空氣流量傳感器的檢測


    空氣流量傳感器是測定吸入發(fā)動(dòng)機的空氣流量的傳感器。電子控制汽油噴射發(fā)動(dòng)機為了在各種運轉工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發(fā)動(dòng)機的空氣量，以此作為ECU計算(控制)噴油量的主要依據。如果空氣流量傳感器或線(xiàn)路出現故障，ECU得不到正確的進(jìn)氣量信號，就不能正常地進(jìn)行噴油量的控制，將造成混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，使發(fā)動(dòng)機運轉不正常。

    電子控制汽油噴射系統的空氣流量傳感器有多種型式，目前常見(jiàn)的空氣流量傳感器按其結構型式可分為葉片(翼板)式、量芯式、熱線(xiàn)式、熱膜式、卡門(mén)渦旋式等幾種。

    一、葉片式空氣流量傳感器的結構、工作原理及檢測

    1、葉片式空氣流量傳感器結構及工作原理

    傳統的波許L型汽油噴射系統及一些中檔車(chē)型采用這種葉片式空氣流量傳感器，如豐田CAMRY(佳美)小轎車(chē)、豐田PREVIA(大霸王)小客車(chē)、馬自達MPV多用途汽車(chē)等。其結構如圖 1所示，由空氣流量計和電位計兩部分組成?？諝饬髁坑嬙谶M(jìn)氣通道內有一個(gè)可繞軸擺動(dòng)的旋轉翼片(測量片)，如圖 2所示，作用在軸上的卷簧可使測量片關(guān)閉進(jìn)氣通路。發(fā)動(dòng)機工作時(shí)，進(jìn)氣氣流經(jīng)過(guò)空氣流量計推動(dòng)測量片偏轉，使其開(kāi)啟。測量片開(kāi)啟角度的大小取決于進(jìn)氣氣流對測量片的推力與測量片軸上卷簧彈力的平衡狀況。進(jìn)氣量的大小由駕駛員操縱節氣門(mén)來(lái)改變。進(jìn)氣量愈大，氣流對測量片的推力愈大，測量片的開(kāi)啟角度也就愈大。在測量片軸上連著(zhù)一個(gè)電位計，如圖 3所示。電位計的滑動(dòng)臂與測量片同軸同步轉動(dòng)，把測量片開(kāi)啟角度的變化(即進(jìn)氣量的變化)轉換為電阻值的變化。電位計通過(guò)導線(xiàn)、連接器與ECU連接。ECU根據電位計電阻的變化量或作用在其上的電壓的變化量，測得發(fā)動(dòng)機的進(jìn)氣量，如圖 4所示。

    在葉片式空氣流量傳感器內，通常還有一電動(dòng)汽油泵開(kāi)關(guān)，如圖 5所示。當發(fā)動(dòng)機起動(dòng)運轉時(shí)，測量片偏轉，該開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)汽油泵通電運轉；發(fā)動(dòng)機熄火后，測量片在回轉至關(guān)閉位置的同時(shí)，使電動(dòng)汽油泵開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。此時(shí)，即使點(diǎn)火開(kāi)關(guān)處于開(kāi)啟位置，電動(dòng)汽油泵也不工作。

    流量傳感器內還有一個(gè)進(jìn)氣溫度傳感器，用于測量進(jìn)氣溫度，為進(jìn)氣量作溫度補償。

    葉片式空氣流量傳感器導線(xiàn)連接器一般有7個(gè)端子，如圖 5中的39、36、6、9、8、7、27。但也有將電位計內部的電動(dòng)汽油泵控制觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)取消后，變?yōu)?個(gè)端子的。圖 6示出了日產(chǎn)和豐田車(chē)用葉片式空氣流量傳感器導線(xiàn)連接器端子的“標記”。其端子“標記”一般標注在連接器的護套上。

    2、葉片式空氣流量傳感器的檢測

    （1）豐田車(chē)葉片式空氣流量傳感器的檢測

    圖 7所示為豐田PREVIA(大霸王)車(chē)2TZ-FE發(fā)動(dòng)機用葉片式空氣流量傳感器電路原理圖。其檢測方法有就車(chē)檢測和單件檢測兩種。
 

    A、就車(chē)檢測

    點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置“OFF”，拔下該流量傳感器導線(xiàn)連接器，用萬(wàn)用表Ω檔測量連接器內各端子間的電阻。其電阻值應符合表 1所示；如不符，則應更換空氣流量傳感器。

表 1 葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻（豐田PREVIA車(chē)）

端子 標準電阻(kΩ) 溫度(℃) 
VS-E2 0.2-0.60 - 
VC-E2 0.20-0.60 - 
10.00-20.00 -20 
4.00-7.00 0 
THA-E2 2.00-3.00 20 
0.90-1.30 20 
0.40-0.70 60 
FC-E1 不定 - 

    B、單件檢測

     點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置“OFF”，拔下空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器，拆下與空氣流量傳感器進(jìn)氣口連接的空氣濾清器，拆開(kāi)空氣流量傳感器出口處空氣軟管卡箍，拆除固定螺栓，取下空氣流量傳感器。

    首先檢查電動(dòng)汽油泵開(kāi)關(guān)，用萬(wàn)用表Ω檔測量E1-FC端子:在測量片全關(guān)閉時(shí)，E1-FC間不應導通，電阻為∞；在測量片開(kāi)啟后的任一開(kāi)度上，E1-FC端子間均應導通，電阻為0。

    然后用起子推動(dòng)測量片，同時(shí)用萬(wàn)用表Ω檔測量電位計滑動(dòng)觸點(diǎn)Vs與E2端子間的電阻(如圖 8):在測量片由全閉至全開(kāi)的過(guò)程中，電阻值應逐漸變小，且符合表 2所示；如不符，則須更換空氣流量傳感器。豐田CROWN 2.8小轎車(chē)5M-E發(fā)動(dòng)機的葉片式空氣流量傳感器各端子間電阻標準值如表 3所示。

表 2 葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻（豐田PREVIA車(chē)）

端子 標準電阻(Ω) 測量片位置 
FC-E1 ∞ 測量片全關(guān)閉 
0 測量片開(kāi)啟 
VS-E2 20-600 全關(guān)閉 
20-1200 從全關(guān)到全開(kāi) 

    表 3 葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻(豐田CROWN2.8小轎車(chē)5M-E發(fā)動(dòng)機)

端子 溫度(℃) 測量片位置 標準電阻(kΩ) 
E2-VS - 完全關(guān)閉 0.02 
- 從關(guān)閉到全開(kāi) 0.02-1.00 
E1-FC - 完全關(guān)閉 ∞ 
- 任何開(kāi)度 0 
E2-THA 0 - 4.00-7.00 
20 - 2.00-3.00 
40 - 0.90-1.30 
60 - 0.40-0.70 
E2-VC - - 0.10-0.30 
E2-VB - - 0.20-0.40 
E2-FC - - ∞ 

（2）日產(chǎn)車(chē)葉片式空氣流量傳感器的檢測

    圖 9所示為日產(chǎn)車(chē)葉片式空氣流量傳感器電路的檢測(端子“標記”有新舊兩種)。用萬(wàn)用表Ω檔測量各端子之間的電阻時(shí)，舊“標記”端子之間應符合表 4所示的標準值，新“標記”端子之間應符合表 5所示的標準值。否則，應更換空氣流量傳感器。

表 4 空氣流量傳感器舊“標記”各端子間電阻值（日產(chǎn)車(chē)）

觸點(diǎn) 端子 標準電阻值(Ω) 測量片位置 
電動(dòng)汽油 
泵開(kāi)關(guān)
 　 ∞ 測量片關(guān)閉 
(觸點(diǎn)打開(kāi))
 
36-39 0 測量片打開(kāi) 
(觸點(diǎn)關(guān)閉)
 
電位計 6-9 250-350 - 
6-8 150-250 - 
8-9 50-150 - 
7-8 0- ∞ 測量片由全閉到全開(kāi) 

表 5 葉片式空氣流量傳感器新“標記”各端子間電阻值（日產(chǎn)車(chē)）

端子 電阻值(Ω) 測量片位置 
33-35 約100 - 
33-34 約200 - 
32-33 0-∞ 測量片滑動(dòng)時(shí) 
32-34 0-∞ 測量片滑動(dòng)時(shí) 
25-34 阻值隨外界溫度而定 　 

（3）五十鈴車(chē)葉片式空氣流量傳感器的檢測

    電位計與空氣流量計的內部接線(xiàn)如圖 10所示。工作時(shí)，滑動(dòng)臂在電位計的電阻片上滑動(dòng)，端子7與8之間的電壓U和端子6與9之間的電壓UB作為輸入信號輸入電控單元中。

    在檢查時(shí)，取下空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器，將萬(wàn)用表(電阻檔)接在6、7端子上，使測量片平穩地張開(kāi)，其間的電阻值是逐漸變化的；6與9端子之間的阻值為350-400Ω，空氣溫度傳感器27與6之間的電阻值為0.30-1OKΩ。

    電動(dòng)汽油泵觸點(diǎn)39和36端子之間在測量片全閉時(shí)不導通(斷開(kāi))；測量片只要稍一轉動(dòng)，39和36端子之間便導通。
 

    二、卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器的檢查

    1、卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器結構和工作原理

    卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器的結構和工作原理如圖 11所示。在進(jìn)氣管道正中間設有一流線(xiàn)形或三角形的渦流發(fā)生器，當空氣流經(jīng)該渦流發(fā)生器時(shí)，在其后部的氣流中會(huì )不斷產(chǎn)生一列不對稱(chēng)卻十分規則的被稱(chēng)為卡門(mén)渦流的空氣渦流。根據卡門(mén)渦流理論，這個(gè)旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動(dòng)方向移動(dòng)，其移動(dòng)的速度與空氣流速成正比，即在單位時(shí)間內通過(guò)渦流發(fā)生器后方某點(diǎn)的旋渦數量與空氣流速成正比。因此，通過(guò)測量單位時(shí)間內渦流的數量就可計算出空氣流速和流量。

    測量單位時(shí)間內旋渦數量的方法有反光鏡檢出式和超聲波檢出式兩種。圖 12所示是反光鏡檢出式卡門(mén)渦旋流量傳感器，其內有一只發(fā)光二極管和一只光敏三極管。發(fā)光二極管發(fā)出的光束被一片反光鏡反射到光敏三極管上，使光敏三極管導通。反光鏡安裝在一個(gè)很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進(jìn)氣氣流旋渦的壓力作用下產(chǎn)生振動(dòng)，其振動(dòng)頻率與單位時(shí)間內產(chǎn)生的旋渦數量相同。由于反光鏡隨簧片一同振動(dòng)，因此被反射的光束也以相同的頻率變化，致使光敏三極管也隨光束以同樣的頻率導通、截止。ECU根據光敏三極管導通、截止的頻率即可計算出進(jìn)氣量(圖 11)。凌志LS400小轎車(chē)即用了這種型式的卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器。

    圖 13所示為超聲波檢出式卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器。在其后半部的兩側有一個(gè)超聲波發(fā)射器和一個(gè)超聲波接收器。在發(fā)動(dòng)機運轉時(shí)，超聲波發(fā)射器不斷地向超聲波接收器發(fā)出一定頻率的超聲波。當超聲波通過(guò)進(jìn)氣氣流到達接收器時(shí)，由于受氣流中旋渦的影響，使超聲波的相位發(fā)生變化。ECU根據接收器測出的相應變化的頻率，計算出單位時(shí)間內產(chǎn)生的旋渦的數量，從而求得空氣流速和流量，然后根據該信號確定基準空氣量和基準點(diǎn)火提前角。

    2、卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器的檢測

    以豐田凌志LS400轎車(chē)1UZ-FE發(fā)動(dòng)機用反光鏡檢出式空氣流量傳感器為例。該傳感器與ECU的連接電路如圖 14所示。

    （1）電阻檢測

    點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置“OFF”，拔下空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器，用萬(wàn)用表電阻檔(如圖 14所示)測量傳感器上“THA”與"El"端子之間的電阻，其標準值如表 6所示。如果電阻值不符合標準值，則更換空氣流量傳感器。

         表 6 卡門(mén)渦旋式空氣流量傳感器THA-E1端子間的電阻（豐田凌志LS400轎車(chē)）

端子
 標準電阻(kΩ) 溫度(℃) 
THA-E1 10.0 -20 
4.0-7.0 0 
2.0-3.0 20 
0.9-1.3 40 
0.4-0.7 60 

    （2）空氣流量傳感器的電壓檢測

    插好此空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器，用萬(wàn)用表電壓檔檢測發(fā)動(dòng)機ECU端子THA-E2、Vc-E1、KS-E1間的電壓，其標準電壓值見(jiàn)表 7所示。若電壓不符合要求，則按圖 15所示進(jìn)行故障診斷。

表 7豐田凌志LS400轎車(chē)1UZ-FE發(fā)動(dòng)機 ECU THA-E2、VC-E1、KS-E1端子電壓

端子 電壓（V） 條件 
THA-E2 0.5-3.4 怠速、進(jìn)氣溫度20℃ 
4.5-5.5 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON 
KS-E1 2.0-4.0(脈沖發(fā)生) 怠速 
VC-E1 4.5-5.5 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)ON 
 

    三、熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的檢查

    1、結構和工作原理

    熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的基本結構由感知空氣流量的白金熱線(xiàn)(鉑金屬線(xiàn))、根據進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正的溫度補償電阻(冷線(xiàn))、控制熱線(xiàn)電流并產(chǎn)生輸出信號的控制線(xiàn)路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據白金熱線(xiàn)在殼體內的安裝部位不同，熱線(xiàn)式空氣流量傳感器分為主流測量、旁通測量方式兩種結構形式。圖 18所示是采用主流測量方式的熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的結構圖。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(gè)塑料護套和一個(gè)熱線(xiàn)支承環(huán)構成。熱線(xiàn)線(xiàn)徑為70μm的白金絲(RH)，布置在支承環(huán)內，其阻值隨溫度變化，是惠斯頓電橋電路的一個(gè)臂(圖 19)。熱線(xiàn)支承環(huán)前端的塑料護套內安裝一個(gè)白金薄膜電阻器，其阻值隨進(jìn)氣溫度變化，稱(chēng)為溫度補償電阻(RK)，是惠斯頓電橋電路的另一個(gè)臂。熱線(xiàn)支承環(huán)后端的塑料護套上粘結著(zhù)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(gè)臂。該電阻上的電壓降即為熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的輸出信號電壓?；菟诡D電橋還有一個(gè)臂的電阻RB安裝在控制線(xiàn)路板上。

    熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的工作原理是:熱線(xiàn)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(shí)，混合集成電路A使熱線(xiàn)通過(guò)的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過(guò)熱線(xiàn)RH的電流是空氣質(zhì)量流量的單一函數，即熱線(xiàn)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型汽油噴射系統及一些高檔小轎車(chē)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、熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的檢測

    （1）日產(chǎn)MAXIMA車(chē)VG3OE發(fā)動(dòng)機熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的檢測圖 20所示為日產(chǎn)VG3OE發(fā)動(dòng)機熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的電路?！?

    A、檢查空氣流量傳感器輸出信號   拔下此空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器，拆下空氣流量傳感器；按圖 21所示，將蓄電池的電壓施加于空氣流量傳感器的端子D和E之間(電源極性應正確)，然后用萬(wàn)用表電壓檔測量端子B和D之間的電壓。其標準電壓值為(1.6±0.5)V。如其電壓值不符，則須更換空氣流量傳感器。在進(jìn)行上述檢查之后，給空氣流量傳感器的進(jìn)氣口吹風(fēng)，同時(shí)測量端子B和D之間的電壓。在吹風(fēng)時(shí)，電壓應上升至2-4V。如電壓值不符，則須更換空氣流量傳感器。

    B、檢查自清潔功能   裝好熱線(xiàn)式空氣流量傳感器及其導線(xiàn)連接器，拆下此空氣流量傳感器的防塵網(wǎng)，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機并加速到2500r/min以上。當發(fā)動(dòng)機停轉后5s，從空氣流量傳感器進(jìn)氣口處，可以看到熱線(xiàn)自動(dòng)加熱燒紅(約1000℃)約1s。如無(wú)此現象發(fā)生，則須檢查自清信號或更換空氣流量傳感器。

    （2）日產(chǎn)CA18E型發(fā)動(dòng)機熱線(xiàn)式空氣流量傳感器的檢查

    A、就車(chē)檢查先拆下空氣流量傳感器的導線(xiàn)連接器(如圖 22所示)，檢查線(xiàn)束一側B端子與搭鐵間的電壓，其基準電壓為12V。其次，則按單件檢查方法檢查端子31與搭鐵端之間的電壓。

    B、單件檢查

    如圖 23(a)所示，在B、C兩端子間加上12V電壓，然后檢查D、C兩端子間的輸出電壓。這時(shí)應該注意，外加電壓的端子不能搞錯(B端子與蓄電池的正接線(xiàn)柱相連，C端子與蓄電池的負接線(xiàn)柱相連)。如果接錯就有可能損壞空氣流量傳感器。然后按圖 23(b)所示，在吹入空氣的情況下，測量空氣流量傳感器輸出電壓的變化，其標準為:當沒(méi)有空氣吹入時(shí)，電壓約為0.8V；當有空氣吹入時(shí)，電壓約為2.OV。