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1、v学习目标：学习目标：1.能描述出空气流量传感器的作用、类型及特点；2.说出各类型空气流量传感器的结构与工作原理；3. 正确测试热线、热膜式、空气流量传感器及进气压力传感器并分析测试结果。v一一 任务引入任务引入v二二 任务分析任务分析v三三 相关知识相关知识 v四四 任务实施任务实施v一一 任务引入任务引入 空气流量传感器（或称空气流量计）空气流量传感器（或称空气流量计）一般装在发动机进气管中，用于检测发一般装在发动机进气管中，用于检测发动机的进气量，供动机的进气量，供ECU计算喷油量和点计算喷油量和点火正时。火正时。 该传感器发生故障时，一般会引起该传感器发生故障时，一般会引起喷油量和点火
2、正时失常，从而造成发动喷油量和点火正时失常，从而造成发动机不能正常运转。机不能正常运转。v二二 任务分析任务分析v 空气流量传感器有热线式、热膜式、卡空气流量传感器有热线式、热膜式、卡门涡式和进气压力式等多种形式，早期还有门涡式和进气压力式等多种形式，早期还有翼板式，如图翼板式，如图4-20所示，所产生的信号也有所示，所产生的信号也有电压型和频率型两种。进气温度传感器往往电压型和频率型两种。进气温度传感器往往也设置于该传感器的内部。也设置于该传感器的内部。v三三 相关知识相关知识 1、空气流量传感器的结构与工作原理2、进气压力传感器的结构与工作原理v1、空气流量传感器类型1、叶板式空气流量计叶
3、板式空气流量计2、卡门涡流式空气流量传感器卡门涡流式空气流量传感器3、热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器4、热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器作用：作用：将空气流量转换成电信号送给电控单元，该信号作为决将空气流量转换成电信号送给电控单元，该信号作为决定喷油量的基本信号之一。定喷油量的基本信号之一。1 1）叶板式空气流量计）叶板式空气流量计补偿挡板补偿挡板缓冲室缓冲室弹簧弹簧测量板测量板温温度度传传感感器器旁通气道旁通气道封口封口调节调节螺钉螺钉电位计电位计 测量板打开的角度随进气量大小而变化测量板打开的角度随进气量大小而变化叶片式空气流量计结构图工作原理：工作原理：如图：来自空气滤
4、如图：来自空气滤清器的空气通过空清器的空气通过空气流量计时，空气气流量计时，空气推力使测量板打开推力使测量板打开一个角度，当吸入一个角度，当吸入空气推开测量板的空气推开测量板的里与弹簧变形后的里与弹簧变形后的回位力相平衡时，回位力相平衡时，叶片停止转动。与叶片停止转动。与测量扳同轴转动的测量扳同轴转动的电位计检测出叶片电位计检测出叶片转动的角度，将进转动的角度，将进气量转换成电压信气量转换成电压信号号VS送给送给ECU。2）热线式、热膜式空气流量传感器的结构与工作原理 热线式、热膜式空气流量传感器都是利用热交换原理制成的传感器，如图4-21所示。流过发热元件的气流量越大，气流带走的热量越多，发
5、热元件为维持恒温所需要的加热电流也就越大，反之，加热电流也就越小，因此，该加热电流的大小就反映了气流量的大小。传感器的内部电路只要将该加热电流转变为电压，即可作为传感器的输出信号。2 2）热线式空气流量传感器热线式空气流量传感器原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度 和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂。中的一个臂。控制电路控制电路热膜热膜温度传感器温度传感器防护网防护网A A：集成电路；：集成电路；R RH H：热线电阻：热线电阻R RK K：温度补偿电阻：温度补偿电阻R RA
6、 A：精密电阻：精密电阻 R RB B：电桥电阻：电桥电阻 热线式空气流量传感器的发热元件一般是铂金属丝。有两种结构形式：一种是把热线、热敏电阻和进气温度传感器都放在进气主通路中，称为主流测量式，其结构如图4-23a）所示；另一种是把热线缠在绕线管上，与进气温度传感器一起都放在旁通气路内，称为旁通测量式，其结构如图4-23b）所示。 热膜式空气流量传感器的发热元件是固定在薄树脂上的铂金属膜，其结构如图4-23c）所示。 热线式、热膜式空气流量传感器大多输出电压信号，电压信号的高低反映了进气流量的大小（见图4-21下），个别车型输出频率信号（例如别克汽车），频率的高低反映了进气流量的大小。 热线
7、式空气流量传感器长期使用后，会在热线上积累污物进而影响测量精度，为此，传感器电路中采用了烧净措施，即每当发动机熄火时，ECU都会自动接通传感器内部电路，加热热线，使其温度在1s内升高1000，从而烧毁污物，达到自清洁的目的，完成烧净任务后ECU才会切断电源。热膜式空气流量传感器则不存在这一问题。3）卡门涡式空气流量传感器的结构与工作原理 卡门涡式空气流量传感器广泛应用于凌志（雷卡门涡式空气流量传感器广泛应用于凌志（雷克萨斯）、福特、三菱、现代等高档车型上，它是克萨斯）、福特、三菱、现代等高档车型上，它是利用卡门涡流现象制成的传感器。利用卡门涡流现象制成的传感器。v1 )卡门涡流现象v2)卡门涡
8、式空气流量传感器结构与工作原理v（1）卡门涡流现象 众所周知，当野外架空的电线被风吹时，就会发出“嗡、嗡”的响声，风速越高，声音的频率也越高，这是为什么呢？这是由于气流流过电线后形成旋涡（即涡流）所致。实际上，液体、气体等流体流过物体均会发生这种现象。 在流体中放置一个柱状物体（称为涡流发生器）后，在其下游流体中就会形成两列平行状旋涡，并且左右交替出现，如图4-25所示，该旋涡出现的频率与流体的流速成正比，即流体的流速越大，旋涡出现的频率也越高。这种现象首先被卡门发现，因而称为卡门涡流现象。v（2）卡门涡式空气流量传感器结构与工作原理根据卡门涡流现象，只要能够测量出涡流发生器根据卡门涡流现象，
9、只要能够测量出涡流发生器后旋涡出现的频率后旋涡出现的频率, 就可以测量出流体的流速与流就可以测量出流体的流速与流量。卡门涡式空气流量传感器就是根据这一原理量。卡门涡式空气流量传感器就是根据这一原理制成的，传感器中央设有一个锥状体作为涡流发制成的，传感器中央设有一个锥状体作为涡流发生器，涡流发生器前面设有蜂窝状整流器，以消生器，涡流发生器前面设有蜂窝状整流器，以消除气流中的干扰涡流。根据旋涡频率的检测方式除气流中的干扰涡流。根据旋涡频率的检测方式不同，该传感器又分为光电检测式和超声波检测不同，该传感器又分为光电检测式和超声波检测式两种，如图式两种，如图4-26和图和图4-27所示。所示。v 光电
10、检测方式如图4-28所示，涡流发生器两侧的压力变化通过导压孔引向薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动。反光镜振动时，将发光管投射的光发射给光电管，光电管通过对反光信号的检测，即可求得旋涡的频率。v 超声波检测方式如图4-27所示，在空气流动的垂直方向安装超声波发生器，在其对面安装超声波接收器。v 由超声波发生器发出的超声波因受到卡门涡的影响，达到超声波接收器时发生了相位上的变化，放大电路将该相位变化转化为方波信号，其频率即为卡门涡产生的频率。v 两种卡门涡式空气流量传感器输出的均为方波频率信号（脉冲信号），频率的大小就代表了空气流量的大小。二、进气压力传感器的结构与工作原理 进气压力传感器
11、属于间接测量式空气流量传感器，ECU通过该传感器测量发动机进气歧管内的绝对压力，再结合发动机的转速来计算发动机的进气量。由于其具有工作可靠、尺寸小、成本低等优点，在丰田、本田、大众、通用等许多汽车上都得到了广泛应用。 进气压力传感器种类较多，其信号产生的原理也多种多样，但其外形及结构却大同小异，如图4-29所示，都由电子电路、壳体、进气歧管压力接口、线束连接器等部分组成，所输出的信号有电压型和方波频率型两种，其信号电压（或信号频率）的大小代表了进气歧管内绝对压力的大小。 进气压力传感器一般直接安装在发动机的进气管上，有些车型则装在发动机舱内其他位置，通过真空管与发动机的进气管相连，个别车型则安
12、装在ECU的内部（例如奥迪汽车），并利用真空管将ECU与发动机的进气管相连。半导体压敏电阻式：半导体压敏电阻式：由硅片、集成电路和真空室组成。由硅片、集成电路和真空室组成。原理：原理：压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出 电压变化。电压变化。惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻的仪器。如图所示是一个通用的惠斯通电桥。电阻的仪器。如图所示是一个通用的惠斯通电桥。电阻R1，R2，R3，R4叫做电桥的四个臂，叫做电桥的四个臂，G为检流计，用以检为检流计，用以检查它所在的支路有无电流。当
13、查它所在的支路有无电流。当G无电流通过时，称电桥无电流通过时，称电桥达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系，利用这一关系就可测量电阻。利用这一关系就可测量电阻。v四、四、 任务实施任务实施 1.实训目的2.设备准备3.实训步骤4.实训要求1.实训目的v 掌握热线式、热膜式、卡门涡式、进气压力式空气流量传感器的人工检查方法。v 说明：实际工作中，用汽车故障诊断仪直接读取数据流，可以使以下人工检查大为简化，某些人工检查的步骤可以省略。2.设备准备v 丰田卡罗拉汽车一辆或1ZR-FE 发动机台架一台；日产公爵汽车一辆或相应发动机台架一台；丰
14、田凌志（雷克萨斯）汽车一辆或相应发动机台架一台；切诺基（Cherokee）汽车一辆或相应发动机一台；通用工具一套；万用表一只；吹风机一台；长度约0.3m 的导线两根；发动机舱防护罩一套；“三件套”一套。3.实训步骤v实训项目一、热线式空气流量传感器的检查（丰田卡罗拉车型） 丰田卡罗拉丰田卡罗拉1ZR-FE发动机采用了热线式空气流量计，发动机采用了热线式空气流量计，其电路如图其电路如图4-30所示。所示。1)检查传感器的供电电压检查传感器的供电电压2)检查传感器信号电压检查传感器信号电压3)检查传感器与检查传感器与ECU之间的线路之间的线路4)检查熔断丝检查熔断丝EFI NO15)检查传感器搭铁
15、情况（空气流量传感器信号过大时进检查传感器搭铁情况（空气流量传感器信号过大时进行此步骤）行此步骤）1)检查传感器的供电电压检查传感器的供电电压v 断开传感器连接器，其线束侧连接器断开传感器连接器，其线束侧连接器B2如图如图所示，接通点火开关，用万用表测所示，接通点火开关，用万用表测B2-3车身搭车身搭铁之间的电压，应为铁之间的电压，应为914V，否则，进入步骤，否则，进入步骤（4）。）。2)检查传感器信号电压检查传感器信号电压v 拆下传感器，在传感器连接器端子拆下传感器，在传感器连接器端子+B与端子与端子E2G之间施加蓄电池电压，如图所示，用万用表测端子之间施加蓄电池电压，如图所示，用万用表测
16、端子VG与端子与端子E2G之间的电压，并用吹风机向传感器热线吹风，之间的电压，并用吹风机向传感器热线吹风，测出电压值应为测出电压值应为0.24.9V，风速越高，电压越大，否，风速越高，电压越大，否则，更换传感器。则，更换传感器。3)检查传感器与检查传感器与ECU之间的线路之间的线路v 断开断开ECU连接器，连接器，ECU线束侧连接器如图线束侧连接器如图4-33所示，用万用表测所示，用万用表测B2-5（VG）B31-118之之间、间、B2-4（E2G）B31-116之间的电阻，应小之间的电阻，应小于于1 ；测；测B2-5（VG）或）或B31-118车身搭铁之车身搭铁之间、间、B2-4（E2G）
17、或或B31-116车身搭铁之间车身搭铁之间的电阻，应大于的电阻，应大于10k。v 如果不符合要求，则维修或更换线束或连接如果不符合要求，则维修或更换线束或连接器。器。4)检查熔断丝检查熔断丝EFI NO1v 从发动机舱继电器盒上拆下熔断从发动机舱继电器盒上拆下熔断丝丝EFI NO1，如图，如图4-34所示，用万用所示，用万用表测熔断丝电阻值，应小于表测熔断丝电阻值，应小于1，否则，否则，更换熔断丝。更换熔断丝。v 正常，则维修或更换线束或连接器。正常，则维修或更换线束或连接器。5)检查传感器搭铁情况（空气流量传感器信号过大时检查传感器搭铁情况（空气流量传感器信号过大时进行此步骤）进行此步骤）v 用万用表测传感器线束侧连接器用万用表测传感器线束侧连接器B2-4（E2G）车身搭铁之间的电阻，应小于车身搭铁之间的电阻，应小于1，否则，检查否则，检查B2-4（E2G）与）与ECU线束侧连接器线束侧连接器B31-116之间的导通情况，正常则更换之间的导通情况，正常则更换ECU。