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图解汽车发动机技术11:发动机电子控制系统传感器(2)

导读: 空气流量计的作用是在发动机所有运行状态下准确地测量吸入气体,从而更好地进行发动机管理并降低废气排放。

空气流量计的作用是在发动机所有运行状态下准确地测量吸入气体,从而更好地进行发动机管理并降低废气排放。

一、基本作用与安装位置

热膜式和热线式空气流量计都是热式流量计。通过空气流量计壳体中的一个测量通道,来测量进气管中流过传感器单元的部分气流。在电子分析装置中对测量的温度值进行分析,空气流量计传输给发动机电子控制单元一个与空气质量相对应的电压,有了该电压信号才能计算喷油时间和发动机的实际扭矩。

图解汽车发动机技术11-发动机电子控制系统传感器(2)

空气流量传感器故障时发动机会通过一条特性曲线(节气门角度和发动机转速)计算空气质量,此时发动机会出现功率不正常。

空气流量计一般安装在空气滤清器后节气门体前的位置;也可以安装在空气滤清器上或节气门体上。

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二、结构原理与检测

1.热线式空气流量计

(1)基本结构

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。

热丝主流式空气流量传感器的结构如下图所示。空气流量计内有一个暴露在进气气流中的加热式铂丝。通过向铂丝施加规定的电流,ECM 即可将其加热到指定的温度。进气气流可冷却铂热丝和内部热敏电阻,从而改变它们的电阻值。为保持稳定的电流值,ECM 改变施加到铂丝和内部热敏电阻的电压。电压值与通过传感器的空气流量成比例,并且 ECM 会利用该值来计算进气量。

铂热丝和温度传感器形成桥式电路,并且通过控制晶体管,使A和B之间的压差保持相等来维持预定温度。

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(2)典型电路连接

丰田凯美瑞1ZR-FE、2ZR-FE、5AR-FE发动机采用了热线式空气流量计,5AR-FE发动机空气流量计电路连接如下图所示。

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传感器3#为1号继电器提供的12V工作电源,传感器4#、5#为信号输出端,分别连接发动机控制单元E26端子的92#和91#。

(3)空气流量传感器单体检测

拆下空气流量传感器总成,目视检查质量空气流量计分总成的铂热丝(加热器)上是否有异物。如有异物则更换传感器总成。

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检查内置于空气流量传感器中的进气温度传感器电阻。插头E14的1#为进气温度传感器信号输出端,2#为接地端。

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2.热膜式空气流量计

(1)基本原理

热膜式空气流量传感器的工作原理与热线式空气流量传感器类似,所不同的是:热膜式不使用铂金丝作为热线,而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力,增加了发热体的强度,提高了空气流量计的可靠性,误差小,成本较低,电阻值较高,消耗的电流小,可以做到小型、轻巧。信号输出电压在0~5v间线性变化。但热膜式发热元件的响应性稍差。

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2016款丰田凯美瑞混合动力车系6AR-FSE发动机采用新型硅片式热模式空气流量传感器(HMF6),传感器内部集成数字处理电路使传感器输出更加精确。传感器结构如下图所示。

图解汽车发动机技术11-发动机电子控制系统传感器(2)

空气流量传感器具有内置进气温度传感器。进气气流经过旁通管中硅片传感器的温度传感器(加热器前)、加热器、温度传感器(加热器后)。由于进气接触加热器时温度升高,因此进气流经温度传感器(加热器后)时的温度高于其流经温度传感器(加热器前)时的温度。 根据流经硅片传感器的进气速率,在各温度传感器的进气温度差不同。 温度传感器桥接电路检测温度差,且控制电路将其转化为脉冲信号并将其输出至 ECM。 温度传感器(加热器前)检测的温度高于温度传感器(加热器后)检测的温度时,判定进气回流。

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传感器内部电路

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传感器与ECU连接电路图

(2)传感器单体检测

断开点火开关拆出传感器目视检查空气流量传感器的温度传感器(热敏电阻)上是否有异物。如有异物更换传感器;检查用万用表检查传感器E78的2#、3#之间电阻(进气温度传感器),检测应符合下图所示,如不符合则更换传感器 。

图解汽车发动机技术11-发动机电子控制系统传感器(2)

内容来源:

图解汽车发动机技术11-发动机电子控制系统传感器(2)

汽车传感器 入门到精通全图解》 化学工业出版社 主编:于海东

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