汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)與維修（第2版）課件 3-發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)與檢修-空氣流量傳感器

1單元3發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制系統(tǒng)與檢修2【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知識(shí)目標(biāo)（1）掌握空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理與檢測(cè)技術(shù)要求。（2）掌握進(jìn)氣歧管壓力傳感器的結(jié)構(gòu)原理與檢測(cè)技術(shù)要求。2．能力目標(biāo)（1）掌握空氣流量傳感器的檢測(cè)方法和工作步驟。（2）掌握進(jìn)氣歧管壓力傳感器的檢測(cè)方法和工作步驟。3.1空氣流量傳感器3空氣流量傳感器功用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量大小，并將進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元ECU，以供發(fā)動(dòng)機(jī)ECU計(jì)算確定噴油時(shí)間（即噴油量）和點(diǎn)火時(shí)間。進(jìn)氣量信號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU計(jì)算噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的主要依據(jù)。當(dāng)進(jìn)氣量增加時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷較大，為保證一定濃度的混合氣，噴油量增加。同時(shí)，為防止發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷時(shí)發(fā)生爆燃，推遲點(diǎn)火（點(diǎn)火提前角減小）。當(dāng)空氣量減小時(shí)，噴油量減小，提前點(diǎn)火（點(diǎn)火提前角增加）。4L型進(jìn)氣控制系統(tǒng)D型進(jìn)氣控制系統(tǒng)檢測(cè)進(jìn)入氣缸的空氣流量有直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法兩種。5空氣流量傳感器性能比較

類型性能熱絲式與熱膜式進(jìn)氣歧管壓力式輸出方式模擬輸出/數(shù)字輸出模擬輸出檢測(cè)精度高低響應(yīng)特性優(yōu)良通道阻力很小很小怠速穩(wěn)定性好好進(jìn)氣溫度/大氣壓力修正不需要需要成本中等低綜合評(píng)價(jià)優(yōu)良6

置于空氣通道中的電熱體，由于與空氣之間的熱傳遞，其溫度會(huì)有所下降。空氣流量大，帶走的熱量多，維持電熱體溫度所需的電流大，反之，空氣流量小，所需的電流則小。熱絲（膜）式空氣流量傳感器就是利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系來檢測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣流量的。3.1.1熱絲（膜）式空氣流量傳感器71．熱絲式空氣流量傳感器（1）結(jié)構(gòu)與工作原理熱絲式空氣流量傳感器基本結(jié)構(gòu)主要由殼體、取樣管、感知空氣流量的鉑金屬絲（熱絲）、根據(jù)進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補(bǔ)償電阻（冷絲）以及控制熱絲電流并產(chǎn)生輸出信號(hào)的控制電路板等元件組成。8信號(hào)電壓UM曲線9（2）檢測(cè)方法當(dāng)熱絲式空氣流量傳感器外部電路斷路、短路或者虛接時(shí)，傳感器完全失效，此時(shí)ECU內(nèi)部的自診斷電路會(huì)將故障信息以故障碼的形式存儲(chǔ)在ECU的存儲(chǔ)器中并使儀表板上的故障指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)熱絲式空氣流量傳感器現(xiàn)出自身故障，如熱絲燒斷、熱線臟污、控制電路故障、外殼破裂、防護(hù)網(wǎng)堵塞等，傳感器計(jì)量失準(zhǔn)，不能提供正確的空氣進(jìn)氣流量信號(hào)，故障自診斷系統(tǒng)檢測(cè)不出故障信息，無故障碼存儲(chǔ)。空氣流量傳感器一旦出現(xiàn)以上故障，由于傳感器提供給ECU的進(jìn)氣流量信號(hào)與實(shí)際進(jìn)氣量不符，ECU不能正確控制基本噴油量，使噴油量過大或過小，混合氣過濃或過稀，發(fā)動(dòng)機(jī)常出現(xiàn)怠速發(fā)抖、喘震、加速無力、加速回火、熄火、排放超標(biāo)等故障現(xiàn)象。10

豐田1ZR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)熱絲式空氣流量傳感器連接電路11①檢測(cè)電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器線束插頭B2。接通點(diǎn)火開關(guān)，用萬用表檢測(cè)線束插頭B2端子3（+B）與搭鐵之間的的電壓，正常值應(yīng)為9~14V。否則，檢查傳感器與蓄電池的連接電路，如EFI繼電器、保險(xiǎn)絲等。②檢測(cè)電路導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下傳感器線束插頭B2，用萬用表檢測(cè)線束插頭B2端子4（E2G）與搭鐵之間的電阻，正常值應(yīng)小于1Ω。若電阻值不正常，則拔下ECU線束插頭B31，用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭B2端子4（E2G）與ECU線束插頭B31端子116（E2G）之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)傳感器線束插頭B2端子5（VG）與ECU線束插頭B31端子118（VG）之間的導(dǎo)線電阻，正常值均應(yīng)小于1Ω。若阻值較大，說明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。12③檢測(cè)信號(hào)電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，將傳感器線束插頭B2端子5（VG）的線束刺破，接好萬用表表筆。插上傳感器線束插頭B2和ECU線束插頭B31，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭B2端子5（VG）與搭鐵之間的電壓，電壓值應(yīng)隨著節(jié)氣門開度的增大而增大，正常值為0.2~4.9V。否則，應(yīng)更換空氣流量傳感器。④讀取數(shù)據(jù)流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)到正常溫度。用故障診斷儀進(jìn)行數(shù)據(jù)流讀取，怠速時(shí)空氣流量正常值應(yīng)為0.54~4.33g/s，空載轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)空氣流量正常值應(yīng)為3.33~9.17g/s。如果顯示流量值為0g/s，說明空氣流量傳感器電源電路或信號(hào)電路故障。如果顯示流量值為271.0g/s，說明空氣流量傳感器搭鐵電路故障。出現(xiàn)這兩種情況，均應(yīng)更換空氣流量傳感器。2．熱膜式空氣流量傳感器（1）結(jié)構(gòu)與工作原理熱膜式空氣流量傳感器是熱絲式的改進(jìn)產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和工作原理與熱絲式基本相同，只是其發(fā)熱元件采用的是由鉑金屬薄膜制成的膜片電阻，故稱為熱膜電阻。在傳感器內(nèi)部的進(jìn)氣通道上設(shè)有一個(gè)矩形護(hù)套（相當(dāng)于取樣管），熱膜電阻設(shè)在護(hù)套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上影響檢測(cè)精度，在護(hù)套的空氣入口一側(cè)設(shè)有空氣過濾層，用以過濾空氣中的污物。14（2）檢測(cè)方法與熱絲式空氣流量傳感器一樣，當(dāng)熱膜式空氣流量傳感器外部電路斷路、短路或者虛接時(shí)，傳感器完全失效，此時(shí)ECU內(nèi)部的自診斷電路會(huì)將故障信息以故障碼的形式存儲(chǔ)在ECU的存儲(chǔ)器中并使儀表板上的故障指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)熱膜式空氣流量傳感器現(xiàn)出自身故障，如熱膜破裂、熱膜臟污、控制電路故障、外殼破裂、防護(hù)網(wǎng)堵塞等，傳感器計(jì)量失準(zhǔn)，不能提供正確的空氣進(jìn)氣流量信號(hào)，故障自診斷系統(tǒng)檢測(cè)不出故障信息，無故障碼存儲(chǔ)。此時(shí)，由于傳感器提供給ECU的進(jìn)氣流量信號(hào)與實(shí)際進(jìn)氣量不符，ECU不能正確控制基本噴油量，使噴油量過大或過小，混合氣過濃或過稀，發(fā)動(dòng)機(jī)常出現(xiàn)怠速發(fā)抖、喘震、加速無力、加速回火、熄火、排放超標(biāo)等故障現(xiàn)象。15大眾CEA1.8TSI發(fā)動(dòng)機(jī)熱膜式空氣流量傳感器G70連接電路16①檢測(cè)電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下空氣流量傳感器線束插頭T5r。接通點(diǎn)火開關(guān)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭T5r端子3與接地間的電壓，應(yīng)接近12V蓄電池電壓。如電壓為0，應(yīng)檢查保險(xiǎn)絲SC5與傳感器線束插頭T5r端子3之間的電路有無斷路。②檢測(cè)電路導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下空氣流量傳感器線束插頭T5r和ECU線束插頭T94a，用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭T5r端子1與ECU線束插頭T94a端子23之間的導(dǎo)線電阻，檢測(cè)傳感器線束插頭T5r端子2與ECU線束插頭T94a端子65之間的導(dǎo)線電阻，正常值均應(yīng)小于1Ω。若阻值較大，說明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。17③檢測(cè)信號(hào)電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，將傳感器線束插頭T5r端子1、端子2的線束刺破，接好萬用表表筆。插上空氣流量傳感器線束插頭T5r和ECU線束插頭T94a，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭T5r端子1與端子2之間的電壓，怠速時(shí)信號(hào)電壓應(yīng)為1.5V左右。急加速時(shí)，應(yīng)上升至2.8V左右。若電壓不變化，說明空氣流量傳感器失效，應(yīng)更換。④讀取數(shù)據(jù)流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)到正常溫度。用故障診斷儀進(jìn)行數(shù)據(jù)流讀取，怠速時(shí)空氣流量正常值應(yīng)為2.0~5.0g/s。當(dāng)轉(zhuǎn)速提高到2500r/min時(shí)，空氣流量應(yīng)為7.0g/s左右。18進(jìn)氣歧管壓力傳感器是一種間接檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的傳感器。與直接檢測(cè)進(jìn)氣量的空氣流量傳感器相比，雖然進(jìn)氣歧管壓力傳感器檢測(cè)精度不高，但其進(jìn)氣阻力小，充氣效率高，成本較低，傳感器可安裝在汽車上的任何部位，只需用導(dǎo)壓管將節(jié)氣門至進(jìn)氣歧管之間的進(jìn)氣壓力引入傳感器即可。3.1.2進(jìn)氣歧管壓力傳感器191．結(jié)構(gòu)與工作原理（半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)式）（1）壓阻效應(yīng)

單晶硅材料受到應(yīng)力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化的現(xiàn)象，稱為壓阻效應(yīng)。（2）結(jié)構(gòu)組成壓阻效應(yīng)式進(jìn)氣歧管壓力傳感器主要由硅膜片、真空室、混合集成電路、真空管接頭、線束插頭和殼體組成。20（3）工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，從進(jìn)氣歧管進(jìn)入的進(jìn)氣壓力作用在壓阻效應(yīng)式進(jìn)氣歧管壓力傳感器的硅膜片上，硅膜片就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。在應(yīng)力作用下，應(yīng)變電阻的電阻率就會(huì)發(fā)生變化而引起阻值變化，惠斯頓電橋上電阻值的平衡就被打破。當(dāng)電橋輸入端輸入一定的電壓或電流時(shí)，在電橋的輸出端就可得到變化的信號(hào)電壓或信號(hào)電流。根據(jù)信號(hào)電壓或信號(hào)電流的大小，就可計(jì)算出進(jìn)氣歧管壓力的高低。當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)和輸入的電源電壓Ucc一定時(shí)，信號(hào)電壓U0與作用在圓形硅膜片上的壓力成正此，即壓力越高，則信號(hào)電壓越高。21發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣歧管內(nèi)部的壓力隨進(jìn)氣流量的變化而變化。當(dāng)節(jié)氣門開度增大（即進(jìn)氣流量增大）時(shí)，空氣流通截面增大，氣流速度降低，進(jìn)氣歧管壓力升高，膜片應(yīng)力增大，應(yīng)變電阻阻值的變化量增大，電橋輸出的電壓升高，經(jīng)集成電路進(jìn)行比例放大后，傳感器輸入ECU的信號(hào)電壓升高；當(dāng)節(jié)氣門開度由大變小（即進(jìn)氣流量減?。r(shí)，進(jìn)氣流通截面減小，氣流速度升高，進(jìn)氣歧管壓力降低，膜片應(yīng)力減小，應(yīng)變電阻阻值的變化量減小，電橋輸出電壓降低，經(jīng)過比例放大后，傳感器輸入ECU的信號(hào)電壓降低。進(jìn)氣歧管壓力傳感器輸出信號(hào)電壓曲線222．檢測(cè)方法

當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力傳感器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)、加速不良、怠速不穩(wěn)、間歇性熄火。由于進(jìn)氣歧管壓力傳感器在結(jié)構(gòu)上可靠性很高，一般不會(huì)損壞，因此，傳感器出現(xiàn)故障通常是外部電路故障和ECU故障。外部電路故障是指?jìng)鞲衅魍獠侩娐烦霈F(xiàn)斷路、短路和虛接等，ECU故障主要是ECU內(nèi)部電源電路或者內(nèi)部搭鐵電路出現(xiàn)故障，不能為傳感器提供電源或不能正常接收傳感器的輸入信號(hào)。在檢修中還要特別注意進(jìn)氣歧管壓力傳感器和真空軟管的連接狀態(tài)是否良好。23豐田8A-FE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壓力傳感器與ECU的連接電路24①檢測(cè)電源電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下進(jìn)氣歧管壓力傳感器線束插頭。接通點(diǎn)火開關(guān)，如圖3-19所示，檢測(cè)線束插頭端子3（電源端VC）和端子1（接地端E2）之間的電壓，正常值應(yīng)為4.5~5.5V。否則，檢查傳感器與蓄電池的連接電路，如EFI繼電器、保險(xiǎn)絲等。②檢測(cè)電路導(dǎo)通性。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下ECU線束插頭E5，檢測(cè)ECU線束插頭E5端子1（VC）與傳感器線束插頭端子3（VC）、ECU線束插頭E5端子2（PIM）與傳感器線束插頭端子2（PIM）、ECU線束插頭E5端子9（E2）與傳感器線束插頭端子1（E2）之間電阻，應(yīng)不大于1Ω。若阻值較大，說明該段導(dǎo)線存在虛接或斷路。然后檢查導(dǎo)線相互之間是否短路（不相接的導(dǎo)線間電阻應(yīng)為無窮大）。如果導(dǎo)線有斷路、短路故障，則應(yīng)修復(fù)或更換。25③檢測(cè)信號(hào)電壓。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，將傳感器線束插頭端子2（PIM）、端子1（E2）的線束刺破，接好萬用表表筆。插上傳感器線束插頭和ECU線束插頭E5，接通點(diǎn)火開關(guān)（不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)），用萬用表檢測(cè)傳感器線束插頭端子2（PIM）與端子1（E2）之間在大氣壓力狀態(tài)下的輸出信號(hào)電壓，應(yīng)在3.5~3.8V之間。拆下進(jìn)氣歧管壓力傳感器上與進(jìn)氣歧管相連接的真空軟管，用真空泵向進(jìn)氣歧管壓力傳感器內(nèi)施加真空，從13.3kPa（100mmHg）起，每次遞增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）為止，檢測(cè)在不同真空度下進(jìn)氣歧管壓力傳感器線束插頭端子2（PIM）與端子1（E2）之間的輸出信號(hào)電壓，應(yīng)能隨真空度的增大而不斷下降。將不同真空度下的輸出信號(hào)電壓下降值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，如不符，應(yīng)更換進(jìn)氣歧管壓力傳感器。進(jìn)氣歧管壓力傳感器的真空度與輸出信號(hào)電壓的關(guān)