发布于 06-24 21:24:49
一、热式空气流量传感器的测量原理
（1）热式空气流量传感器的测量方法
热式空气流量传感器的测量原理如图3-13所示。在进气通道中放置一电热体，电热体通电后保持在某一温度。当有空气经过电热体时，空气带走热量而使电热体温度下降，其电阻随之下降，电流则相应增加，通过测量电路输出相应的电压Uo。进气通道的空气流量与电热体的电流在一定的范围内成正比关系，由测量电路将电热体的电流变化转换为相应的电压变化，传感器输出的电压信号Uo就可反映空气流量的大小。
图3-13 热式空气流量传感器的测量原理
1—进气流 2—电热体 3—测量电路
（2）热式空气流量传感器的测量电路
热式空气流量传感器的电路原理如图3-14所示。置于进气通道中的电热体电阻RH和空气温度补偿电阻RK与测量电路中的常值电阻RA、RB连接成惠斯顿电桥。接通电源后，控制电路使电热体通电，电桥处于平衡状态。发动机工作时，随着进气管空气流量的增大，电热体被气流带走的热量增加，其电阻减小，通过RH的电流IH增大，使电阻RA上输出与空气流量相对应的电压信号Uo。
温度补偿电阻RK与电热体有相同的温度特性，并在直流电桥电路中连接成相邻臂，当进气温度变化引起RH的电阻值变化而影响信号电压Uo时，温度补偿电阻RK对信号电压Uo的影响正好抵消了RH因进气温度变化对输出电压Uo的影响。
（3）热式空气流量传感器的结构类型
热式空气流量传感器根据其电热体放置的位置不同，可分为主流式和旁通式两种；根据电热体的结构形式不同，则有热丝式和热膜式之分。
二、热丝式空气流量传感器
热丝式空气流量传感器的电热体是铂丝，有热丝主流式和热丝旁通式两种结构形式。
1.热丝主流式空气流量传感器
热丝主流式空气流量传感器的结构如图3-15所示。热丝固定在取样管上，置于进气主通道上。在热丝的前面布置有温度补偿用电阻丝。热丝的工作温度一般在100～120℃，在其两端都有金属网，以防止进气气流的冲击和发动机回火损坏热丝。
图3-14 热式空气流量传感器电路原理
RK—温度补偿电阻 RH—电热体电阻 RA、RB—常值高精度电阻 Uo—传感器输出信号电压
为防止热丝粘有沉积物而影响传感器的测量精度，热丝主流式空气流量传感器设有自洁功能：在每次发动机熄火后约5s，发动机ECU使热丝通过较大的电流脉冲（约1s），使热丝迅速升温至1000℃左右，以便烧掉热丝上的沉积物。
2.热丝旁通式空气流量传感器
热丝旁通式空气流量传感器如图3-16所示。冷丝（空气温度补偿电阻）和热丝均绕于螺线管上，安装在旁空气通道中，热丝的工作温度一般在200℃左右。这种旁通的结构形式可以减小进气主通道的进气阻力，有助于提高发动机的充气效率。
图3-15 热丝主流式空气流量传感器
1—金属网 2—取样管 3—热丝 4—温度补偿电阻丝 5—控制电路 6—接线端子
图3-16 热丝旁通式空气流量传感器
1—冷丝或热丝 2—陶瓷螺线管 3—控制回路 4—冷丝（温度补偿） 5—热丝
三、热膜式空气流量传感器
热膜式空气流量传感器的结构如图3-17所示。它是热丝式空气流量传感器的改进型，除了电热体的结构形式不同外，其余的结构与热丝式基本相同。
热膜式空气流量传感器的电热体是热膜而不是热丝，热膜由金属铂固定在很薄的树脂膜上制成。相比于热丝式电热体，热膜的结构形式使电热体不直接承受空气流的直接冲击力，从而提高了传感器的工作可靠性和使用寿命。
热膜式空气流量传感器用热膜替代了较为昂贵的铂丝，且避免了进气流的直接冲击，价格较低，使用寿命相对较长，因而已有较多的应用。例如，马自达626、捷达QT、GTX、桑塔纳2000GSi型轿车以及红旗CA7220E型等轿车，都采用了热膜式空气流量传感器。
热式空气流量传感器的测量范围大、反应灵敏、体积小。由于这种空气流量检测方式其信号与空气的质量流量相对应，因而在一般的情况下无需对大气压力及进气温度的变化进行修正。热式空气流量传感器的缺点是电热体受污染后，对测量精度影响较大。因此，热丝式空气流量传感器通常需要设置热丝的自洁功能。
图3-17 热膜式空气流量传感器
1—控制电路 2—通往节气门 3—热膜 4—进气温度补偿电阻 5—金属网
四、热式空气流量传感器的检测方法
1.热式空气流量传感器常见故障及影响
热丝式空气流量传感器的常见故障有：热丝脏污或断路、热敏电阻或电路不良。常见的故障及影响见表3-8。
表3-8 热式空气流量传感器的常见故障及影响
2.热式空气流量传感器故障检修方法
以日产ECCS所用的热丝式空气流量传感器为例，热式空气流量传感器故障检修的一般方法如下：
1）外观检查。检查插接器有无松动、插接器端子有无弯曲或锈蚀。
2）就车检查。日产ECCS热丝式空气流量传感器的线路连接如图3-18所示，将空气流量传感器插接器橡胶罩拔下后，用直流电压表测量发动机不同工况下传感器的输出信号电压，其正常值见表3-9。如果信号电压均正常，可确认传感器良好；如果信号电压不正常，则需拆下传感器进行进一步检查。
图3-18 日产ECCS热丝式空气流量传感器线路连接
表3-9 日产ECCS热丝式空气流量传感器电压参数
3）拆下检查。拆下传感器后，通过检测传感器信号端子的电压来诊断传感器是否有故障，检测方法如图3-19所示。将传感器电源端子输入蓄电池电压，然后检测传感器信号电压。在向空气流量传感器不吹风时，信号电压应在1.5V左右，向空气流量传感器吹风时，信号电压应会随风量的增大而上升（2～4V），且变化灵敏。如果电压低或无、风量变化时电压不变或变化很小、电压变化明显滞后风量变化，均说明空气流量传感器不良，需予以更换。
4）自洁功能检查。拆下热丝式空气流量传感器的防尘网后，起动发动机，然后再使发动机熄火，在关闭点火开关5s左右时，看热丝是否被烧红约1s。如果热丝不红，则需检查F端子的自洁脉冲信号（图3-20）是否正常，若无自洁脉冲信号，需检查线路是否良好、ECU是否有正常的自洁脉冲信号输出；若自洁脉冲信号正常，则需更换传感器。
图3-19 日产ECCS热丝式空气流量传感器检查
图3-20 热丝自洁脉冲信号
3.热式空气流量传感器故障检修实例
（1）红旗CA7220E型轿车热式空气流量传感器的检测
红旗CA7220E型轿车采用热膜式空气流量传感器，当故障码提示空气流量传感器及线路有故障时，故障检修方法如下：
1）直观检查。查看传感器插接器连接有无松动，拔下插接器插头，检查插接器端子有无锈蚀。
2）检查传感器电源。接通点火开关（ON），用直流电压表测量传感器插头（线束侧）3号端子与1号端子（端子排列见图3-21）之间的电压，应为蓄电池电压，若无电压或电压太低，应检查传感器电源线路。
3）检查传感器信号电压。检测方法与步骤如下：
①关闭点火开关（OFF），拆下空气流量传感器，将传感器插头3号端子与12V蓄电池正极相连，4号端子与蓄电池负极连接。
②用直流电压表测量插头2号端子与1号端子之间的电压，其值应为0.03V。
③用0.4～0.6kW的电吹风机向传感器入口处吹冷风，再测量插头2号端子与1号端子间电压，应为2.2～2.4V。
图3-21 热膜式空气流量传感器检测方法
④逐渐移开电吹风机，电压表显示的电压应逐渐减小，当吹风机距传感器入口约20cm时，其电压值应为1.4～1.6V。
如果测量结果与上述值差别较大，则应更换传感器。
4）检查传感器线路。如果传感器经检查性能良好，则需检查传感器与ECU之间的线路，方法如下：
①在点火开关关闭（OFF）时断开ECU插接器，用电阻表测量ECU插头（线束侧）14号端子与传感器插头2号端子、ECU插头26号端子与传感器插头4号端子间的电阻，均应小于1.5Ω。
②测量ECU插头14号端子与传感器插头4号端子与3号端子间的电阻值应为∞。
如果检测结果异常，则应检修传感器与ECU之间的线路，以及传感器和ECU的插接器。
（2）沃尔沃轿车热式空气流量传感器的检测
沃尔沃轿车采用热丝式空气流量传感器，传感器插接器有6个端子，各个端子的功能见表3-10。检测方法如下。
表3-10 沃尔沃轿车空气流量传感器插接器端子功能
1）检测传感器电源。方法如下：
①将发动机ECU插接器的21号端子搭铁，以使燃油喷射系统继电器线圈通电，其触点闭合而接通传感器电源线路。
②用直流电压表测量传感器的5号端子与1号端子之间的电压，应为蓄电池电压。
如果无蓄电池电压，则有可能是传感器电源线路有故障，或传感器搭铁不良，需对相关电路进行检修。
2）检查传感器搭铁。当前面检测结果为无蓄电池电压时，就直接测量传感器5号端子与搭铁之间的电压。如果这时有蓄电池电压，说明传感器搭铁不良，应检修传感器搭铁线路；若仍然无蓄电池电压，则需检修传感器电源线路。
3）检测传感器自洁脉冲信号。方法如下：
①起动发动机，使发动机温度上升至60℃以上。
②然后用直流电压表测量传感器4号端子与1号端子之间的电压，使发动机转速上升至2100r/min，关闭点火开关，观察电压表指针，应慢慢摆回到0位，然后表针大幅向前摆动一下（自洁电压脉冲）。
如果自洁脉冲信号没有大幅摆动，需检修传感器自洁脉冲信号线，若线路正常，则需检查或更换ECU。
4）检测传感器信号端子电阻。用电阻表测量ECU插接器的6号端子与7号端子（分别连接传感器的2号端子和3号端子）之间的电阻，应为2.5～4Ω。如果不正常，检查传感器与ECU之间的线路，若线路正常，则需要更换传感器。
（3）桑塔纳2000GSi等轿车热式空气流量传感器的检测
桑塔纳2000GSi、捷达GT、捷达GTZ等轿车采用热膜式空气流量传感器（G70），传感器插接器的端子排列以及与发动机ECU（J220）的连接电路如图3-22、图3-23所示。传感器性能检测方法参见前面相关的内容，传感器电路的检测方法如下：
图3-22 桑塔纳2000GSi热膜式空气流量传感器插接器端子排列
图3-23 桑塔纳2000GSi热膜式空气流量传感器与ECU连接电路
1）检查传感器电源电压。起动发动机，用直流电压表测量传感器2号端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。如果无电压，则需检修传感器2号端子至熔断器S之间的线路，若线路正常，则要检查熔断器和燃油泵继电器。
2）检测传感器4号端子电压。用直流电压表测量传感器4号端子与搭铁之间的电压，应为5V。如果电压不正常，需检修发动机ECU与传感器之间的线路。
（4）北京现代索纳塔轿车热式空气流量传感器的检测
北京现代索纳塔轿车2.4L和2.7L V6发动机均采用热膜式空气流量传感器，2.7L V6发动机传感器的电路连接如图3-24所示。传感器的检测方法参见前面相关的内容，检测参数见表3-11。
表3-11 索纳塔2.7LV6发动机热膜式空气流量传感器检测参数
图3-24 索纳塔2.7L V6发动机热膜式空气流量传感器与ECU连接
