任務(wù)二 認識空氣流量傳感器

1、南通市工貿(mào)技工學(xué)校理實一體教案首頁授課日期班級12高汽修(2)12高汽修(1)12高汽修(3)課題名稱項目二 認識空氣供給系統(tǒng) 分課題名稱任務(wù)二 認識空氣流量傳感器 課題序號二授課時數(shù)6.5課時分配講課 2 示范 0.5 練習(xí)4教學(xué)目的要求1、了解空氣流量計的作用。2、熟悉空氣流量計的安裝位置。3、了解空氣流量計的類型。4、能理解空氣流量計的工作原理。5、掌握空氣流量計的檢測。教學(xué)重點和難點1、空氣流量計的工作原理、組成及安裝位置。2、空氣流量計的檢測。教學(xué)準備工具、量具儀器設(shè)備萬用表2只、診斷儀2只實訓(xùn)設(shè)備帕薩特或花冠實訓(xùn)臺架各2其他汽油8升、肥皂、紗頭若干授課執(zhí)行情況及分析板書設(shè)計或授課提

2、綱項目二 認識空氣供給系統(tǒng)任務(wù)二 認識空氣流量傳感器一、空氣流量計的作用 檢測發(fā)動機進氣量的大小，并將進氣量信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元（ECU）。 進氣量信號是控制單元計算噴油時間和點火時間的主要依據(jù)。二、安裝位置 一般安裝在空氣濾清器與節(jié)氣門之間的進氣軟管或空氣濾清器外殼的殼體的上方。三、空氣流量計的類型 1、按結(jié)構(gòu)分類翼片式（應(yīng)用在早期車輛上）、卡門渦流式（應(yīng)用在個別車輛上）、熱線式和熱膜式（主流產(chǎn)品）。 2、按檢測流量分類 分為體積型（翼片式、卡門渦流式）和質(zhì)量型（熱線式和熱膜式）3、按輸出信號分類 分為模擬型（翼片式、熱線式和熱膜式）和頻率型（卡門渦流式）四、熱線式空氣流量傳感器的結(jié)

3、構(gòu)與工作原理 1、結(jié)構(gòu)與工作原理 2、“自潔”原理 “自潔”：熄火后控制電路輸出控制電流，使熱線迅速升至1000高溫加熱1s，燒去熱線上的油污，清潔其表面。五、熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理六、翼片式空氣流量計的結(jié)構(gòu)與工作原理七、卡門渦流式空氣流量計的結(jié)構(gòu)與工作原理任務(wù)實施1、任務(wù)要求 通過實訓(xùn)，能描述空氣流量計的組成及工作原理；會識讀空氣流量計電路、會對其進行檢測等。完成工作頁。2、注意事項 嚴格操作規(guī)程、注意操作安全；注意工具和設(shè)備的正確使用。3、操作步驟空氣流量計的認識檢測 （1）開路檢測方法。（2）在路檢測方法。說明理實一體化教案用紙附頁南通市工貿(mào)技工學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、方法和過程附記

4、組織教學(xué)1、 點名，并做好考勤記錄。2、 按學(xué)號或組號安排各組實習(xí)崗位。3、 安全教育1) 一律身穿成套工作服進入實訓(xùn)中心；2) 在進行實習(xí)時禁止進入與該模塊無關(guān)的場所；3） 實習(xí)時要集中精神，不準說嘻笑、打鬧；4） 使用一切車輛、設(shè)備，必須遵守其安全操作規(guī)程，并要愛護使用；5） 嚴禁任何實習(xí)人員起動發(fā)動機引擎和松開手制動；6） 實習(xí)場所、車輛旁、工作臺、教室、通道應(yīng)始終保持整潔，做到文明實習(xí)。教學(xué)階段【復(fù)習(xí)提問】 空氣供給系統(tǒng)有哪些組成、作用？【任務(wù)引入】 電控燃油噴射發(fā)動機對混合氣的要求是非常嚴格的。如果空氣多燃油少（混合氣稀），就會造成發(fā)動機動力性差。如果空氣少燃油多（混合氣濃），就會造

5、成燃油浪費和對大氣的污染。因為混合氣濃，在氣缸中就不能完全燃燒，未燃燒的混合氣就會被排到大氣中，必定會造成空氣污染。所以為了實現(xiàn)混合比的高精度控制，就必須對進入氣缸的空氣量進行精密的計算?！局R儲備】項目二 認識空氣供給系統(tǒng)任務(wù)二 認識空氣流量傳感器 一、空氣流量計的作用 空氣流量傳感器又稱為空氣流量計，是進氣系統(tǒng)中最重要的傳感器，其功用是檢測發(fā)動機進氣量的大小，并將進氣量信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元（ECU），以供ECU計算確定噴油時間（即噴油量）和點火時間，進氣量信號是控制單元計算噴油時間和點火時間的主要依據(jù)。 二、空氣流量計的安裝位置 空氣流量計一般安裝在空氣濾清器與節(jié)氣門之間的進氣軟管

6、或空氣濾清器外殼的殼體的上方，大多數(shù)空氣流量計會有一個5根線的電源插頭。 三、空氣流量計的類型 1、按結(jié)構(gòu)分類 分為翼片式（應(yīng)用在早期車輛上）、卡門渦流式（應(yīng)用在個別車輛上）、熱線式和熱膜式（主流產(chǎn)品） 2、按檢測流量分類 分為體積型（翼片式、卡門渦流式）和質(zhì)量型（熱線式和熱膜式） 3、按輸出信號分類 分為模擬型（翼片式、熱線式和熱膜式）和頻率型（卡門渦流式） 四、熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理 1、結(jié)構(gòu)與工作原理 熱線式空氣流量傳感器的基本結(jié)構(gòu)由感知空氣流量的白金熱線(鉑金屬線)、根據(jù)進氣溫度進行修正的溫度補償電阻(冷線)、控制熱線電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體

7、等元件組成。根據(jù)白金熱線在殼體內(nèi)的安裝部位不同，熱線式空氣流量傳感器分為主流測量、旁通測量方式兩種結(jié)構(gòu)形式。 圖2-2-1 熱線式空氣流量計基本構(gòu)造圖1-防護網(wǎng) 2-采樣管 3-鉑絲熱線 4-鉑薄膜電阻 5-控制線路板 圖2-2-1所示是采用主流測量方式的熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)圖。它兩端有金屬防護網(wǎng)，取樣管置于主空氣通道中央，取樣管由兩個塑料護套和一個熱線支承環(huán)構(gòu)成。熱線線徑為70m的白金絲(RH)，布置在支承環(huán)內(nèi)，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的一個臂(圖2-2-2)。熱線支承環(huán)前端的塑料護套內(nèi)安裝一個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻(RK)，是惠斯頓電橋電路的

8、另一個臂。熱線支承環(huán)后端的塑料護套上粘結(jié)著一只精密電阻(RA)。此電阻能用激光修整，也是惠斯頓電橋的一個臂。該電阻上的電壓降即為熱線式空氣流量傳感器的輸出信號電壓?；菟诡D電橋還有一個臂的電阻RB安裝在控制線路板上。圖2-2-2 熱線式空氣流量計工作原理圖熱線式空氣流量傳感器的工作原理是:熱線溫度由混合集成電路A保持其溫度與吸入空氣溫度相差一定值，當空氣質(zhì)量流量增大時，混合集成電路A使熱線通過的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過熱線RH的電流是空氣質(zhì)量流量的單一函數(shù)，即熱線電流IH隨空氣質(zhì)量流量增大而增大，或隨其減小而減小，一般在50-120mA之間變化。波許LH型汽油噴射系統(tǒng)及一些高檔小

9、轎車采用這種空氣流量傳感器，如別克、日產(chǎn)MAXIMA(千里馬)、沃爾沃等。 2、“自潔”原理 “自潔”：熄火后控制電路輸出控制電流，使熱線迅速升至1000高溫加熱1s，燒去熱線上的油污，清潔其表面。 五、熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理 熱膜式空氣流量計的結(jié)構(gòu)如圖2-2-3和圖2-2-4所示，它的工作原理與熱線式空氣流量計基本相同。熱膜式空氣流量計的主要特點是：發(fā)熱體由熱線改為熱膜，熱膜為固定在薄的樹脂膜上的金屬鉑，或者用厚膜工藝將熱線、冷線、精密電阻鍍在一塊陶瓷片上，有效地降低了制造成本。熱膜式空氣流量計的發(fā)熱體不直接承受空氣流動所產(chǎn)生的作用力，從而提高了發(fā)熱體的強度和工作可靠性，且結(jié)構(gòu)

10、簡單，使用壽命長，不易受塵埃污染。這種流量計的主要缺點是空氣流速不均勻，易影響測量精度。采用這種空氣流量計的車型有上海大眾的桑塔納2000型時代超人、馬自達626等。圖2-2-3 時超熱膜式空氣流量計 圖2-2-4 空氣流量計中的熱膜 六、翼片式空氣流量計的結(jié)構(gòu)與工作原理 翼片式空氣流量計裝在汽油發(fā)動機上，它安裝于空氣濾清器與節(jié)氣門之間，其功能是檢測發(fā)動機的進氣量，并把檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號，再輸入到微機中。該傳感器由空氣流量計與電位計兩部分組成，其結(jié)構(gòu)的剖面圖與示意圖分別如圖2-2-5與圖2-2-6所示。圖2-2-5 翼片式空氣流量計的結(jié)構(gòu)1-來自空氣濾清器的空氣 2-阻尼室 3-翼片閥門 4

11、-至進氣總管 5-怠速調(diào)整螺釘 6-旁通氣道圖2-2-6 翼片式空氣流量計的電位計部分1-空氣流 2-扭簧 3-空氣緩沖室 4-緩沖板 5-外殼 6-ECU 7-油泵 8-流量版 翼片式空氣流量計工作過程。由空氣濾清器吸入的空氣沖向動片，動片轉(zhuǎn)動到進氣量與回位彈簧平衡的位置處停止，也就是說，動片的開度與進氣量成正比。在動片的轉(zhuǎn)動軸上還裝有電位計，電位計的滑動臂與動片同步轉(zhuǎn)動，利用滑動電阻的電壓降把測量片的開度轉(zhuǎn)換成電信號，然后輸入到控制電路中。電位計上設(shè)有燃油泵觸點，當發(fā)動機工作時，動片張開一定角度，燃油泵觸點閉合(ON ) ,燃油泵工作;當發(fā)動機停止時，燃油泵觸點斷開(OFF )，燃油泵停止

12、。 電位計的內(nèi)部電路與輸出特性的一個例子如圖2-2-7所示。空氣流量計與電位計共同將動片的轉(zhuǎn)動狀況變換成電壓來反映出進氣量的多少。進氣量與電壓之間的關(guān)系有兩種，一種是電壓比檢測，另一種是電壓值檢測，如圖2-2-8所示。采用電壓比檢測方式時，因電壓比與進氣量成反比。圖2-2-7 電位計的內(nèi)部電路與輸出特性圖2-2-8 電壓比檢測與電壓值檢測 七、卡門渦流式空氣流量計的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）光學(xué)式卡門渦流傳感器1）光學(xué)式卡門渦流傳感器的結(jié)構(gòu) 它包括渦流發(fā)生器、光電管(發(fā)光二極管和光敏晶體管)組件、反光鏡。凌志400光學(xué)檢測式卡門渦流式空氣流量計如圖2-2-9所示。圖2-2-9 凌志400光學(xué)檢測式卡

13、門渦流式空氣流量計2）光學(xué)式卡門渦流傳感器的工作原理 圖2-2-10 光學(xué)式卡門渦流傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理1-反光鏡 2-發(fā)光二極管 3-光敏晶體管 4-渦流發(fā)生器 5-導(dǎo)壓孔如圖2-2-10所示,當空氣流經(jīng)進氣道時，會在渦流發(fā)生器的后部產(chǎn)生有規(guī)律的卡門渦流，從而導(dǎo)致渦流發(fā)生器周圍的空氣壓力發(fā)生變化，變化的壓力經(jīng)導(dǎo)壓孔引向金屬膜制成的反光鏡，使反光鏡產(chǎn)生振動。其振動頻率與渦流發(fā)生的頻率相等，而渦流發(fā)生頻率與空氣流速(發(fā)動機負荷)成正比；反光鏡再將發(fā)光二極管投射的光反射給光敏晶體管，通過光敏晶體管檢測渦流發(fā)生的頻率，并向ECU輸送0V或5V交替變化的方波信號，ECU則根據(jù)此信號確定發(fā)動機的進氣量

14、。光學(xué)式卡門渦流傳感器的信號是5V方波信號，其頻率變化與進氣量成正比，進氣量多則信號頻率高；反之，進氣量少則信號頻率低。它的方波信號KS如圖2-2-11和圖2-2-12所示。 圖2-2-11 光學(xué)式卡門渦流傳感器的檢測圖 圖2-2-12 光學(xué)式卡門渦流傳感器信號波形由于光學(xué)式卡門渦流傳感器的信號頻率變化快，要精確地觀察該信號，需要使用示波器或帶有頻率測試功能的數(shù)字萬用表。早期豐田凌志LS400型轎車和皇冠3.0型轎車采用了光學(xué)式卡門渦流傳感器，由于光學(xué)式卡門渦流傳感器容易臟污，現(xiàn)已很少采用。（2）超聲波卡門渦流傳感器所謂超聲波，是指頻率高于20kHz，人耳聽不到的機械波。它的方向性好，穿透力強

15、，遇到雜質(zhì)或物體分界面會產(chǎn)生顯著的反射。利用這些物理性質(zhì)，可把一些非電量轉(zhuǎn)換成聲學(xué)參數(shù)，通過壓電元件轉(zhuǎn)換成電量。日本三菱公司率先采用超聲波卡門渦流傳感器，并安裝在多款車上。中國長風獵豹吉普車和韓國現(xiàn)代轎車也采用了超聲波卡門渦流傳感器。超聲波卡門渦流傳感器如圖2-2-13所示。圖2-2-13 超聲波卡門渦流傳感器1）超聲波卡門渦流傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理在三角渦流產(chǎn)生柱上游側(cè)壁上裝有超聲波發(fā)生器，它可以發(fā)射固定頻率的超聲波。在發(fā)射器的對面則裝有超聲波接收器，如圖2-2-14所示。圖2-2-14 超聲波檢測工作原理1-渦流產(chǎn)生柱 2-超聲波發(fā)射器 3-卡門渦流 4-超聲接受器 5-進氣通道超聲波卡門

16、渦流式空氣流量計的工作原理見圖2-2-15。在卡門渦流發(fā)生器下游管路兩側(cè)相對安裝超聲波發(fā)射探頭和接收探頭。在沒有卡門渦流的情況下，接收到的超聲波為穩(wěn)定的信號；有卡門渦流發(fā)生時，超聲波在氣流中的傳播受到卡門渦流信號的影響，使接收到的超聲波成為一個個與渦流數(shù)對應(yīng)的脈沖信號，其頻率等于卡門渦流釋放的頻率，反映了氣流速度。此脈沖信號經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成矩形脈沖數(shù)字信號，計算機對這個矩形脈沖計數(shù)，便可得知空氣流量。圖2-2-15 超聲波卡門渦流式空氣流量計工作原理任務(wù)實施（按教學(xué)難易程度確定時間）1、 任務(wù)準備 桑塔納2000整車或發(fā)動機試驗臺架一臺、各系統(tǒng)實物零件或解剖零件若干、AJR發(fā)動機教學(xué)掛圖、常用

17、工具一套、實習(xí)報告。2、 任務(wù)要求 通過實訓(xùn)，能描述空氣流量計的工作原理及安裝位置；會識讀空氣流量計電路圖、會對其進行檢測等。完成實習(xí)報告。3、 注意事項 嚴格操作規(guī)程、注意操作安全；注意工具和設(shè)備的正確使用。4、 操作步驟 空氣流量計的認識 對照具體檢測流程看懂電路圖（圖2-2-16），識別各端子（圖2-2-17）的含義。圖2-2-16 空氣流量計電路圖 圖2-2-17 空氣流量計傳感器插頭端子1的含義： 端子2的含義： 端子3的含義： 端子4的含義： 端子5的含義： 檢測 若有條件的可在實車上進行檢測。 （1）開路檢測方法 拆卸方法。清除空氣流量傳感器外部的塵垢，拔下線束插頭，拆下與空氣流

18、量傳感器相連的空氣濾清器。將空氣流量傳感器出口處空氣軟管上的卡箍松開，并卸下空氣流量傳感器的固定螺栓。將空氣流量傳感器從發(fā)動機上小心取下。 外觀檢查。對拆下的空氣流量傳感器進行外觀檢查，檢查其護網(wǎng)有無堵塞或破裂，并從進口處查看鉑金熱線是否臟污、折斷。 靜態(tài)檢查。將蓄電池正極與空氣流量傳感器插座內(nèi)的E端子連接，負極與插座內(nèi)的D端子相連，并將萬用表置于10V直流電壓擋，兩表筆測量插座的B、D兩端子間的電壓，其值應(yīng)為1.6±0.5V。如果測得值與規(guī)定值不符，應(yīng)更換或修理空氣流量傳感器。 動態(tài)檢查。保持上述接線狀態(tài)不變，用電風扇向空氣流量傳感器進口吹入空氣的同時，用萬用表的電壓擋測量B、D端

19、子間的電壓，其值應(yīng)為24V。如測得值與規(guī)定不符，就換裝新的空氣流量傳感器。 安裝方法。將檢修后的空氣流量傳感器放回，并用螺栓固緊。將空氣軟管連接在空氣流量傳感器出口上，并鎖緊卡箍。裝回空氣濾清器，并將線束插頭對準接插孔插在插座上。 （2）在路檢測方法 接通點火開關(guān)，不啟動發(fā)動機。測量插座內(nèi)E與D端子間的電壓，其值應(yīng)為12V左右。 如果E與D間無與電壓，再測量E與C之間的電壓，若其值為12V，則說明D端搭鐵不良，應(yīng)檢查D與ECCS之間的導(dǎo)線或ECCS的搭鐵線是否良好。 測量B與D之間電壓，其值應(yīng)為1.6±0.5V。啟動發(fā)動機，測量B、D之間電壓，其值應(yīng)在24V之間變化。 檢查自潔電路，

20、其方法有二：直觀法和萬用表測量法。 直觀法的具體步驟如下： a、啟動發(fā)動機，并使其以2500r/min； b、使發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，拆下空氣濾清器和空氣流量傳感器進口處的管道； c、關(guān)閉點火開關(guān)，從空氣流量傳感器進口部位查看流量傳感器內(nèi)的鉑金熱線是否在熄滅5s內(nèi)被加熱至發(fā)出紅光，并持續(xù)1s時間。 萬用表測量法的具體步驟如下； a、使發(fā)動機水溫上升至60以上，發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過1500r/min； b、用萬用表10VDC擋，將其兩表筆接在插座的F與D之間； c、關(guān)閉點火開關(guān)，萬用表上的示值電壓應(yīng)回零并在5s后又跳躍上升，1s后再回零。 如檢測或直觀檢查結(jié)果與上述要求不符，且進一步檢查微電腦與空氣流量傳感器連接導(dǎo)線均無問題的話，可試換一只新的空氣流量傳感器。5、分組訓(xùn)練、教師巡回指導(dǎo) 示范后學(xué)生輪流進行操作，學(xué)生操作時教師通過提問了解學(xué)生的感受，從而指導(dǎo)學(xué)生正確的操作。四、結(jié)束指導(dǎo)1、課題結(jié)束前用5分鐘進行小結(jié)，做好講評工作，表揚各方面做得比較好的同學(xué)，指出存在的問題。通過講評，使學(xué)生以后的操作進一步提高。2、整理、清潔教學(xué)設(shè)備和工具。3、列隊清點人數(shù)，清潔場地。五、教學(xué)小結(jié)項目二 認識空氣供給系統(tǒng)任務(wù)二 認識空氣流量傳感器一、空氣流量計的作用 檢測發(fā)動機進氣量的大小，并將進氣量信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單