汽车发动机电控技术与维修（第2版）课件 3-发动机进气控制系统与检修-空气流量传感器

1单元3发动机进气控制系统与检修2【学习目标】1．知识目标（1）掌握空气流量传感器的结构原理与检测技术要求。（2）掌握进气歧管压力传感器的结构原理与检测技术要求。2．能力目标（1）掌握空气流量传感器的检测方法和工作步骤。（2）掌握进气歧管压力传感器的检测方法和工作步骤。3.1空气流量传感器3空气流量传感器功用是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发动机电子控制单元ECU，以供发动机ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间。进气量信号是发动机ECU计算喷油时间和点火时间的主要依据。当进气量增加时，发动机负荷较大，为保证一定浓度的混合气，喷油量增加。同时，为防止发动机大负荷时发生爆燃，推迟点火（点火提前角减小）。当空气量减小时，喷油量减小，提前点火（点火提前角增加）。4L型进气控制系统D型进气控制系统检测进入气缸的空气流量有直接检测法和间接检测法两种。5空气流量传感器性能比较

类型性能热丝式与热膜式进气歧管压力式输出方式模拟输出/数字输出模拟输出检测精度高低响应特性优良通道阻力很小很小怠速稳定性好好进气温度/大气压力修正不需要需要成本中等低综合评价优良6

置于空气通道中的电热体，由于与空气之间的热传递，其温度会有所下降。空气流量大，带走的热量多，维持电热体温度所需的电流大，反之，空气流量小，所需的电流则小。热丝（膜）式空气流量传感器就是利用这种对应关系来检测进入发动机气缸的空气流量的。3.1.1热丝（膜）式空气流量传感器71．热丝式空气流量传感器（1）结构与工作原理热丝式空气流量传感器基本结构主要由壳体、取样管、感知空气流量的铂金属丝（热丝）、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷丝）以及控制热丝电流并产生输出信号的控制电路板等元件组成。8信号电压UM曲线9（2）检测方法当热丝式空气流量传感器外部电路断路、短路或者虚接时，传感器完全失效，此时ECU内部的自诊断电路会将故障信息以故障码的形式存储在ECU的存储器中并使仪表板上的故障指示灯点亮。当热丝式空气流量传感器现出自身故障，如热丝烧断、热线脏污、控制电路故障、外壳破裂、防护网堵塞等，传感器计量失准，不能提供正确的空气进气流量信号，故障自诊断系统检测不出故障信息，无故障码存储。空气流量传感器一旦出现以上故障，由于传感器提供给ECU的进气流量信号与实际进气量不符，ECU不能正确控制基本喷油量，使喷油量过大或过小，混合气过浓或过稀，发动机常出现怠速发抖、喘震、加速无力、加速回火、熄火、排放超标等故障现象。10

丰田1ZR-FE发动机热丝式空气流量传感器连接电路11①检测电源电压。关闭点火开关，拔下传感器线束插头B2。接通点火开关，用万用表检测线束插头B2端子3（+B）与搭铁之间的的电压，正常值应为9~14V。否则，检查传感器与蓄电池的连接电路，如EFI继电器、保险丝等。②检测电路导通性。关闭点火开关，拔下传感器线束插头B2，用万用表检测线束插头B2端子4（E2G）与搭铁之间的电阻，正常值应小于1Ω。若电阻值不正常，则拔下ECU线束插头B31，用万用表检测传感器线束插头B2端子4（E2G）与ECU线束插头B31端子116（E2G）之间的导线电阻，检测传感器线束插头B2端子5（VG）与ECU线束插头B31端子118（VG）之间的导线电阻，正常值均应小于1Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应修复或更换。12③检测信号电压。关闭点火开关，将传感器线束插头B2端子5（VG）的线束刺破，接好万用表表笔。插上传感器线束插头B2和ECU线束插头B31，起动发动机，用万用表检测传感器线束插头B2端子5（VG）与搭铁之间的电压，电压值应随着节气门开度的增大而增大，正常值为0.2~4.9V。否则，应更换空气流量传感器。④读取数据流。将故障诊断仪连接到诊断座上，起动发动机并怠速运转到正常温度。用故障诊断仪进行数据流读取，怠速时空气流量正常值应为0.54~4.33g/s，空载转速为2000r/min时空气流量正常值应为3.33~9.17g/s。如果显示流量值为0g/s，说明空气流量传感器电源电路或信号电路故障。如果显示流量值为271.0g/s，说明空气流量传感器搭铁电路故障。出现这两种情况，均应更换空气流量传感器。2．热膜式空气流量传感器（1）结构与工作原理热膜式空气流量传感器是热丝式的改进产品，其结构和工作原理与热丝式基本相同，只是其发热元件采用的是由铂金属薄膜制成的膜片电阻，故称为热膜电阻。在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套（相当于取样管），热膜电阻设在护套中。为了防止污物沉积到热膜电阻上影响检测精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。14（2）检测方法与热丝式空气流量传感器一样，当热膜式空气流量传感器外部电路断路、短路或者虚接时，传感器完全失效，此时ECU内部的自诊断电路会将故障信息以故障码的形式存储在ECU的存储器中并使仪表板上的故障指示灯点亮。当热膜式空气流量传感器现出自身故障，如热膜破裂、热膜脏污、控制电路故障、外壳破裂、防护网堵塞等，传感器计量失准，不能提供正确的空气进气流量信号，故障自诊断系统检测不出故障信息，无故障码存储。此时，由于传感器提供给ECU的进气流量信号与实际进气量不符，ECU不能正确控制基本喷油量，使喷油量过大或过小，混合气过浓或过稀，发动机常出现怠速发抖、喘震、加速无力、加速回火、熄火、排放超标等故障现象。15大众CEA1.8TSI发动机热膜式空气流量传感器G70连接电路16①检测电源电压。关闭点火开关，拔下空气流量传感器线束插头T5r。接通点火开关，起动发动机，用万用表检测传感器线束插头T5r端子3与接地间的电压，应接近12V蓄电池电压。如电压为0，应检查保险丝SC5与传感器线束插头T5r端子3之间的电路有无断路。②检测电路导通性。关闭点火开关，拔下空气流量传感器线束插头T5r和ECU线束插头T94a，用万用表检测传感器线束插头T5r端子1与ECU线束插头T94a端子23之间的导线电阻，检测传感器线束插头T5r端子2与ECU线束插头T94a端子65之间的导线电阻，正常值均应小于1Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应修复或更换。17③检测信号电压。关闭点火开关，将传感器线束插头T5r端子1、端子2的线束刺破，接好万用表表笔。插上空气流量传感器线束插头T5r和ECU线束插头T94a，起动发动机，用万用表检测传感器线束插头T5r端子1与端子2之间的电压，怠速时信号电压应为1.5V左右。急加速时，应上升至2.8V左右。若电压不变化，说明空气流量传感器失效，应更换。④读取数据流。将故障诊断仪连接到诊断座上，起动发动机并怠速运转到正常温度。用故障诊断仪进行数据流读取，怠速时空气流量正常值应为2.0~5.0g/s。当转速提高到2500r/min时，空气流量应为7.0g/s左右。18进气歧管压力传感器是一种间接检测发动机进气量的传感器。与直接检测进气量的空气流量传感器相比，虽然进气歧管压力传感器检测精度不高，但其进气阻力小，充气效率高，成本较低，传感器可安装在汽车上的任何部位，只需用导压管将节气门至进气歧管之间的进气压力引入传感器即可。3.1.2进气歧管压力传感器191．结构与工作原理（半导体压阻效应式）（1）压阻效应

单晶硅材料受到应力作用后，其电阻率发生明显变化的现象，称为压阻效应。（2）结构组成压阻效应式进气歧管压力传感器主要由硅膜片、真空室、混合集成电路、真空管接头、线束插头和壳体组成。20（3）工作原理发动机工作时，从进气歧管进入的进气压力作用在压阻效应式进气歧管压力传感器的硅膜片上，硅膜片就会产生应力变形。在应力作用下，应变电阻的电阻率就会发生变化而引起阻值变化，惠斯顿电桥上电阻值的平衡就被打破。当电桥输入端输入一定的电压或电流时，在电桥的输出端就可得到变化的信号电压或信号电流。根据信号电压或信号电流的大小，就可计算出进气歧管压力的高低。当传感器结构和输入的电源电压Ucc一定时，信号电压U0与作用在圆形硅膜片上的压力成正此，即压力越高，则信号电压越高。21发动机工作时，进气歧管内部的压力随进气流量的变化而变化。当节气门开度增大（即进气流量增大）时，空气流通截面增大，气流速度降低，进气歧管压力升高，膜片应力增大，应变电阻阻值的变化量增大，电桥输出的电压升高，经集成电路进行比例放大后，传感器输入ECU的信号电压升高；当节气门开度由大变小（即进气流量减小）时，进气流通截面减小，气流速度升高，进气歧管压力降低，膜片应力减小，应变电阻阻值的变化量减小，电桥输出电压降低，经过比例放大后，传感器输入ECU的信号电压降低。进气歧管压力传感器输出信号电压曲线222．检测方法

当进气歧管压力传感器出现故障时，会导致发动机无法起动、加速不良、怠速不稳、间歇性熄火。由于进气歧管压力传感器在结构上可靠性很高，一般不会损坏，因此，传感器出现故障通常是外部电路故障和ECU故障。外部电路故障是指传感器外部电路出现断路、短路和虚接等，ECU故障主要是ECU内部电源电路或者内部搭铁电路出现故障，不能为传感器提供电源或不能正常接收传感器的输入信号。在检修中还要特别注意进气歧管压力传感器和真空软管的连接状态是否良好。23丰田8A-FE发动机进气歧管压力传感器与ECU的连接电路24①检测电源电压。关闭点火开关，拔下进气歧管压力传感器线束插头。接通点火开关，如图3-19所示，检测线束插头端子3（电源端VC）和端子1（接地端E2）之间的电压，正常值应为4.5~5.5V。否则，检查传感器与蓄电池的连接电路，如EFI继电器、保险丝等。②检测电路导通性。关闭点火开关，拔下ECU线束插头E5，检测ECU线束插头E5端子1（VC）与传感器线束插头端子3（VC）、ECU线束插头E5端子2（PIM）与传感器线束插头端子2（PIM）、ECU线束插头E5端子9（E2）与传感器线束插头端子1（E2）之间电阻，应不大于1Ω。若阻值较大，说明该段导线存在虚接或断路。然后检查导线相互之间是否短路（不相接的导线间电阻应为无穷大）。如果导线有断路、短路故障，则应修复或更换。25③检测信号电压。关闭点火开关，将传感器线束插头端子2（PIM）、端子1（E2）的线束刺破，接好万用表表笔。插上传感器线束插头和ECU线束插头E5，接通点火开关（不起动发动机），用万用表检测传感器线束插头端子2（PIM）与端子1（E2）之间在大气压力状态下的输出信号电压，应在3.5~3.8V之间。拆下进气歧管压力传感器上与进气歧管相连接的真空软管，用真空泵向进气歧管压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）为止，检测在不同真空度下进气歧管压力传感器线束插头端子2（PIM）与端子1（E2）之间的输出信号电压，应能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下的输出信号电压下降值与标准值相比较，如不符，应更换进气歧管压力传感器。进气歧管压力传感器的真空度与输出信号电压的关