任务二 认识空气流量传感器资料.docx

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任务二认识空气流量传感器资料

南通市工贸技工学校

理实一体教案首页

授课日期

班级

12高汽修

（2）

12高汽修

（1）

12高汽修（3）

课题名称

项目二认识空气供给系统

分课题名称

任务二认识空气流量传感器

课题序号

二

授课时数

6.5

课时分配

讲课2示范0.5练习4

教学目的要求

1、了解空气流量计的作用。

2、熟悉空气流量计的安装位置。

3、了解空气流量计的类型。

4、能理解空气流量计的工作原理。

5、掌握空气流量计的检测。

教学重点和难点

1、空气流量计的工作原理、组成及安装位置。

2、空气流量计的检测。

教学准备

工具、量具

仪器设备

万用表2只、诊断仪2只

实训设备

帕萨特或花冠实训台架各2

其他

汽油8升、肥皂、纱头若干

授课执行情况及分析

板书设计或授课提纲

项目二认识空气供给系统

任务二认识空气流量传感器

一、空气流量计的作用

检测发动机进气量的大小，并将进气量信号转换成电信号输入电控单元（ECU）。

进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据。

二、安装位置

一般安装在空气滤清器与节气门之间的进气软管或空气滤清器外壳的壳体的上方。

三、空气流量计的类型

1、按结构分类

翼片式（应用在早期车辆上）、卡门涡流式（应用在个别车辆上）、热线式和热膜式（主流产品）。

2、按检测流量分类

分为体积型（翼片式、卡门涡流式）和质量型（热线式和热膜式）

3、按输出信号分类

分为模拟型（翼片式、热线式和热膜式）和频率型（卡门涡流式）

四、热线式空气流量传感器的结构与工作原理

1、结构与工作原理

2、“自洁”原理

“自洁”：

熄火后控制电路输出控制电流，使热线迅速升至1000℃高温加热1s，烧去热线上的油污，清洁其表面。

五、热膜式空气流量传感器的结构与工作原理

六、翼片式空气流量计的结构与工作原理

七、卡门涡流式空气流量计的结构与工作原理

任务实施

1、任务要求

通过实训，能描述空气流量计的组成及工作原理；会识读空气流量计电路、会对其进行检测等。

完成工作页。

2、注意事项

严格操作规程、注意操作安全；注意工具和设备的正确使用。

3、操作步骤

空气流量计的认识

检测

（1）开路检测方法。

（2）在路检测方法。

说明

理实一体化教案用纸附页

南通市工贸技工学校

教学内容、方法和过程

附记

《组织教学》

1、点名，并做好考勤记录。

2、按学号或组号安排各组实习岗位。

3、安全教育

1）一律身穿成套工作服进入实训中心；

2）在进行实习时禁止进入与该模块无关的场所；

3）实习时要集中精神，不准说嘻笑、打闹；

4）使用一切车辆、设备，必须遵守其安全操作规程，并要爱护使用；

5）严禁任何实习人员起动发动机引擎和松开手制动；

6）实习场所、车辆旁、工作台、教室、通道应始终保持整洁，做到文明实习。

《教学阶段》

【复习提问】

空气供给系统有哪些组成、作用？

【任务引入】

电控燃油喷射发动机对混合气的要求是非常严格的。

如果空气多燃油少（混合气稀），就会造成发动机动力性差。

如果空气少燃油多（混合气浓），就会造成燃油浪费和对大气的污染。

因为混合气浓，在气缸中就不能完全燃烧，未燃烧的混合气就会被排到大气中，必定会造成空气污染。

所以为了实现混合比的高精度控制，就必须对进入气缸的空气量进行精密的计算。

【知识储备】

项目二认识空气供给系统

任务二认识空气流量传感器

一、空气流量计的作用

空气流量传感器又称为空气流量计，是进气系统中最重要的传感器，其功用是检测发动机进气量的大小，并将进气量信号转换成电信号输入电控单元（ECU），以供ECU计算确定喷油时间（即喷油量）和点火时间，进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据。

二、空气流量计的安装位置

空气流量计一般安装在空气滤清器与节气门之间的进气软管或空气滤清器外壳的壳体的上方，大多数空气流量计会有一个5根线的电源插头。

三、空气流量计的类型

1、按结构分类

分为翼片式（应用在早期车辆上）、卡门涡流式（应用在个别车辆上）、热线式和热膜式（主流产品）

2、按检测流量分类

分为体积型（翼片式、卡门涡流式）和质量型（热线式和热膜式）

3、按输出信号分类

分为模拟型（翼片式、热线式和热膜式）和频率型（卡门涡流式）

四、热线式空气流量传感器的结构与工作原理

1、结构与工作原理

热线式空气流量传感器的基本结构由感知空气流量的白金热线（铂金属线）、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。

根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。

图2-2-1热线式空气流量计基本构造图

1-防护网2-采样管3-铂丝热线4-铂薄膜电阻5-控制线路板

图2-2-1所示是采用主流测量方式的热线式空气流量传感器的结构图。

它两端有金属防护网，取样管置于主空气通道中央，取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。

热线线径为70μm的白金丝（RH），布置在支承环内，其阻值随温度变化，是惠斯顿电桥电路的一个臂（图2-2-2）。

热线支承环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器，其阻值随进气温度变化，称为温度补偿电阻（RK），是惠斯顿电桥电路的另一个臂。

热线支承环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻（RA）。

此电阻能用激光修整，也是惠斯顿电桥的一个臂。

该电阻上的电压降即为热线式空气流量传感器的输出信号电压。

惠斯顿电桥还有一个臂的电阻RB安装在控制线路板上。

图2-2-2热线式空气流量计工作原理图

热线式空气流量传感器的工作原理是:

热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大，反之，则减小。

这样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流IH随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在50-120mA之间变化。

波许LH型汽油喷射系统及一些高档小轿车采用这种空气流量传感器，如别克、日产MAXIMA（千里马）、沃尔沃等。

2、“自洁”原理

“自洁”：

熄火后控制电路输出控制电流，使热线迅速升至1000℃高温加热1s，烧去热线上的油污，清洁其表面。

五、热膜式空气流量传感器的结构与工作原理

热膜式空气流量计的结构如图2-2-3和图2-2-4所示，它的工作原理与热线式空气流量计基本相同。

热膜式空气流量计的主要特点是：

发热体由热线改为热膜，热膜为固定在薄的树脂膜上的金属铂，或者用厚膜工艺将热线、冷线、精密电阻镀在一块陶瓷片上，有效地降低了制造成本。

热膜式空气流量计的发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，从而提高了发热体的强度和工作可靠性，且结构简单，使用寿命长，不易受尘埃污染。

这种流量计的主要缺点是空气流速不均匀，易影响测量精度。

采用这种空气流量计的车型有上海大众的桑塔纳2000型时代超人、马自达626等。

图2-2-3时超热膜式空气流量计图2-2-4空气流量计中的热膜

六、翼片式空气流量计的结构与工作原理

翼片式空气流量计装在汽油发动机上，它安装于空气滤清器与节气门之间，其功能是检测发动机的进气量，并把检测结果转换成电信号，再输入到微机中。

该传感器由空气流量计与电位计两部分组成，其结构的剖面图与示意图分别如图2-2-5与图2-2-6所示。

图2-2-5翼片式空气流量计的结构

1-来自空气滤清器的空气2-阻尼室3-翼片阀门4-至进气总管5-怠速调整螺钉6-旁通气道

图2-2-6翼片式空气流量计的电位计部分

1-空气流2-扭簧3-空气缓冲室4-缓冲板5-外壳6-ECU7-油泵8-流量版

翼片式空气流量计工作过程。

由空气滤清器吸入的空气冲向动片，动片转动到进气量与回位弹簧平衡的位置处停止，也就是说，动片的开度与进气量成正比。

在动片的转动轴上还装有电位计，电位计的滑动臂与动片同步转动，利用滑动电阻的电压降把测量片的开度转换成电信号，然后输入到控制电路中。

电位计上设有燃油泵触点，当发动机工作时，动片张开一定角度，燃油泵触点闭合（ON）,燃油泵工作;当发动机停止时，燃油泵触点断开（OFF），燃油泵停止。

电位计的内部电路与输出特性的一个例子如图2-2-7所示。

空气流量计与电位计共同将动片的转动状况变换成电压来反映出进气量的多少。

进气量与电压之间的关系有两种，一种是电压比检测，另一种是电压值检测，如图2-2-8所示。

采用电压比检测方式时，因电压比与进气量成反比。

图2-2-7电位计的内部电路与输出特性

图2-2-8电压比检测与电压值检测

七、卡门涡流式空气流量计的结构与工作原理

（1）光学式卡门涡流传感器

1）光学式卡门涡流传感器的结构

它包括涡流发生器、光电管（发光二极管和光敏晶体管）组件、反光镜。

凌志400光学检测式卡门涡流式空气流量计如图2-2-9所示。

图2-2-9凌志400光学检测式卡门涡流式空气流量计

2）光学式卡门涡流传感器的工作原理

图2-2-10光学式卡门涡流传感器的结构和工作原理

1-反光镜2-发光二极管3-光敏晶体管4-涡流发生器5-导压孔

如图2-2-10所示,当空气流经进气道时，会在涡流发生器的后部产生有规律的卡门涡流，从而导致涡流发生器周围的空气压力发生变化，变化的压力经导压孔引向金属膜制成的反光镜，使反光镜产生振动。

其振动频率与涡流发生的频率相等，而涡流发生频率与空气流速（发动机负荷）成正比；反光镜再将发光二极管投射的光反射给光敏晶体管，通过光敏晶体管检测涡流发生的频率，并向ECU输送0V或5V交替变化的方波信号，ECU则根据此信号确定发动机的进气量。

光学式卡门涡流传感器的信号是5V方波信号，其频率变化与进气量成正比，进气量多则信号频率高；反之，进气量少则信号频率低。

它的方波信号KS如图2-2-11和图2-2-12所示。

图2-2-11光学式卡门涡流传感器的检测图

图2-2-12光学式卡门涡流传感器信号波形

由于光学式卡门涡流传感器的信号频率变化快，要精确地观察该信号，需要使用示波器或带有频率测试功能的数字万用表。

早期丰田凌志LS400型轿车和皇冠3.0型轿车采用了光学式卡门涡流传感器，由于光学式卡门涡流传感器容易脏污，现已很少采用。

（2）超声波卡门涡流传感器

所谓超声波，是指频率高于20kHz，人耳听不到的机械波。

它的方向性好，穿透力强，遇到杂质或物体分界面会产生显著的反射。

利用这些物理性质，可把一些非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。

日本三菱公司率先采用超声波卡门涡流传感器，并安装在多款车上。

中国长风猎豹吉普车和韩国现代轿车也采用了超声波卡门涡流传感器。

超声波卡门涡流传感器如图2-2-13所示。

图2-2-13超声波卡门涡流传感器

1）超声波卡门涡流传感器的结构与工作原理

在三角涡流产生柱上游侧壁上装有超声波发生器，它可以发射固定频率的超声波。

在发射器的对面则装有超声波接收器，如图2-2-14所示。

图2-2-14超声波检测工作原理

1-涡流产生柱2-超声波发射器3-卡门涡流4-超声接受器5-进气通道

超声波卡门涡流式空气流量计的工作原理见图2-2-15。

在卡门涡流发生器下游管路两侧相对安装超声波发射探头和接收探头。

在没有卡门涡流的情况下，接收到的超声波为稳定的信号；有卡门涡流发生时，超声波在气流中的传播受到卡门涡流信号的影响，使接收到的超声波成为一个个与涡流数对应的脉冲信号，其频率等于卡门涡流释放的频率，反映了气流速度。

此脉冲信号经转换模块转换成矩形脉冲数字信号，计算机对这个矩形脉冲计数，便可得知空气流量。

图2-2-15超声波卡门涡流式空气流量计工作原理

《任务实施》（按教学难易程度确定时间）

1、任务准备

桑塔纳2000整车或发动机试验台架一台、各系统实物零件或解剖零件若干、AJR发动机教学挂图、常用工具一套、实习报告。

2、任务要求

通过实训，能描述空气流量计的工作原理及安装位置；会识读空气流量计电路图、会对其进行检测等。

完成实习报告。

3、注意事项

严格操作规程、注意操作安全；注意工具和设备的正确使用。

4、操作步骤

空气流量计的认识

对照具体检测流程看懂电路图（图2-2-16），识别各端子（图2-2-17）的含义。

图2-2-16空气流量计电路图图2-2-17空气流量计传感器插头

端子1的含义：

端子2的含义：

端子3的含义：

端子4的含义：

端子5的含义：

检测

若有条件的可在实车上进行检测。

（1）开路检测方法

①拆卸方法。

清除空气流量传感器外部的尘垢，拔下线束插头，拆下与空气流量传感器相连的空气滤清器。

将空气流量传感器出口处空气软管上的卡箍松开，并卸下空气流量传感器的固定螺栓。

将空气流量传感器从发动机上小心取下。

②外观检查。

对拆下的空气流量传感器进行外观检查，检查其护网有无堵塞或破裂，并从进口处查看铂金热线是否脏污、折断。

③静态检查。

将蓄电池正极与空气流量传感器插座内的E端子连接，负极与插座内的D端子相连，并将万用表置于10V直流电压挡，两表笔测量插座的B、D两端子间的电压，其值应为1.6±0.5V。

如果测得值与规定值不符，应更换或修理空气流量传感器。

④动态检查。

保持上述接线状态不变，用电风扇向空气流量传感器进口吹入空气的同时，用万用表的电压挡测量B、D端子间的电压，其值应为2~4V。

如测得值与规定不符，就换装新的空气流量传感器。

⑤安装方法。

将检修后的空气流量传感器放回，并用螺栓固紧。

将空气软管连接在空气流量传感器出口上，并锁紧卡箍。

装回空气滤清器，并将线束插头对准接插孔插在插座上。

（2）在路检测方法

①接通点火开关，不启动发动机。

测量插座内E与D端子间的电压，其值应为12V左右。

②如果E与D间无与电压，再测量E与C之间的电压，若其值为12V，则说明D端搭铁不良，应检查D与ECCS之间的导线或ECCS的搭铁线是否良好。

③测量B与D之间电压，其值应为1.6±0.5V。

启动发动机，测量B、D之间电压，其值应在2~4V之间变化。

④检查自洁电路，其方法有二：

直观法和万用表测量法。

直观法的具体步骤如下：

a、启动发动机，并使其以2500r/min；

b、使发动机怠速运转，拆下空气滤清器和空气流量传感器进口处的管道；

c、关闭点火开关，从空气流量传感器进口部位查看流量传感器内的铂金热线是否在熄灭5s内被加热至发出红光，并持续1s时间。

万用表测量法的具体步骤如下；

a、使发动机水温上升至60℃以上，发动机转速超过1500r/min；

b、用万用表10VDC挡，将其两表笔接在插座的F与D之间；

c、关闭点火开关，万用表上的示值电压应回零并在5s后又跳跃上升，1s后再回零。

如检测或直观检查结果与上述要求不符，且进一步检查微电脑与空气流量传感器连接导线均无问题的话，可试换一只新的空气流量传感器。

5、分组训练、教师巡回指导

示范后学生轮流进行操作，学生操作时教师通过提问了解学生的感受，从而指导学生正确的操作。

四、结束指导

1、课题结束前用5分钟进行小结，做好讲评工作，表扬各方面做得比较好的同学，指出存在的问题。

通过讲评，使学生以后的操作进一步提高。

2、整理、清洁教学设备和工具。

3、列队清点人数，清洁场地。

五、教学小结

项目二认识空气供给系统

任务二认识空气流量传感器

一、空气流量计的作用

检测发动机进气量的大小，并将进气量信号转换成电信号输入电控单元（ECU）。

进气量信号是控制单元计算喷油时间和点火时间的主要依据。

二、安装位置

一般安装在空气滤清器与节气门之间的进气软管或空气滤清器外壳的壳体的上方。

三、空气流量计的类型

1、按结构分类

翼片式（应用在早期车辆上）、卡门涡流式（应用在个别车辆上）、热线式和热膜式（主流产品）。

2、按检测流量分类

分为体积型（翼片式、卡门涡流式）和质量型（热线式和热膜式）

3、按输出信号分类

分为模拟型（翼片式、热线式和热膜式）和频率型（卡门涡流式）

四、热线式空气流量传感器的结构与工作原理

1、结构与工作原理

2、“自洁”原理

“自洁”：

熄火后控制电路输出控制电流，使热线迅速升至1000℃高温加热1s，烧去热线上的油污，清洁其表面。

五、热膜式空气流量传感器的结构与工作原理

六、翼片式空气流量计的结构与工作原理

七、卡门涡流式空气流量计的结构与工作原理

【作业布置】

1、学习拓展模拟型、频率型的空气流量传感器

2、习题，完成工作页，参阅有关资料，复习、预习任务三。

通过事例引入课题，汽车空气量的多少如何进行检测呢？

请学生结合台架来分析，空气流量计作用是什么，安装在哪里？

空气流量计有哪些类型？

热线式空气流量传感器的是什么结构其工作原理是什么？

如何保持“自洁”功能？

热膜式空气流量传感器

是什么结构其工作原理是什么？

翼片式空气流量计是什么结构其工作原理是什么？

卡门涡流式空气流量计是什么结构其工作原理是什么？

对照挂图教师讲解，空气流量计电路图，并说明各端子的含义。

教师边讲边操作。

学生分组训练，教师巡回指导。

和学生一起进行总结，理论知识的要点与任务实施的完成情况。

知识拓展与巩固