第二章_空气流量计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,授人以鱼不如授人以渔,*,第二章 空气流量传感器的结构、原理与检测,授人以鱼不如授人以渔,第一节 概述,发动机电子控制系统中很重要的一项控制内容就是,最佳空燃比控制,。为达到这样的目的，必须对发动机进气空气流量进行精确测量。,应用范围：,空气流量传感器用于,EFI,系统,。,如何实现最佳空燃比控制？,授人以鱼不如授人以渔,空气流量传感器作用,直接或间接检测进入发动机气缸空气量大小，并将检测结果换成电信号送至,ECU,，,ECU,根据,空气流量信号,是来确定基本喷油量。,授人以鱼不如授人以渔,空气流量计分类,分 类,:,翼,片式空气流量计,（体积）,卡门涡旋式空气流量计,（体积）,热线式空气流量计,（质量）,热膜式空气流量计,（质量）,量芯式空气流量计,（体积）,授人以鱼不如授人以渔,第二节 翼片式空气流量传感器,叶片式空气流量计安装在,空气滤清器,和,节气门,之间。它的作用是检测吸入空气量的多少，并把检测结果转换成电信号。,传统的波许,L,型汽油喷射系统,及一些,中档车型采用这种叶片式空气流量传感器,，如丰田,CAMRY(,佳美,),小轿车、丰田,PREVIA(,大霸王,),小客车、马自达,MPV,多用途汽车等。,这种空气流量计的结构简单，可靠性高；但进气阻力大，响应较慢且体积较大。和热膜式空气流量计相比，测量精度较低，实时响应性较差。,授人以鱼不如授人以渔,翼片式空气流量计,电位计,测量叶片,空气流量,增大时，进气气流对叶片产生的推力增大，推力克服复位弹簧的弹力使,增大,，直到推力与弹力平衡为止。,同时,电位计中的滑臂,与,翼片轴,同轴旋转，使接线插头间的电阻减小，输出电压值,U,S,降低,，电控单元根据空气流量计输入的信号感知空气流量的大小。,V,C,V,S,授人以鱼不如授人以渔,检测进气量的电路,检测进气量的电路有两种，一种是,电压比检测,，即把,U,S,/U,B,的电压比作为空气流量计输出（,U,S,=V,C,V,S,，,U,B,为电源电压），此电压比值随节气门打开而下降，其特点是电源电压变化时，信号,U,S,和,U,B,按比例变化，输出信号,U,S,/U,B,保持不变，,确保空气流量计测量正确。,授人以鱼不如授人以渔,另一种是,电压值检测,，即在,V,C,端加固定电压,+5V,，,U,S,=V,S,V,E2,=V,S,，特点是直接反映进气量的数值，电压,U,S,与进气量成正比，且呈线性关系。,授人以鱼不如授人以渔,翼片式空气流量计的接线端子,翼片式空气流量计有,5,线,与,7,线,两种，,5,线翼片式空气流量计内没在油泵开关，,7,线翼片式空气流量计内装有,油泵开关,。,授人以鱼不如授人以渔,传感器的检测,主要介绍运用,万用表,对传感器进行检测的方法。汽车电子控制系统的传感器电路同样具有与其他电子电路一样的电路特性，即具有自身工作特点的,电压、电阻特性,。例如，在,ECU,线束插接器的各端子上有不同的工作电压；在,ECU,控制的各电路及其传感器和执行元件端子间都具有自身的电阻值。因此，在没有汽车专用,ECU,故障检测仪,时，可以通过万用表测量,ECU,线束插接器各端子（不拆开线束插接器）的工作电压值和各端子之间的电阻值（拆开线束插接器）来诊断,ECU,及其控制电路的故障。,授人以鱼不如授人以渔,传感器的检测,用万用表检测,ECU,及其控制电路故障时，首先必须详细阅读,被测汽车的维修技术资料,。通过阅读资料掌握以下几点内容，汽车发动机,ECU,线束插接器中各端子相连接的传感器的,名称、电路连接图、发动机不同工作状态下各端子标准电压值和各端子之间的标准电阻值,等资料。,授人以鱼不如授人以渔,翼片式空气流量传感器检测,检测方法：,开路检测和在路检测,。,开路检测,主要是在传感器与其他电路断开的情况下，对传感器内部情况进行检测，一般是通过检测有关端子之间的,电阻值或通断,情况来判断。,在路检测,是传感器在工作状态下，通过检测有关端子的电压，对传感器、,ECU,及连接导线进行综合检测。,授人以鱼不如授人以渔,翼片式空气流量计外观检测,外观检测,首先检查,导线与接线器接触是否良好,(,插接传感器时，要关闭点火开关,),再,检查空气流量传感器外壳有无破裂，与进气管连接处有无漏气的现象,，,(,在发动机行驶时，可用纸片帖近空气流量传感器，看有无吸力，若有，则漏气，应加以密封紧固，对裂纹可粘修或更换,),发动机停转后，关闭点火开关,(OFF,位置,),，用,手拔动叶板看其摆动是否平顺，有无卡滞现象,，若有应更换。,授人以鱼不如授人以渔,开路检测,1.,检查电动汽油泵开关性能,用万用表的欧姆档测量,E1-FC,端子之间的电阻值,翼片处于关闭状态时，,E1-FC,端子之间的电阻值为,。,翼片处于开启后的任一位置，,E1-FC,端子之间的电阻值为,0,。,授人以鱼不如授人以渔,2.,检查电位计的性能,（,1,）翼片在任何位置时，,VC-E2,端子之间的电阻值为,200400,。,（,2,）翼片完全关闭状态时，,VS-E2,端子之间的电阻值为,200600,。,（,3,）翼片由完全关闭位置逐渐打开到完全开启位置时，,VS,与,E2,两端子之间的电阻应在,2001200,之间连续变化。,测量翼片式空气流量计信号端子电阻时，还需慢慢转动翼片，观测电阻值有无忽大忽小，或有间断出现电阻很大等不良情况。,授人以鱼不如授人以渔,开路加温检测,所谓的开路加温检测，,就是用加温和制冷剂改变翼片式空气流量计的温度,，同时用万用表测量,THA,端和,E2,端子间在不同温度时的电阻值，和标准值进行比较，判断温度传感器是否损害。,授人以鱼不如授人以渔,在路检测,接通点火开关，但不启动发动机，用万用表检测,ECU,连接器,+B,段与搭铁端是否有电压,。,若,ECU,的供电电压正常，用万用表的,电阻档或者通断档,检测,ECU,连接器端子,E1,和车身搭铁之间的连接导线是否导通。,用手推动翼片处于不同位置，用万用表的,电压档,测量,VS-E2,端子之间的电压值，应符合附录中的规范值。,关闭点火开关，用万用表,电阻档,检测传感器与,ECU,之间的连接导线是否有,短路、短路和接触不良,等现象。,授人以鱼不如授人以渔,丰田,PREVIA(,大霸王,),车,2TZ-FE,发动机用叶片式空气流量传感器的检测,在车检测，开路检测,VBE2,VCE2,VSE2,翼片开启角度,电压,蓄电池电压,授人以鱼不如授人以渔,卡尔曼涡流式空气流量计,定义,：利用流体因附面层的分离而交替产生的一种自然振荡型漩涡原理来测量流体的,速度,，并通过,速度,的测量直接反映空气流量的,流量计,。,卡门旋涡式空气流量计用于丰田凌志,LS400,、三菱、现代等轿车上,授人以鱼不如授人以渔,卡尔曼涡流式空气流量计的测量原理,所谓,卡门旋涡,，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生的两,列旋转方向相反，并交替出现的旋涡,。当满足 时，两列旋涡才是稳定的。,授人以鱼不如授人以渔,对于圆柱体，设单列旋涡产生的频率为,f,，则有：,式中,S,t,斯特劳哈尔数；,d,圆柱体直径，单位为,mm,；,流体流速，单位为,m/s,；,直径比，,= d/D,，,D,为管道直径。,若管道面积为,A,，流体的体积流量,q,v,为,授人以鱼不如授人以渔,于一台具体的卡门旋涡式空气流量计，有如下关系式：,式中,q,v,空气流量；,f,单列旋涡产生的频率；,k,比例常数，它与管道直径，圆柱体直径等有关。,结论：,体积流量与卡门旋涡流量传感器的输出频率成正比。利用这一原理，只要检测卡门旋涡的频率，就可以求出空气流量。,授人以鱼不如授人以渔,光学式卡尔曼涡流式空气流量计结构,涡流式空气流量传感器通常与,空气滤清器外壳,安装成一体，并与进气总管上的节气门体相连接。,授人以鱼不如授人以渔,光学式卡尔曼涡流式空气流量计原理,发动机主通道内设一个,锥形的涡流发生器,，当空气流经进气道时，会在涡流发生器的后部产生有规律的,卡尔曼涡流,，这将导致涡流发生器周围的,压力发生变化,，变化的压力经过导压孔引向金属膜制成的反光镜表面，使反光镜,振动,。,反光镜振动频率,=,涡流的频率,授人以鱼不如授人以渔,电路连接图,为了便于对进气温度进行适时检测，涡流式空气流量传感器内装有,进气温度传感器,。,ECU,根据进气温度信号（,THA,），,对随气温变化的空气密度进行修正,。因此，涡流式流量传感器接线端子上有进气温度信号端子（,THA,）和进气温度传感器接地端子（,E1,）。为保证涡流式空气流量传感器内电路正常工作，通过,ECU,给传感器输入工作电压，其信号端子为,VC,，传感器接地端子为,E2,。涡流式空气流量传感器输出信号端子上常以,“,KS”,符号来表示。,授人以鱼不如授人以渔,超声波式卡尔曼涡流式空气流量传感器,构造,由,超声波信号发生器，超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路,等组成。,在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。,授人以鱼不如授人以渔,工作原理,超声波的传播速度受空气的密度所影响，空气的密度越高则超声波的传播速度就越快，反之越慢。,就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无旋涡变晚而产生相位差 。,授人以鱼不如授人以渔,授人以鱼不如授人以渔,光学式卡尔曼涡流式空气流量计的检测,现仅以,丰田凌志,LS400,型轿车所装配的,IUE,EF,发动机上的反光镜式涡流空气流量传感器,为例，进行传感器单体检测分析。,开路加温检测,用加温和制冷剂,改变进气温度传感器的温度，同时用万用表测量,THA,端和,E2,端子间在不同温度时的电阻值，和标准值进行比较，判断温度传感器是否损害。,授人以鱼不如授人以渔,进气温度传感器端子,点火开关置“,OFF”,，拔下空气流量传感器的导线连接器，用万用表电阻档测量传感器上“,THA”,与“,El”,端子之间的电阻，其标准值如下表所示。如果电阻值不符合标准值，则更换空气流量传感器。,卡门涡旋式空气流量传感器,THA-E,1,端子间的电阻（丰田凌志,LS400,轿车）,端子,标准电阻,(k),温度,(),THA-E,1,10.0,-20,4.0-7.0,0,2.0-3.0,20,0.9-1.3,40,0.4-0.7,60,授人以鱼不如授人以渔,在路检测,首先接通点火开关（,ON,位置），但不启动发动机。检测,ECU,的电源端和搭铁端连接,是否正常。,即导线连接器端子,VC,与,E2,接地端子间的电压，正常值为：,4.5,5.5V,。用万用表测量搭铁端连接情况。是否有接触不良。,授人以鱼不如授人以渔,在路检测,当确定上述电压正常后，便可测量涡流空气流量传感器,输出信号端子,KS,与,接地端子,E2,之间的电压值。测量时，,分为两个步骤，,第一步,是在打开点火开关，发动机不启动时，,KS,与,E2,电压值为：,4,6V,。,第二步,，启动发动机，在怠速状态下（,1000rad/min,），,KS,与,E2,端子之间的电压为脉冲电压，电压值在,2,4V,之间为合适。进气量越大，电压越高。,授人以鱼不如授人以渔,热线式空气流量计,热线式空气流量传感器安装在发动机的,空气滤清器,与,进气总管,之间，其后端为节气门体。,热线式空气流量传感器按其,测量元件（热线）,的安装位置不同，可分为：,主流测量方式的热线式空气流量计,旁通测量方式的热线式空气流量计,授人以鱼不如授人以渔,主流测量方式的热线式空气流量计,取样管,置于主空气通道中央，两端有,防护网,，,白金热线电阻,R,H,（,70,m,）,布置在一个支承环内，其阻值随温度变化，热线支承环前后端分别安装作为,温度补偿的冷线电阻,R,C,和作为,惠斯登电桥臂的精密电阻,R,A,，电桥另外一个臂是安装在控制电路板上的,精密电阻,R,B,。,R,H,、,R,C,、,R,A,、,R,B,共同组成,惠斯登电桥,；电桥的两个对角线分别接控制电路的输入和输出。,授人以鱼不如授人以渔,主流测量方式的热线式空气流量计测量原理,白金热线电阻,R,H,置于进气通道中,空气流经热线时，带走部分热量，使热线温度下降。热线周围通过的空气质量流量越大，则单位时间内的热量损失越大。,单位时间内的热量损失,为,:,指数,n,随热线的形状和雷诺数,Re,而变化，一般可取近似值,0.5,。,A,、,B,与空气的物理性质和热线的形状有关。,授人以鱼不如授人以渔,热线电阻,R,H,通电后，单位时间内产生的热量为：,对某个特定的发动机，进气通道的截面积是定值，,v,代表着质量流量。在热平衡时即单位时间内热量损失与加热量必须相等,授人以鱼不如授人以渔,结论,若维持热线和进气温度差（,T,H,T,C,）不变（如,100,），则,供给热线的电流大小,就是,空气质量流量,的衡量尺度。热线电流是空气流量的单一函数。,授人以鱼不如授人以渔,惠斯登电桥,热线式空气流量传感器通过两个接线端子，分别给控制电脑,ECU,输送,热线电流变化的电压信号和冷线电阻变化的电压信号,（该信号相当于进气温度传感器,THA,信号）。,授人以鱼不如授人以渔,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,。,该空气流量计的工作过程如下,：当空气流量发生变化时，空气带走的热量变化。热线温度发生变化，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，并且在,R,A,上得到代表空气流量的新的电压输出,。,授人以鱼不如授人以渔,工作原理,授人以鱼不如授人以渔,授人以鱼不如授人以渔,传感器连接电路,-,日产千里马,授人以鱼不如授人以渔,传感器热线自清洁电路,由于热线安装在进气管路中，在使用一段时间后，热线表面会受空气中灰尘的沾污，从而引起空气流量传感器输出信号的偏差，使其测量精度降低。为克服此问题，在集成电路中设置了一个,传感器热线自清洁电路,。,发动机转速超过,1500r/min,时，每次关闭发动机时，控制电脑,ECU,便控制着电路给热线输送一,极限电压值,，使热线迅速加热到,1000,左右以清除其上的脏物，从而达到自清洁作用，因此，,在热线式空气流量传感器导线连接器端子中，有一个由,ECU,输入自清洁信号的端子（,F,）,。,授人以鱼不如授人以渔,热线式空气流量传感器连接器有,5,端子和,6,端子,两种。由于热线式空气流量传感器的热线所需,电流较大,，其电源的供给是不通过,ECU,的，而是直接取自于,蓄电池,（当然要通过有关继电器），因此，接线端子中有,蓄电池供电端子（,E,）,，同时也相应地增设了不通过,ECU,内部的,搭铁端子,，用它作为热线加热电路的,搭铁端子（,C,）,。,授人以鱼不如授人以渔,热线式空气流量传感器除上述搭铁端子外，还另有一个搭铁端子是通过,控制电脑,ECU,内部来搭铁,的，它是传感器内部集成电路的搭铁端子（,D,）。,授人以鱼不如授人以渔,A,端子为调整,CO,的可变电阻输出端子（电位计的信号输出端）。,没有安装氧传感器的发动机上，该电位计用于,调整怠速时可燃混合气的空燃比,，从而进一步控制怠速时的,CO,排放浓度。与,怠速混合气调整螺钉,联动，输出高电压，,ECU,便稍为增加喷油量，混合气变浓，怠速较为稳定，但废气中的,CO,含量会有所提高。相反，喷油量则减少。混合气变稀，废气中的,CO,含量有所减少。,授人以鱼不如授人以渔,热膜式空气流量计,授人以鱼不如授人以渔,热膜式空气流量传感器的检测,红旗轿车空气流量传感器的检测,1, 线束的检测,将点火开关断开（,OFF,位置），拆下右前轮下护板，拉出,ECU,插接器的固定锁架，拔下,ECU,插座。用万用表测量：,ECU,插座,14,号端子,与传感器插座,2,号端子,间以及,ECU,插座,26,号端子,与传感器插座,4,号端子,间的电阻值,应小于,1.5,；,ECU,插座,14,号端子,与传感器插座,4,号端子,间以及,ECU,插座,14,号端子,与传感器插座,3,号端子,间的电阻值应为,无穷大,。若与上述规定值不符，应对线束和插接器进行修理或更换。,授人以鱼不如授人以渔,2,供电电压的检测,将点火开关接通（,ON,位置），用万用表测量空气流量传感器插座,3,号端子,与,1,号端子,间的电压，其值应与蓄电池电压一致。若无电压或读数偏差太大，应按照电路图检查排除线路故障。,授人以鱼不如授人以渔,3.,空气流量传感器工作性能的检测将点火开关断开（,OFF,位置）；从进气道上拆下空气流量传感器。在,静态不吹风,的情况下，传感器插头,2,号端子,与,1,号端子,之间的电压应为,0.03V,；,将,450W,电吹风机的出风口紧靠传感器入口，用冷风挡向传感器吹风时，万用表的读数应为,2.30.1V,；,吹风机缓慢向后移动，随其与传感器入口端距离的增大，其电压值逐渐减小；当吹风机距传感器入口端,0.2m,时，电压表的读数应为,1.50.1V,。若测试结果与上述要求不符，应更换空气流量传感器；若符合上述要求，但有故障码,“,18”,或“,19”,存在时，则应检查空气流量传感器的供电和线路。,授人以鱼不如授人以渔,热线式空气流量计的检测,热线式空气流量传感器的检测数据，因车型不同略有差异，但是检测方法基本相同。,开路检测方法,将空气滤清器从车上拆卸下来。,外观检测,检测其护网有无阻塞或破裂，并从出口处查看铂丝热线是否脏污、折断。,授人以鱼不如授人以渔,开路检测,在,关闭点火开关,（,OFF,位）的前提下，拔下空气流量传感器的导线连接器，并拆下空气流量传感器总成，进行单体测量。测量输出信号之前，需在传感器蓄电池电压输入端子,“,E”,与搭铁端子,“,D”,之间加蓄电池电压（蓄电池正极接,E,，负极接,D,），然后按下述步骤测量传感器输出电压值。,授人以鱼不如授人以渔,开路检测,静态检测,蓄电池的,正极与,E,端,相连，,负极与,D,相连，并将万用表至于,10V,直流电压档,，万用表电压档测量端子,B,和,D,之间的电压。其标准电压值为,(,1.60.5)V,。如其电压值不符，则须更换空气流量传感器,授人以鱼不如授人以渔,开路检测,动态检测,保持上述接线方式不变，用电风扇向空气流量计吹入空气，万用表电压档测量端子,B,和,D,之间的电压。其电压值应升到,2-4V,。如其电压值不符，则须更换空气流量传感器,授人以鱼不如授人以渔,在路检测,接通点火开关，不启动发动机，测量插座内,E,端子与,D,端子之间的电压应为,12V,；,如果测量,E,端子和,D,端子之间无电压，而,E,和,C,端子之间电压为,12V,，则说明,D,端子接触不良。,检测自洁电路：,有两种方法。,授人以鱼不如授人以渔,直接观察法,该车自清洁功能信号端子用,“,F”,表示，在不拔下导线连接器的情况下，,拆下空气滤清器和空气流量传感器的防尘网,。启动发动机，并加速到,2500rad/min,以上，之后关闭点火开关（,OFF,位），此时从拆下防尘网的进气通道处观察热线能否,自动烧红,（关闭点火开关,5s,后，热线能加热到,1000,），并持续大约,1s,。如无此现象，,说明空气流量传感器热线自清洁功能有故障,，若“,F”,端子接线良好，则需更换空气流量计。,授人以鱼不如授人以渔,万用表测量法,使发动机冷却液温度升至,60,，发动机转速超过,1500,转每分。用万用表,10V,直流档，将其两个表笔接在,F,和,D,端子之间。关闭点火开关，万用表的指示值应为零并在,5s,后又跳跃上升，,1S,后在回到零。,授人以鱼不如授人以渔,量芯式空气流量传感器,量芯式空气,流量传感器,由叶片式空气流量传感器,改进而成，它具有,进气阻力小,、,计量精度高,和,工作性能可靠,等优点。,它被应用在,日本马自达,929,型,轿车,发动机,上,授人以鱼不如授人以渔,量芯式空气流量传感器的结构,该传感器的结构如图所示。它主要由,量芯,、,电位计,、,进气,温度传感器,和,线束连接器,等组成。它的进气量测量部件是由一个,椭圆球体形量芯,构成，安装在进气道内，并可以沿着进气道移动，也就是,量芯,代替了叶片式传感器的叶片。,授人以鱼不如授人以渔,工作原理,电位计滑动臂的一端与,量芯,连接，另 一端是滑动,触点,，当,量,芯,移动时，触点可以在印制,电路,板的滑动,电阻,上移动。量心式传感器没有,旁通进气道,，也没有,怠速混合气调整螺钉,。而发动机怠速时，混合气的浓度由,电子控制单元,根据,氧传感器,的反馈信号,进行空燃比的调节。,授人以鱼不如授人以渔,量心式空气流量传感器的工作原理是,，发动机,ECU,向空气,流量计,的,Vc,端输人一个不变的,5V,电压，量,芯,在进气气流的推动下向后移动，导致电压输出端,Vs,输出一个可变电压，并把,Vs,输入,ECU,，因进气量与,Vs,变化值成正比，所以可测得进气量大小。,进气温度传感器把进气温度信号也输人,ECU,，用于修正进气量,，,ECU,按最佳比例控制空燃比，使发动机在任何工况下都能正常工作。,授人以鱼不如授人以渔,量芯式空气流量传感器的检测,量心式空气流量传感器的检测，可以按表内容进行，主要检查电阻、电压。如果检查值与规定值相差太大，则应更换传感器。,表,1,量心式空气流量传感的检测,授人以鱼不如授人以渔,本章小结,本章主要讲述了翼片式、卡尔曼涡流式、热线,/,膜式、量芯式空气流量计。,要求掌握以下几点：,安装位置,结构,原理,接线插座中的接线端子的含义和连接,传感器各个信号端子的信号特性,典型车型传感器的检测,授人以鱼不如授人以渔,