H 、R A 、R B 共同组成惠斯顿电桥，热线式空气流量传感器的工作原理示意图如图2-20所示。当空气流量发生变化时，引起R H 值的变化，电桥失去平衡，其输出电位差发生变化；控制电路根据电桥输出电位差的变化调整加热电流I A ，使电桥处于新的稳定状态，并在R A 上得到代表空气流量的新的电压输出。即当空气流量变化时，流过铂丝的电流也随之发生变化。将这种变化转化成电压或频率信号输入控制单元，即可测得实际的空气流量，如图2-20所示。
图2-20 热线式空气流量传感器工作原理
4.热丝/膜式空气流量传感器检测
热线式空气流量传感器一般有三线、四线、五线3种，其接脚如图2-21所示。
三线式空气流量传感器3个接脚分别为+ 12 V电源、搭铁和信号线。
四线式多一条控制单元提供的5 V参考电源线，也有的车型是防干扰（屏蔽）线。
五线式比三线式多了进气温度信号和搭铁线。
图2-21 热线式空气流量传感器的接脚
（1）热丝/膜式空气流量传感器检测
热丝/膜式空气流量传感器电路如图2-22所示。
①使用万用表检测：
信号：电压。
频率：高频2~80 kHz。
低频30~50 Hz。
图2-22 热丝/膜式空气流量传感器电路
②示波器检测：大部分车型热线式空气流量传感器的信号是模拟信号，可用数字万用表直流电压挡测量，也可用检测仪器显示直流信号电压，其波形如图2-23所示。
（2）典型汽车空气流量传感器
大众SANTANA 3000汽车采用的是热膜式空气流量传感器，输出信号是数字信号。空气流量传感器连接器上有5个接脚（端子），由电源继电器给空气流量传感器接脚2提供12 V电源，接脚1为进气温度传感器信号线，接脚3、4、5分别为搭铁接脚、5 V电源接脚、信号接脚。热膜式空气流量传感器电路图如图2-24所示。
图2-23 空气流量传感器信号波形
图2-24 热膜式空气流量传感器电路图
①万用表检测。万用表检测见表2-1。
表2-1 大众SANTANA 3000空气流量传感器检测数据标准值
②用解码器读取数据流（表2-2）。要求：发动机水温在80℃以上，无外负荷（空调、大灯、动力转向均不工作）。
表2-2 用解码器读取的数据情况
（3）典型汽车空气流量传感器
车型：通用别克君威车采用的热线型空气流量传感器（图2-25），由于在空气流量传感器内部装置了一个A/D转换器，所以其输出信号是数字频率信号。
图2-25 别克君威空气流量传感器
故障现象：行驶10万km，怠速微抖，加速不良并回火，2 s后才升至3 000r/min，缓加速正常，行驶无力并发“闯”。
维修进度：已做必要保养，更换高压线、火花塞。
①数据测试结果。数据测试结果见表2-3。
表2-3 数据测试结果
②数据流分析。
导致故障：氧传感器电压长时间过高（过浓），急加速不良，缓加速可以。
b.自适应。
c.急加速试验数据见表2-4。
表2-4 急加速试验数据
d.故障原因。
故障原因：空气流量传感器故障。
故障分析：怠速时，由于空气流量传感器信号偏大，混合气过浓，使ECU修正；急加速时，进气信号偏低，使混合气过稀而回火。
e.维修方法：更换新的空气流量传感器。
f.故障验证：更换空气流量传感器后，再次读取发动机怠速时数据流，见表2-5。
表2-5 发动机怠速时数据
热膜式空气流量传感器的工作原理与热线式空气流量传感器类似，都是用惠斯登电桥工作的。所不同的是：热模式不使用铂丝作为热线，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，结构如图2-26所示。
工作原理：在空气质量流量传感器工作时，若无气流通过，加热区域两侧温度梯度呈对称分布，两个测量点温度一致。
当气流单向流过时，由于气流通过中心的加热区时被加热，从而与两侧热膜的热交换情况不同，使流量传感器中的两个传感元件测量点温度发生不同变化，产生温差。温度差随着流量增大而增大。温度差的大小和正负反映了空气质量流的流量和方向。内置的评估电路相应地将温差转化为电压信号输出，如图2-27所示。
热膜式空气质量计检测与热线式空气质量相同。
图2-26 热膜式空气流量传感器
1—控制电路；2—通往发动机；3—热膜；4—进气温度传感器；5—金属网
图2-27 热膜式空气流量传感器原理图