汽車發(fā)動機電控技術與維修（第2版）課件 3-發(fā)動機進氣控制系統與檢修-空氣流量傳感器

1單元3發(fā)動機進氣控制系統與檢修2【學習目標】1．知識目標（1）掌握空氣流量傳感器的結構原理與檢測技術要求。（2）掌握進氣歧管壓力傳感器的結構原理與檢測技術要求。2．能力目標（1）掌握空氣流量傳感器的檢測方法和工作步驟。（2）掌握進氣歧管壓力傳感器的檢測方法和工作步驟。3.1空氣流量傳感器3空氣流量傳感器功用是檢測發(fā)動機進氣量大小，并將進氣量信息轉換成電信號輸入發(fā)動機電子控制單元ECU，以供發(fā)動機ECU計算確定噴油時間（即噴油量）和點火時間。進氣量信號是發(fā)動機ECU計算噴油時間和點火時間的主要依據。當進氣量增加時，發(fā)動機負荷較大，為保證一定濃度的混合氣，噴油量增加。同時，為防止發(fā)動機大負荷時發(fā)生爆燃，推遲點火（點火提前角減?。?。當空氣量減小時，噴油量減小，提前點火（點火提前角增加）。4L型進氣控制系統D型進氣控制系統檢測進入氣缸的空氣流量有直接檢測法和間接檢測法兩種。5空氣流量傳感器性能比較

類型性能熱絲式與熱膜式進氣歧管壓力式輸出方式模擬輸出/數字輸出模擬輸出檢測精度高低響應特性優(yōu)良通道阻力很小很小怠速穩(wěn)定性好好進氣溫度/大氣壓力修正不需要需要成本中等低綜合評價優(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應關系來檢測進入發(fā)動機氣缸的空氣流量的。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）結構與工作原理熱絲式空氣流量傳感器基本結構主要由殼體、取樣管、感知空氣流量的鉑金屬絲（熱絲）、根據進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷絲）以及控制熱絲電流并產生輸出信號的控制電路板等元件組成。8信號電壓UM曲線9（2）檢測方法當熱絲式空氣流量傳感器外部電路斷路、短路或者虛接時，傳感器完全失效，此時ECU內部的自診斷電路會將故障信息以故障碼的形式存儲在ECU的存儲器中并使儀表板上的故障指示燈點亮。當熱絲式空氣流量傳感器現出自身故障，如熱絲燒斷、熱線臟污、控制電路故障、外殼破裂、防護網堵塞等，傳感器計量失準，不能提供正確的空氣進氣流量信號，故障自診斷系統檢測不出故障信息，無故障碼存儲?？諝饬髁總鞲衅饕坏┏霈F以上故障，由于傳感器提供給ECU的進氣流量信號與實際進氣量不符，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)動機常出現怠速發(fā)抖、喘震、加速無力、加速回火、熄火、排放超標等故障現象。10

豐田1ZR-FE發(fā)動機熱絲式空氣流量傳感器連接電路11①檢測電源電壓。關閉點火開關，拔下傳感器線束插頭B2。接通點火開關，用萬用表檢測線束插頭B2端子3（+B）與搭鐵之間的的電壓，正常值應為9~14V。否則，檢查傳感器與蓄電池的連接電路，如EFI繼電器、保險絲等。②檢測電路導通性。關閉點火開關，拔下傳感器線束插頭B2，用萬用表檢測線束插頭B2端子4（E2G）與搭鐵之間的電阻，正常值應小于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）之間的導線電阻，檢測傳感器線束插頭B2端子5（VG）與ECU線束插頭B31端子118（VG）之間的導線電阻，正常值均應小于1Ω。若阻值較大，說明該段導線存在虛接或斷路。然后檢查導線相互之間是否短路（不相接的導線間電阻應為無窮大）。如果導線有斷路、短路故障，則應修復或更換。12③檢測信號電壓。關閉點火開關，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，起動發(fā)動機，用萬用表檢測傳感器線束插頭B2端子5（VG）與搭鐵之間的電壓，電壓值應隨著節(jié)氣門開度的增大而增大，正常值為0.2~4.9V。否則，應更換空氣流量傳感器。④讀取數據流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動發(fā)動機并怠速運轉到正常溫度。用故障診斷儀進行數據流讀取，怠速時空氣流量正常值應為0.54~4.33g/s，空載轉速為2000r/min時空氣流量正常值應為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。出現這兩種情況，均應更換空氣流量傳感器。2．熱膜式空氣流量傳感器（1）結構與工作原理熱膜式空氣流量傳感器是熱絲式的改進產品，其結構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。在傳感器內部的進氣通道上設有一個矩形護套（相當于取樣管），熱膜電阻設在護套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上影響檢測精度，在護套的空氣入口一側設有空氣過濾層，用以過濾空氣中的污物。14（2）檢測方法與熱絲式空氣流量傳感器一樣，當熱膜式空氣流量傳感器外部電路斷路、短路或者虛接時，傳感器完全失效，此時ECU內部的自診斷電路會將故障信息以故障碼的形式存儲在ECU的存儲器中并使儀表板上的故障指示燈點亮。當熱膜式空氣流量傳感器現出自身故障，如熱膜破裂、熱膜臟污、控制電路故障、外殼破裂、防護網堵塞等，傳感器計量失準，不能提供正確的空氣進氣流量信號，故障自診斷系統檢測不出故障信息，無故障碼存儲。此時，由于傳感器提供給ECU的進氣流量信號與實際進氣量不符，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)動機常出現怠速發(fā)抖、喘震、加速無力、加速回火、熄火、排放超標等故障現象。15大眾CEA1.8TSI發(fā)動機熱膜式空氣流量傳感器G70連接電路16①檢測電源電壓。關閉點火開關，拔下空氣流量傳感器線束插頭T5r。接通點火開關，起動發(fā)動機，用萬用表檢測傳感器線束插頭T5r端子3與接地間的電壓，應接近12V蓄電池電壓。如電壓為0，應檢查保險絲SC5與傳感器線束插頭T5r端子3之間的電路有無斷路。②檢測電路導通性。關閉點火開關，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之間的導線電阻，檢測傳感器線束插頭T5r端子2與ECU線束插頭T94a端子65之間的導線電阻，正常值均應小于1Ω。若阻值較大，說明該段導線存在虛接或斷路。然后檢查導線相互之間是否短路（不相接的導線間電阻應為無窮大）。如果導線有斷路、短路故障，則應修復或更換。17③檢測信號電壓。關閉點火開關，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，起動發(fā)動機，用萬用表檢測傳感器線束插頭T5r端子1與端子2之間的電壓，怠速時信號電壓應為1.5V左右。急加速時，應上升至2.8V左右。若電壓不變化，說明空氣流量傳感器失效，應更換。④讀取數據流。將故障診斷儀連接到診斷座上，起動發(fā)動機并怠速運轉到正常溫度。用故障診斷儀進行數據流讀取，怠速時空氣流量正常值應為2.0~5.0g/s。當轉速提高到2500r/min時，空氣流量應為7.0g/s左右。18進氣歧管壓力傳感器是一種間接檢測發(fā)動機進氣量的傳感器。與直接檢測進氣量的空氣流量傳感器相比，雖然進氣歧管壓力傳感器檢測精度不高，但其進氣阻力小，充氣效率高，成本較低，傳感器可安裝在汽車上的任何部位，只需用導壓管將節(jié)氣門至進氣歧管之間的進氣壓力引入傳感器即可。3.1.2進氣歧管壓力傳感器191．結構與工作原理（半導體壓阻效應式）（1）壓阻效應

單晶硅材料受到應力作用后，其電阻率發(fā)生明顯變化的現象，稱為壓阻效應。（2）結構組成壓阻效應式進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)動機工作時，從進氣歧管進入的進氣壓力作用在壓阻效應式進氣歧管壓力傳感器的硅膜片上，硅膜片就會產生應力變形。在應力作用下，應變電阻的電阻率就會發(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。當電橋輸入端輸入一定的電壓或電流時，在電橋的輸出端就可得到變化的信號電壓或信號電流。根據信號電壓或信號電流的大小，就可計算出進氣歧管壓力的高低。當傳感器結構和輸入的電源電壓Ucc一定時，信號電壓U0與作用在圓形硅膜片上的壓力成正此，即壓力越高，則信號電壓越高。21發(fā)動機工作時，進氣歧管內部的壓力隨進氣流量的變化而變化。當節(jié)氣門開度增大（即進氣流量增大）時，空氣流通截面增大，氣流速度降低，進氣歧管壓力升高，膜片應力增大，應變電阻阻值的變化量增大，電橋輸出的電壓升高，經集成電路進行比例放大后，傳感器輸入ECU的信號電壓升高；當節(jié)氣門開度由大變?。催M氣流量減?。r，進氣流通截面減小，氣流速度升高，進氣歧管壓力降低，膜片應力減小，應變電阻阻值的變化量減小，電橋輸出電壓降低，經過比例放大后，傳感器輸入ECU的信號電壓降低。進氣歧管壓力傳感器輸出信號電壓曲線222．檢測方法

當進氣歧管壓力傳感器出現故障時，會導致發(fā)動機無法起動、加速不良、怠速不穩(wěn)、間歇性熄火。由于進氣歧管壓力傳感器在結構上可靠性很高，一般不會損壞，因此，傳感器出現故障通常是外部電路故障和ECU故障。外部電路故障是指傳感器外部電路出現斷路、短路和虛接等，ECU故障主要是ECU內部電源電路或者內部搭鐵電路出現故障，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。在檢修中還要特別注意進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)動機進氣歧管壓力傳感器與ECU的連接電路24①檢測電源電壓。關閉點火開關，拔下進氣歧管壓力傳感器線束插頭。接通點火開關，如圖3-19所示，檢測線束插頭端子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、保險絲等。②檢測電路導通性。關閉點火開關，拔下ECU線束插頭E5，檢測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，應不大于1Ω。若阻值較大，說明該段導線存在虛接或斷路。然后檢查導線相互之間是否短路（不相接的導線間電阻應為無窮大）。如果導線有斷路、短路故障，則應修復或更換。25③檢測信號電壓。關閉點火開關，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，接通點火開關（不起動發(fā)動機），用萬用表檢測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)下的輸出信號電壓，應在3.5~3.8V之間。拆下進氣歧管壓力傳感器上與進氣歧管相連接的真空軟管，用真空泵向進氣歧管壓力傳感器內施加真空，從13.3kPa（100mmHg）起，每次遞增13.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kpa（500mmHg）為止，檢測在不同真空度下進氣歧管壓力傳感器線束插頭端子2（PIM）與端子1（E2）之間的輸出信號電壓，應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電壓下降值與標準值相比較，如不符，應更換進氣歧管壓力傳感器。進氣歧管壓力傳感器的真空度與輸出信號電壓的關