空气流量传感器课件.ppt

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1、(四四)空气流量传感器空气流量传感器功用：功用：v检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输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（入电控单元（ECUECU），以供），以供ECUECU计算确定喷油时间（即喷计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。油量）和点火时间。v进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据。据。类型类型:体积流量型：叶片式、涡流式；体积流量型：叶片式、涡流式；质量流量型：热丝式、热膜式。质量流量型：热丝式、热膜式。1 12 2热丝（膜）式空气流量传感器热丝（膜）式空气流量传感器v热热线线

2、和和热热膜膜式式空空气气流流量量计计属属质质量量式式流流量量计计。这这种种流流量量计计可可避避免免因因海海拔拔高高度度变变化化而而引引起起的的检检测测误误差差，并并且且还还具具有有响响应应速速度度快快、进进气气阻阻力力小小等等特特点点，因因此此热热线线式式空空气气流流量量计计在在高高级级轿轿车车的的电电控控汽汽油油喷喷射射系系统统中中得得到到了广泛的应用了广泛的应用。应用车型：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。3 3v传感器内部套传感器内部套装有一个取样装有一个取样管，取样管

3、中管，取样管中设有一根直径设有一根直径约约7070微米的铂微米的铂金属丝作为发金属丝作为发热元件，并制热元件，并制成成“”“”形张形张紧在取样管内。紧在取样管内。4 4内部组成内部组成5 5a a）旁通测量方式）旁通测量方式 b b）主流测量方式）主流测量方式 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。类型与安装位置类型与安装位置6 6内部电路vRK-RK-温度补偿电阻，负温度补偿电阻，负温度系数的电阻（冷线）温度系数的电阻（冷线）。vRA-RA-精密电阻，该电阻精密电阻，该电阻上的电压降即为传感器上的电压降即为传感器的输出信号电压。的输出信号电压。vRB-RB-电桥

4、电阻，安装在电桥电阻，安装在控制线路板上。控制线路板上。v以上电阻和热丝电阻以上电阻和热丝电阻RHRH共同构成惠斯顿电桥的共同构成惠斯顿电桥的四个臂。四个臂。7 7工作原理可根据发热元件的加热可根据发热元件的加热电流求得空气气流的流量。电流求得空气气流的流量。通过热丝的电流是通过热丝的电流是空气质量流量的单空气质量流量的单一函数，电流与进一函数，电流与进气质量成正比。气质量成正比。信号特征信号特征8 8工作情况工作情况v当空气流经热丝使其冷却时，热丝温度降低，阻值当空气流经热丝使其冷却时，热丝温度降低，阻值减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发减小，电桥电压失去平衡，控制电路将增大供给发

5、热元件的电流。电流增量的大小，取决于发热元件热元件的电流。电流增量的大小，取决于发热元件受到冷却的程度，即取决于流过传感器的空气量。受到冷却的程度，即取决于流过传感器的空气量。v当电桥电流增大时，精密电阻当电桥电流增大时，精密电阻RARA上的电压就会升高，上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号从而将空气流量的变化转换为电压信号UsUs的变化。的变化。信号电压输入信号电压输入ECUECU后，后，ECUECU便可根据信号电压的高低便可根据信号电压的高低计算出空气质量流量的大小。计算出空气质量流量的大小。9 9热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器1010v是热丝式传感器的改进产品，

6、其发热元件采用平面是热丝式传感器的改进产品，其发热元件采用平面形铂金属膜电阻器，形铂金属膜电阻器，增加了发热体的强度，提高了增加了发热体的强度，提高了工作可靠性，且无需加热清洁电路。工作可靠性，且无需加热清洁电路。热膜式空气流量传感器热膜式空气流量传感器1-1-控制电路控制电路 2-2-通往发动机通往发动机 3-3-热膜热膜 4-4-上流温度传上流温度传感器感器 5-5-金属护网金属护网1111桑塔纳桑塔纳2000GSi AJR2000GSi AJR型发动机空气流量传感器（型发动机空气流量传感器（G70G70）的检测）的检测 v检查供电电压检查供电电压1.1.用发光二极管试灯连接用发光二极管试

7、灯连接插头端子插头端子2 2和搭铁点，起和搭铁点，起动发动机，灯应亮。动发动机，灯应亮。2.2.测量空气流量计插头端测量空气流量计插头端子子4 4对发动机搭铁点电压对发动机搭铁点电压约为约为5V5V。v发动机怠速运转，读测发动机怠速运转，读测量数据块显示组量数据块显示组0202，检，检查进气质量。标准值应查进气质量。标准值应为为2.02.04.0g/s4.0g/s。内部电路内部电路1212图图 日产发动机微电脑集中控制系统热线式空气流量计的工作电路日产发动机微电脑集中控制系统热线式空气流量计的工作电路 空气流量计的自洁功能：当发动机停转后，微电脑集中控制装置将热线自动空气流量计的自洁功能：当发

8、动机停转后，微电脑集中控制装置将热线自动加热到加热到1000C1000C，烧掉附着在热线上的灰尘。，烧掉附着在热线上的灰尘。1 1、元件检测：将蓄电池电压加于、元件检测：将蓄电池电压加于D D与与E E间，间，B B与与D D间的电压应在间的电压应在2-4V2-4V；送风通过空气流量；送风通过空气流量计，计，B B与与D D间的电压应在间的电压应在1-1.5V1-1.5V间变化。间变化。2 2、在线检测：、在线检测：(1)(1)接通点火开关，不启动发动机；接通点火开关，不启动发动机；(2)E(2)E与与D D间电压应有间电压应有12V12V；(3)(3)若无电若无电压，测量压，测量E E与与C

9、 C间，若为间，若为12V12V，则，则D D搭铁不良；搭铁不良；(4)(4)测量测量B B与与D D电压，应为电压，应为2-4V2-4V；(5)(5)启动发启动发动机，动机，B B与与D D电压，应为电压，应为1-1.5V1-1.5V。1313热丝（膜）式空气流量传感器信号波形分析热丝（膜）式空气流量传感器信号波形分析v波形检测方法波形检测方法同叶片式空气同叶片式空气流量传感器。流量传感器。v热丝（膜）式热丝（膜）式空气流量传感空气流量传感器信号实测波器信号实测波形如右图所示。形如右图所示。1414波形的含义及相关说明v通常热丝（膜）式空气流量传感器输出信号电压范通常热丝（膜）式空气流量传感

10、器输出信号电压范围是从怠速时超过围是从怠速时超过0.2V0.2V变至节气门全开时超过变至节气门全开时超过4V4V，当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。正常波形正常波形1515v热丝（膜）式空气流量传感器没有任何运动部件，它能快热丝（膜）式空气流量传感器没有任何运动部件，它能快速的对空气流量的变化做出反应。所以当发动机运转时，速的对空气流量的变化做出反应。所以当发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动。波形的幅值看上去在不断地波动。v如果信号波形与上述情况不符如果信号波形与上述情况不符,或空气流量传感器在怠速或空气流量传感器在怠速时输出信号电

11、压太高（应为时输出信号电压太高（应为0.25V0.25V），而节气门全开时输），而节气门全开时输出信号电压又达不到出信号电压又达不到4V4V，则说明空气流量传感器已经损坏。，则说明空气流量传感器已经损坏。v如果在车辆急加速输出信号电压波形上升缓慢，而在车辆如果在车辆急加速输出信号电压波形上升缓慢，而在车辆急减速时输出信号电压波形也下降缓慢，则说明传感器的急减速时输出信号电压波形也下降缓慢，则说明传感器的热丝（膜）脏污。热丝（膜）脏污。1616叶片式空气流量传感器叶片式空气流量传感器1717组成部分：组成部分：v旋转叶片旋转叶片v电位计电位计v进气温度传感器进气温度传感器v接线插座接线插座应用车

12、型：应用车型：博世L型燃油喷射系统、丰田佳美、子弹头大霸王、皇冠2.8等。1818旋转叶片：旋转叶片：在进气通道内有一个可绕在进气通道内有一个可绕轴摆动的旋转叶片（测量片）轴摆动的旋转叶片（测量片）。发动机工作时，进气量愈发动机工作时，进气量愈大，测量片的开启角度也就大，测量片的开启角度也就愈大。愈大。1919电位计：电位计：1-1-空气进口空气进口2-2-油泵触点油泵触点3-3-平衡片平衡片4-4-回位弹簧回位弹簧5-5-电位计电位计6-6-空气出口空气出口 2020v在测量片轴上连着一个电位在测量片轴上连着一个电位计，其滑动臂与测量片同轴计，其滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角同步

13、转动，把测量片开启角度的变化（即进气量的变化）度的变化（即进气量的变化）转换为电阻值的变化。转换为电阻值的变化。2121图图 叶片式空气流量计的电位计叶片式空气流量计的电位计 2222v进气量越大，叶片偏转角度也就越大。进气量越大，叶片偏转角度也就越大。v信号电压上升型（随着进气量的增大信号信号电压上升型（随着进气量的增大信号电压升高），丰田皇冠电压升高），丰田皇冠2.8 5M-E2.8 5M-E、丰田大、丰田大霸王霸王2TZ-FE2TZ-FE发动机。发动机。v和信号电压下降型（随着进气量的增大信和信号电压下降型（随着进气量的增大信号电压降低），如丰田凌志号电压降低），如丰田凌志ES300ES

14、300。2323电动汽油泵开关电动汽油泵开关v当发动机起动运转时，测量片偏转，该开关触点当发动机起动运转时，测量片偏转，该开关触点闭合，电动汽油泵通电运转；闭合，电动汽油泵通电运转；v发动机熄火后，测量片在回转至关闭位置的同时，发动机熄火后，测量片在回转至关闭位置的同时，使电动汽油泵开关断开。使电动汽油泵开关断开。1-1-电动燃油泵开关电动燃油泵开关2-2-可变电阻可变电阻3-3-固定电阻固定电阻4-4-进气温度传感器进气温度传感器2424进气温度传感器v进气温度传感器由负温度系数型热敏电阻进气温度传感器由负温度系数型热敏电阻套装在塑料壳体内构成，安装在主进气道套装在塑料壳体内构成，安装在主进

15、气道的进气口上，电阻两端的引线分别与接线的进气口上，电阻两端的引线分别与接线插座上的搭铁端子插座上的搭铁端子E E2 2和温度信号输出端子和温度信号输出端子THATHA连接。连接。2525接线插座v端子代号标示在插座护套的相应位置上。端子代号标示在插座护套的相应位置上。vTHA-THA-进气温度传感器信号、进气温度传感器信号、V VS S-空气流量传感器输出信号、空气流量传感器输出信号、V VC C-基准电压、基准电压、V VB B-电源电压、电源电压、E E2 2-搭铁、搭铁、F FC C-燃油泵开关、燃油泵开关、E E1 1-搭铁。搭铁。模拟控制系统模拟控制系统 数字控制系统数字控制系统2

16、626叶片式空气流量传感器的检测叶片式空气流量传感器的检测2727叶片式空气流量传感器的故障叶片式空气流量传感器的故障v当其出现故障时，当其出现故障时，ECUECU就接收不到正确的进气量信号来控就接收不到正确的进气量信号来控制喷油量，混合气就会过浓或过稀，从而导致发动机运转制喷油量，混合气就会过浓或过稀，从而导致发动机运转失常。失常。v叶片式空气流量传感器常见故障有叶片总成摆动卡滞、电叶片式空气流量传感器常见故障有叶片总成摆动卡滞、电位计滑动触点磨损而与镀膜电阻接触不良、油泵触点烧蚀位计滑动触点磨损而与镀膜电阻接触不良、油泵触点烧蚀而接触不良等。而接触不良等。2828叶片式空气流量传感器的万用

17、表检测v用万用表测用万用表测量各端子之量各端子之间的电阻值间的电阻值与维修手册与维修手册提供的标准提供的标准电阻值比较电阻值比较进行判断。进行判断。2929叶片式空气流量传感器的检测（丰田PREVIA大霸王2TZ-FE）v其检测方法有就车检测和单件检测两种。其检测方法有就车检测和单件检测两种。3030各端子间的电阻（就车检测）端子端子标准电阻（标准电阻（k k）温度（温度（）VS-E2VS-E20.2-0.600.2-0.60-VC-VC-E2E20.20-0.600.20-0.60-THA-E2THA-E22.00-3.002.00-3.0020200.90-1.300.90-1.30404

18、00.40-0.700.40-0.706060FC-E1FC-E1不定不定-3131各端子间的电阻（单件检测各端子间的电阻（单件检测）端子端子标准电阻（标准电阻（）测量片位置测量片位置FC-E1测量片全关测量片全关0闭测量片开闭测量片开VS-E220-600启全关闭启全关闭20-1200从全关到全开从全关到全开3232叶片式空气流量传感器波形分析v连接好波形测试设备，连接好波形测试设备，探针接信号输出端子，探针接信号输出端子，鳄鱼夹搭铁，关闭所有鳄鱼夹搭铁，关闭所有附属电气设备。附属电气设备。v起动发动机，并使其怠起动发动机，并使其怠速运转，当怠速稳定后，速运转，当怠速稳定后，检查怠速时输出信

19、号电检查怠速时输出信号电压波形，应有类似图中压波形，应有类似图中左段的波形出现。左段的波形出现。3333v从怠速缓加速至节气从怠速缓加速至节气门全开，并持续门全开，并持续2s2s；v再降至怠速运转，并再降至怠速运转，并保持保持2s2s；v再从怠速急加速至节再从怠速急加速至节气门全开，然后再关气门全开，然后再关小节气门回至怠速；小节气门回至怠速；v定住波形，波形如图定住波形，波形如图所示。所示。3434v正常情况下，传感器怠速时输出电压约为正常情况下，传感器怠速时输出电压约为1V1V，节，节气门全开时应超过气门全开时应超过4V4V，急减速时输出电压并不是，急减速时输出电压并不是非常快地从急加速电

20、压回到怠速电压。非常快地从急加速电压回到怠速电压。波形的含义及相关说明3535v在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动造在急加速时波形中的小尖峰是由于叶片过量摆动造成的，控制电控单元正是根据这一点来判定加速加成的，控制电控单元正是根据这一点来判定加速加浓信号的，这不是故障，而是正常波形。浓信号的，这不是故障，而是正常波形。v出现图示的向下的出现图示的向下的毛刺，则表示传感毛刺，则表示传感器中有与搭铁短路器中有与搭铁短路或可变电阻器碳刷或可变电阻器碳刷有间歇性的开路故有间歇性的开路故障，应更换传感器。障，应更换传感器。3636v波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一定的空波形的幅值在气流不变时

21、应保持稳定，一定的空气流量应有相对的输出电压。当输出电压与气流气流量应有相对的输出电压。当输出电压与气流不符时，应更换传感器。不符时，应更换传感器。v若波形中有间断性的毛刺出现，说明传感器可变若波形中有间断性的毛刺出现，说明传感器可变电阻器的碳刷有小的磨损，应更换传感器。电阻器的碳刷有小的磨损，应更换传感器。v若波形中除了最高点和最低点以外，在平稳加速若波形中除了最高点和最低点以外，在平稳加速过程中有波形平台（电压值在某处出现停顿），过程中有波形平台（电压值在某处出现停顿），则说明发动机运转时叶片有间歇性卡滞现象，应则说明发动机运转时叶片有间歇性卡滞现象，应更换传感器。更换传感器。3737卡门

22、涡旋式空气流量传感器应用车型：丰田LS400 1UZ-FE3838卡门涡旋理论v在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该在进气管道正中间设有一流线形或三角形的涡流发生器，当空气流经该涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的涡流发生器时，在其后部的气流中会不断产生一列不对称却十分规则的空气涡流（卡门涡流）。空气涡流（卡门涡流）。v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。时间内涡流的数量就可计算出空气流速和流量。图图8 8 卡尔曼

23、涡流产生的机理卡尔曼涡流产生的机理 流速与卡尔曼涡流流速与卡尔曼涡流频率之间具有如下关系：频率之间具有如下关系：=StV/dSt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)。39394040卡门涡旋式空气流量传感器4141反光镜检出式反光镜检出式卡门涡旋空气流量传感器卡门涡旋空气流量传感器4242图图11 11 光电卡门旋涡式空气流量计的工作原理光电卡门旋涡式空气流量计的工作原理 4343超声波检出式超声波检出式卡门涡旋式空气流量传感器卡门涡旋式空气流量传感器4444 特点：特点：v体积小、质量轻、进气道结构简单、进

24、气阻力小；体积小、质量轻、进气道结构简单、进气阻力小；v因输出的是数字信号，发动机因输出的是数字信号，发动机ECUECU易与处理；易与处理；v属空气体积流量型，需要根据进气压力和进气温属空气体积流量型，需要根据进气压力和进气温度对空气密度进行修正。度对空气密度进行修正。4545卡门涡旋空气流量传感器的检测卡门涡旋空气流量传感器的检测 以以LS400LS400轿车轿车1UZ-FE1UZ-FE发动机用反光镜检出式空气流量发动机用反光镜检出式空气流量传感器为例传感器为例4646万用表检测万用表检测4747电阻检测电阻检测端子端子 标准电阻（标准电阻（k）温度（温度（）THA-E210.0-20.0-

25、204.0-7.002.0-3.0200.9-1.3400.4-0.760电压检测电压检测 端子端子电压（电压（V）条件条件THA-E20.5-3.4怠速、进气温度怠速、进气温度204.5-5.5点火开关点火开关ONKS-E12.0-4.0（脉冲发生）（脉冲发生）怠速怠速VC-E14.5-5.5点火开关点火开关ON4848检测项目检测项目测量条件测量条件 正常电压范围正常电压范围(V)KS-El 流量计插接器，点火开关流量计插接器，点火开关ON 4.55.5 插好流量计插接器，点火开关插好流量计插接器，点火开关ON 2 24 4插好流量计插接器，点火开关插好流量计插接器，点火开关ON 脉冲发生

26、脉冲发生 VC-El 脱开流量计插接器，点火开关脱开流量计插接器，点火开关ON 4.55.5 THAE2 插好流量计插接器，点火开关插好流量计插接器，点火开关ON，进气，进气温度为温度为200C 13 插好流量计捅接器，点火开关插好流量计捅接器，点火开关ON，进气，进气温度为温度为400C 0.51.0 涡流式空气流量计的检测数据涡流式空气流量计的检测数据 4949波形分析5050波形说明波形说明5151v在大多数情况下，波形的振幅应该满在大多数情况下，波形的振幅应该满5V5V，同时也要按照判，同时也要按照判定性尺度一致原则看波形的正确形状、矩形脉冲的拐角及定性尺度一致原则看波形的正确形状、矩形脉冲的拐角及垂直下降沿是否一致。垂直下降沿是否一致。v在稳定的空气流量下传感器产生的频率也应该是稳定的，在稳定的空气流量下传感器产生的频率也应该是稳定的，且无论是什么样的值都应该是一致的。且无论是什么样的值都应该是一致的。5252空气流量传感器的类型。空气流量传感器的类型。不同传感器的检测方法。不同传感器的检测方法。5353