《进气流量传感器电路检修》学习手册

1、进气流量传感器电路检修学习手册学习情境2 燃油供给不良故障诊断学习单元2.3 进气流量传感器电路检修 学时：2学习目标1能通过与客户交流、查阅相关维修技术资料等方式获取车辆信息。2能根据故障症状制定检修计划，选择诊断设备。3能使用万用表、故障诊断仪、示波器等仪器对进气流量传感器电路进行检测并判断故障点。4能正确修复进气流量传感器电路并进行修复质量检查。5能根据环保要求，正确处理对环境和人体有害的辅料、废气液体和损坏零部件。客户任务工具媒体企业案例：进气流量传感器脏污。车辆信息：桑塔纳2000GSi型轿车，装备AJR发动机，采用博世M3.8.2电喷系统，1999年出厂。故障症状：发动机急加速回火

2、、行驶无力。参考资料：学习手册、教学课件、教学录像、演示录像、企业案例、维修资料、设备手册、任务工单、测试习题仪器设备：发动机、万用表、示波器、故障诊断仪知识要求技能要求学习拓展理解进气流量传感器作用、类型、结构、原理、特性；正确读识进气流量传感器电路图。掌握万用表、示波器、故障诊断仪的正确使用；掌握进气流量传感器电路故障分析方法；掌握进气流量传感器电路的检修方法。能够自主学习掌握卡门涡流式进气流量传感器、叶片式进气流量传感器的检修。知识要求2.3.1作用发动机要根据进气量确定喷油量和点火时刻，这就要求发动机能够精确检测进气量。大多数发动机采用进气流量传感器检测进气流量，转化为电信号，送至发动

3、机PCM，ECU据此计算进气量。进气流量增大，进气量增大，喷油增多，点火提前角减小。它是计算进气量、确定喷油量和点火时刻的主控参数。进气流量传感器的外观如图2-3-1所示，安装位置如图2-3-2所示，安装在滤清器和节气门体之间的进气管道上。图2-3-1 进气流量传感器外观图2-3-2 进气流量传感器安装位置2.3.2类型按结构不同分为热线式进气流量传感器、热膜式进气流量传感器、卡门涡旋式进气流量传感器和叶片式进气流量传感器，进气流量传感器信号有模拟信号和数字信号两种。现在普遍采用的是热线式进气流量传感器和热膜式进气流量传感器,下面重点学习这两种传感器。2.3.3热线式进气流量传感器的结构热线式

4、进气流量传感器的结构如图2-3-3所示，主要由铂金热线电阻（又称热线）、温度补偿电阻(又称冷线)、控制回路等元件组成。铂金热线电阻线径为70um，安装在进气管道中，是感知进气流量的敏感元件，属于正温度系数电阻。温度补偿电阻安装在进气管道中检测进气温度，补偿进气温度对检测进气流量的影响。控制回路是一集成电路，控制热线电阻的电流并输出进气流量信号。根据热线电阻的安装部位不同，热线式进气流量传感器分为主流测量式和旁通测量式两种结构形式，主流测量式将铂金热线电阻和温度补偿电阻装于进气道中央部位，旁通测量式将铂金热线电阻和温度补偿电阻安装在旁通气道上。（a）主流测量式 （b）旁通测量式图2-3-3 热线

5、式进气流量传感器的结构2.3.4热线式进气流量传感器的工作原理热线式进气流量传感器的工作原理如图2-3-4所示，热线电阻(RH)、温度补偿电阻 (RK)，精密电阻(RA) 、电桥电阻(RB) 构成惠斯顿电桥电路的四个臂。精密电阻(RA)安装在进气道内，能用激光修整，其电压降即为热线式进气流量传感器的输出信号电压。电桥电阻(RB)安装在控制回路中，在最后调试实验中用激光修整，以便在预定的进气流量下调整进气流量的输出特性。根据热平衡原理，当热线表面温度与空气温度差值恒定时，空气的质量流量与热线电流大小成单一函数关系。控制电路通过惠斯通电桥平衡原理，控制热线电流大小来保持上述恒定温差（一般热线温度比

6、进气温度高100 左右）。当进气流量增大时，铂丝热线电阻H 温度降低，电阻减小，改变了电桥的电压平衡，电桥中有电流流过，集成电路控制增大H中的加热电流，以维持热线温度与进气温度之差恒定，精密电阻(RA)输出信号电压U增大。同时H 温度升高，电阻增大，直至电桥再次平衡。因此可以利用加热电流检测进气流量，加热电流的变化经精密电阻(RA)换算为电压信号， ECU根据此信号检测进气流量。别克君威LB8和LW9发动机热线式进气流量传感器的电路图如图2-3-5所示。图2-3-4 热线式进气流量传感器的工作原理图2-3-5 别克君威LB8和LW9发动机热线式进气流量传感器的电路图2.3.5热线式进气流量传感

7、器的特性热线式进气流量传感器的输出特性如图2-3-6所示，一定的进气流量对应一定的信号电压，信号电压随进气流量的增大而增大。图2-3-6 热线式进气流量传感器的输出特性有一些热线式进气流量传感器（例如别克君威LB8和LW9发动机）输出数字信号，信号频率反映进气流量的大小。该传感器的工作原理如图2-3-7所示，其输出特性如图2-3-8所示。输出信号频率随进气流量的增大而增大。图2-3-7 数字信号热线式进气流量传感器的工作原理图2-3-8 数字信号热线式进气流量传感器的输出特性2.3.6热线式进气流量传感器的自洁功能热线式进气流量传感器的热线容易脏污，热线脏污后导致进气流量检测不准确。所以热线式

8、进气流量传感器都设置了自洁功能，当发动机热机，转速超过一定值（一般为1500r/min）时，断开点火开关，控制电路发出控制电流，使热线升至1000 以上，加热约1s，烧掉热线上的脏污。热线式进气流量传感器具有进气阻力小，响应速度快，测量准确等优点。其缺点是由于热线很细，热丝易损坏、易污染。2.3.7热膜式进气流量传感器热膜式进气流量传感器的结构如图2-3-9所示，其结构和原理同热丝式基本相同，只是将铂丝改为铂膜，将铂膜固定在薄的树脂上。增加了强度，热膜不易损坏，提高了工作可靠性，不易脏污，无需自洁，应用广泛。国产桑塔纳2000GSi型轿车、捷达GT和GTX、帕萨特B5 2.8L型轿车

9、和别克2007林荫大道轿车等都采用了热膜式进气流量传感器。控制电路热膜温度传感器防护网图2-3-9 热膜式进气流量传感器的结构重要提示：进气流量传感器的信号有何特点？如何测取进气流量传感器的信号？如何评价进气流量传感器性能？当进气管道漏气时，进气流量传感器检测的进气流量是否准确？2.3.8进气流量传感器的故障分析如果进气流量传感器故障，就不能准确检测进气量，引起混合气过浓或过稀，点火提前角过大或过小，发动机出现明显的故障症状，如表2-3-1所示。表2-3-1 进气流量传感器常见故障进气流量传感器常见故障发动机可能症状ECU的诊断传感器脏污.不同控制系统，ECU的诊断功能不同，当传感器故障时，发

10、动机的症状不同。一般发动机会出现：1.起动困难2.怠速抖动3.加速无力4.油耗增大5.排放超标，CO含量高当传感器信号超出规定范围，或与其他信号不一致时，即与进气压力信号、节气门位置信号、发动机转速信号、进气温度不一致，ECU检测到进气流量传感器故障，存储故障码，采用替代值。此时发动机的故障症状轻微。当传感器信号不准确，PCM检测不到进气流量传感器故障，不存储故障码，不采用替代值。此时发动机的故障症状较为严重。传感器损坏.传感器线路断路、短路或虚接.连接器连接不良.节气门后方真空泄漏。PCM故障技能要求2.3.9进气流量传感器的检修1.进气流量传感器电路分析不同车型，规定的检修方法不同，应以维

11、修手册为准。下面以桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机采用的热膜式进气流量传感器为例，说明进气流量传感器的检修方法。其电路图和连接器如图2-3-10所示。电路参数如表2-3-2所示。（a）电路图 （b）连接器图2-3-10 桑塔纳AJR发动机热膜式进气流量传感器的电路图表2-3-2 桑塔纳AJR发动机进气流量传感器电路参数电路电路功能电路状态性能参数传感器端子“2”线路12V电源线发动机运行。“2”与搭铁间的电压应为电源电压。传感器端子“4”线路5V电源线点火开关置“ON”。“4”与搭铁间的电压应为5V左右。传感器端子“3”线路搭铁线断开连接器，点火开关置“OFF”。连接器插头“3”与搭铁间

12、的电阻应小于0.5。传感器端子“5”线路信号线发动机运行。“5”与搭铁间的信号电压在发动机怠速时约为1.5V，并随进气流量的增大而增大，急加速时应达到3.54.5V。2.进气流量传感器诊断程序发动机怠速运转，读测量数据块显示组02，检查进气流量。标准值应为2.04.0g/s，并随进气流量的增大而增大。如果进气流量传感器信号电压与规定不一致，说明进气流量传感器电路有故障，应检查进气流量传感器及其电路。进气流量传感器电路的检测程序如图2-3-11所示。否是目测是否有真空泄露，电路连接是否良好排除故障否否是否是否是传感器搭铁电路故障, 进一步检查线路和ECU检测传感器信号电压，是否正常传感器电路良好

13、断开连接器，检测传感器搭铁电路，是否良好断开连接器，检测传感器供电电路，是否正常传感器供电电路故障，进一步检查线路和ECU检查并更换传感器，发动机是否正常检查并更换ECU传感器故障是图2-3-11 进气流量传感器电路的检测程序3.进气流量传感器诊断方法万用表检测进气流量传感器及其电路的方法如表2-3-3所示。表2-3-3 进气流量传感器及其电路诊断方法检测项目检测方法传感器信号电压V保持连接器连接良好，发动机运行，测量端子“5”与搭铁间的电压，应与规定相符。传感器12V供电电路V断开连接器，运行发动机，测量插座端子“2”与搭铁间的电压，应与规定相符。传感器5V供电电路V断开连接器，点火开关置“

14、ON”，测量插座端子“4”与搭铁点间的电压，应与规定相符。传感器搭铁电路断开连接器，点火开关置“OFF”, 测量插座端子“3”与搭铁点间的电阻，应与规定相符。传感器线路断开连接器，点火开关置“OFF”,分别测量ECU插座端子“11”、“12”、“13” 与传感器插座端子“4”、“3”、“5”间的电阻，应小于0.5。4.进气流量传感器的波形分析（1）测试方法连接好波形测试设备。关闭所有附属电气设备、起动发动机，怠速运转，当怠速稳定后测量怠速时信号电压。做缓加速试验，将发动机转速从怠速缓中速加至节气门全开，再将发动机急减速至怠速运转。做急加速试验，将发动机转速从怠速急速加至节气门全开，再将发动机急

15、减速至怠速运转。定住波形，模拟信号热线（热膜）式进气流量传感器信号波形如图2-3-12所示，数字信号热线（热膜）式进气流量传感器信号波形如图2-3-13所示。图2-3-12 模拟信号热线式进气流量传感器的信号波形图2-3-13 数字信号热线式进气流量传感器的信号波形（2）波形说明参考维修资料进行波形分析：一看大小：即看对应一定进气流量的信号电压或频率。通常热线（热膜）式进气流量传感器输出信号电压范围是从怠速时超过0.2V变至节气门全开时超过4V，当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。不同的车型输出电压将有很大的差异，应以维修资料为准。如果信号波形与上述情况不符，则说明进气流量传感器电路有

16、故障；二看变化：即看传感器信号电压或频率随进气流量变化的趋势。传感器信号电压应随进气流量变化快速做出反应，如果在车辆急加速时传感器信号电压波形上升缓慢，在车辆急减速时传感器信号电压波形下降缓慢，则说明进气流量传感器脏污。三看形状：看其波形是否有杂波或间断点等奇异变化，数字信号每一周期的信号一致性是否好。加速时波形的杂波是在低进气真空之下各缸进气口上的空气气流脉动产生的，发动机ECU中的超级处理电路读入后会清除这些信号，所以这些杂波对进气流量的检测没有影响。重要提示：检查电路时，首先直观检查熔丝、易熔线和接线端子的状况，在排除这些部位的故障后再用万用表进行检查。在测量传感器动态信号时，应连接连接

17、器，按要求运转发动机；在测量静态的电源电压时，应断开连接器，点火开关置于“ON”；在测量元件或电路电阻时，应断开连接器，将所测元件或电路与其它电路断开，点火开关应置于“OFF”。当将连接器断开测量时，注意区分与元件连接的部分称为连接器的插座（有插孔端）；另一部分与线束连接的称为插头（有插针端）。在测量时，应弄清楚要检测哪一部分电路，应测量插座还是插头。在检测中可以使用不同方法人为改变进气流量传感器的空气流量，以检测其信号电压变化。5进气流量传感器的更换进气流量传感器的更换方法如图2-3-14所示，更换步骤如下：图2-3-14 进气流量传感器的更换方法（1）断开蓄电池负极电缆。（2）断开进气温度

18、传感器电气连接器。（3）断开进气流量传感器电气连接器。（4）从进气流量传感器和节气门体上拆卸进气管。（5）从空气滤清器壳体上拆卸进气流量传感器。（6）按照相反顺序安装进气流量传感器。学习拓展1.卡门涡流式进气流量传感器在流体中放置一扰流体，当流体流过时，在下游流体中将产生涡流，涡流频率与流体流速成正比，如果测得涡流频率，即知流体流速，进而计算出体积流量。这种现象是卡门发现的，所以称为卡门涡流原理。利用卡门涡流原理制成卡门涡流式进气流量传感器，该流量计检测空气的体积流量，需要对大气温度和大气压力进行修正。卡门涡流式进气流量传感器输出数字信号，信号频率反映进气流量。根据检测涡流频率的方法不同有卡门

19、涡流光电式和卡门涡流声波式两种。（1）卡门涡流光电式进气流量传感器卡门涡流光电式进气流量传感器的结构如图2-3-15所示，当空气流经涡流发生器时，其后产生涡流，导致空气压力发生变化，变化的压力经导压孔作用于金属膜制成的反光镜，反光镜产生振动，反光镜再将发光二极管的光反射给光敏晶体管，使流量计输出数字信号，信号频率随进气流量的增大而增大，ECU根据此数字信号的频率检测进气流量，输出特性如图2-3-16所示。凌志LS400汽车采用的卡门涡流光电式进气流量传感器的控制电路如图2-3-17所示。图2-3-15 卡门涡流光电式进气流量传感器的结构图2-3-16 卡门涡流光电式进气流量传感器的输出特性图2

20、-3-17 凌志LS400卡门涡流光电式进气流量传感器的控制电路（2）卡门涡流超声波式进气流量传感器卡门涡流超声波式进气流量传感器的结构如图2-3-18所示，在进气流的垂直方向安装超声波信号发生器，在其对面安装超声波接收器。当有进气产生涡流时，导致空气密度发生变化，从信号发生器发出的超声波因空气密度的变化引起波长的变化，超声波接收器接收到与涡流频率对应的疏密变化的超声波，再经整形放大器电路输出矩形波数字信号。进气流量增大，涡流频率增大，输出信号频率增大，ECU根据此数字信号的频率检测进气流量。三菱公司的卡门涡流超声波式进气流量传感器的控制电路如图2-3-19所示。图2-3-18 卡门涡流超声波

21、式进气流量传感器的结构图2-3-19 三菱公司卡门涡流超声波式进气流量传感器的控制电路卡门涡流式进气流量传感器是响应最快的一种流量传感器，同时具有检测精度高，体积小，重量轻，进气阻力小等优点。缺点是成本高，只有少数中高档轿车采用，如三菱和凌志的某些发动机。由于卡门涡流光电式进气流量传感器容易脏污，现已很少采用。2.叶片式进气流量传感器叶片式进气流量传感器的结构如图2-3-20所示，当有进气时，进气气流作用在流量板上，使流量板连同缓冲板、电位计滑动触头一起转动，同时受到回位弹簧的作用，气流力矩与回位弹簧力矩平衡时，流量板保持一定开度。进气流量越大，流量板开度越大，电位计输出信号电压越大（或越小），ECU根据此模拟信号的电压大小检测进气流量。丰田PREVIA大霸王2TZ-FE发动机叶片式进气流量传感器的工作原理如图2-3-21所示。由于叶片式进气流量传感器内部有机械运