電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計畢業(yè)設計

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1、 本科畢業(yè)設計（論文）（2011 屆）題 目：電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計 學 院： 職業(yè)技術教育學院 專 業(yè)： 汽車維修工程教育 學生姓名： 學號： 指導教師： 職稱： 副教授 合作導師： 職稱： 完成時間： 2011 年 4 月 25 日 成 績： 浙江師范大學本科畢業(yè)設計(論文)正文目 錄摘要 .1英文摘要 .11 引言 .12 空氣流量傳感器結構組成及工作原理 .22.1 熱線（膜）式空氣流量傳感器的結構組成和工作原理 .22.2 葉片式空氣流量傳感器的結構組成和工作原理 .42.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的結構組成與工作原理 .53 空氣流量傳感器的檢修 .73.1 熱線（

2、膜）式空氣流量傳感器的檢修 .73.2 葉片式空氣流量傳感器的檢修 .83.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的檢修 .94 空氣流量傳感器示教板的設計 .124.1 示教板的總體布局 .124.2 空氣流量傳感器故障設置點 .134.2.1 熱膜（線）式空氣流量傳感器的故障設置 .134.2.2 葉片式空氣流量傳感器的故障設置 .144.2.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的故障設置 .154.3 示教板的制作材料及工藝 .164.4 示教板使用說明書 .165 結論與展望 .18參考文獻 .201電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計摘要：本文在深入學習 4 種空氣流量傳感器的組成、工作原理的基礎上，

3、對各傳感器進行線路改造，模擬空氣流量傳感器的各種故障，最終設計了空氣流量傳感器示教板。為了教學而設計的電控發(fā)動機空氣流量傳感器故障模擬示教板，不僅解決了教學需求與學校條件不足的矛盾，并且能使學生更加直觀地認識和掌握各種空氣流量傳感器的基本組成和工作原理，學習發(fā)動機檢測和排除故障的基本方法，有利于提高他們的實際操作技能，提高教學效率和教學效果。關鍵詞： 電控發(fā)動機；空氣流量傳感器；模擬試驗；實驗裝置；實驗方法Design of teaching board about Electronic-controlled Engine Air flow sensorAbstract： Malfunctio

4、n Simulation test bench for electronic-controlled engine air flow sensor may be used to meet demand of teaching and studying . It is helpful to students to study engine structure and function, to learn testing and trouble shooting . Thus it can be used to enhance their actual operating techniques an

5、d improve the efficiency and effect of teaching and studying .Key words：electronic-controlled engine；air flow sensor；simulation test bench；experimental device；experimental method1 引言隨著傳感器向電子化和數字化方向發(fā)展，傳感器的輸出值將得到更多的相關利用。而在眾多傳感器中，空氣流量傳感器是電控發(fā)動機關鍵的傳感元件。它檢測的進氣量信號是控制單元計算噴油時間和點火時間的主要依據。又因為空氣流量傳感器與發(fā)動機轉速信號確定基

6、本噴油量，如果空氣流量傳感器信號偏弱，或隨著節(jié)氣門開度的增加，空氣流量傳感器信號上升很小，造成基本噴油量少，但實際進氣量隨著節(jié)氣門開度的增加而增加，結果造成混合氣稀，加速時動力反而下降，甚至熄火。此時，由于空氣流量傳感器有信號，沒有故障碼輸出，由此給故障診斷與排除帶來一定的困難。所以，在電噴發(fā)動機的檢修實踐中，空氣流量電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)2傳感器的檢測與維修占有非常重要的地位，空氣流量傳感器結構原理、檢測診斷的教學也就成為職業(yè)學校汽車運用與維修專業(yè)電噴發(fā)動機結構原理與檢修的教學重點與難點之一。為了突破這一教學瓶頸，特設計了空氣流量傳感器示教板供學習者更直觀的理解掌握空氣流

7、量傳感器的組成、工作原理及故障診斷方法。 因為車用傳感器種類逐漸增多，給人們帶來巨大便利與效益之時，也給維修新手及維修學員帶來學習的難度.而由于時間、教學經費等的限制，讓每一所學校都擁有充足的車型、設備是很難實現(xiàn)的?；诖?，各種傳感器示教板紛紛問世。在一定程度上緩解了汽車教學在理論與實際無法緊密結合的尷尬局面，同時填補了條件不足的空白，成為了理論與實際的連接紐帶。并且汽車電控系統(tǒng)系列示教板產品，為汽車電子技術的研究提供了很好的手段，同時方便了理論教學，給學生創(chuàng)造了接近實際的實習環(huán)境。因此示教板在汽車教學中使用，已收到較好教學效果.目前，市場上的汽車示教板形式多樣、種類繁多。涉及到發(fā)動機、底盤的

8、各部件。諸如：電控發(fā)動機故障模擬實驗臺、自動變速器示教板等等。隨著電控技術在汽車上的廣泛應用，各種傳感器也相應的配備在汽車上。因此，各種傳感器的示教板也出現(xiàn)在市場上。隨著電控技術的飛速發(fā)展，電子控制點火系統(tǒng)、電子控制噴射系統(tǒng)等在汽車的應用，汽車整車的零件種類將更趨復雜，零件的維修將更加困難，有時會出現(xiàn)不能診斷出故障原因的尷尬局面。這些都是由于對電子元件或者是傳感器等的工作原理缺乏深刻的理解。示教板伴隨著這些問題出現(xiàn)之后，由于其成本低、直觀方便，受到熱捧，在各個行業(yè)飛速發(fā)展。國內也有很多相關企業(yè)進行開發(fā)和研制。特別是一些教學常用車型：桑塔納、豐田凌志、豐田佳美等的實驗臺架技術已相當成熟。雖然示教

9、板技術發(fā)展迅速，卻要看到一些不足：一，在眾多示教板中，以實驗臺居多。而實驗臺本身結構也非常復雜且成本不菲。二，如果把傳感器全都具體的展示，則試驗臺過于復雜及體積龐大。但是如果不具體展示出傳感器的結構及電路等，學生對傳感器的認識不夠全面?；诖?，設計單獨傳感器的示教板很有必要。2 空氣流量傳感器結構組成及工作原理2.1 熱線（膜）式空氣流量傳感器的結構組成和工作原理博世 LH 型燃油噴射系統(tǒng)及別克、日產 MAXIMA（千里馬） 、沃爾沃等一些高檔轎車采用熱線式空氣流量傳感器。國產桑塔納 2000GSi、捷達 GT（GTX） 、帕薩特 B5 2.8L 等裝配的則是熱膜式空氣流量傳感器。電控發(fā)動機空

10、氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)3熱線式空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和進氣軟管之間，基本結構由感知空氣流量的白金熱線（鉑金屬線） 、根據進氣溫度進行修正的溫度補償電阻（冷線） 、控制熱線電流并產生輸出信號的控制線路板以及空氣流量傳感器的殼體等元件組成。根據白金熱線在殼體內的安裝部位不同，熱線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 2-1 所示是采用主流測量方式的熱線式空氣流量傳感器的結構圖。它兩端有金屬防護網，取樣管置于主空氣通道中央，取樣管由兩個塑料護套和一個熱線支承環(huán)構成。熱線線徑為70m 的白金絲（R H） ，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臂

11、（如圖 2-2a） ） 。熱線支承環(huán)前端的塑料護套內安裝一個白金薄膜電阻器，其阻值隨進氣溫度變化，稱為溫度補償電阻（R K） ，是惠斯頓電橋電路的另一個臂。熱線支承環(huán)后端的塑料護套上粘結著一只精密電阻（R A） 。此電阻能用激光修整，也是惠斯頓電橋的一個臂。該電阻上的電壓降即為熱線式空氣流量傳感器的輸出信號電壓?；菟诡D電橋還有一個臂的電阻 RB安裝在控制線路板上。熱線式空氣流量傳感器的工作原理如圖 2-2b 所示，熱線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，當空氣質量流量增大時，混合集成電路 A 使熱線通過的電流加大，反之，則減小。這樣，就使得通過熱線 RH的電流是空氣質量

12、流量的單一函數，即熱線電流 IH隨空氣質量流量增大而增大，或隨其減小而減小，一般在 50120mA 之間變化。圖 2-1 熱線式空氣流量傳感器（主流測量方式）的結構1-防護網 2-取樣管 3-白金熱絲 4-溫度補償電阻 5-控制線路板 6-電連接器 a） 內部電路 b）工作原理電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)4 圖 2-2 熱線式空氣流量傳感器（主流測量方式）的內部電路及工作原理熱膜式空氣流量傳感器是熱線式的改進產品，其結構、工作原理與熱線式基本相同，只是發(fā)熱元件采用的是由鉑金屬片固定在樹脂薄膜上而構成的熱膜，優(yōu)點是提高可靠性和耐用性，不粘附灰塵。其結構如圖 2-3 所示。 a）結構

13、圖 b）剖視圖圖 2-3 熱膜式空氣流量傳感器l-控制電路 2-通往發(fā)動機 3-熱膜 4-上流溫度傳感器 5-金屬護網2.2 葉片式空氣流量傳感器的結構組成和工作原理傳統(tǒng)的博世 L 型燃油噴射系統(tǒng)和豐田佳美（CAMRY） 、子彈頭大霸王（PREVIA） 、皇冠（CROWN）2.8 等一些中檔車型采用葉片式空氣流量傳感器。如圖 2-4 所示，其結構由旋轉葉片、電位計、進氣溫度傳感器、接線插座四部分組成。在進氣通道內有一個可繞軸擺動的旋轉葉片（測量片） ，如圖 2-5 所示，作用在軸上的回位彈簧可使測量片關閉進氣通路。發(fā)動機工作時，進氣氣流經過推動測量片偏轉，使其開啟。測量片開啟角度的大小取決于進

14、氣氣流對測量片的推力與測量片軸上回位彈簧彈力的平衡狀況。進氣量的大小由駕駛員操縱節(jié)氣門來改變。進氣量愈大，氣流對測量片的推力愈大，測量片的開啟角度也就愈大。 圖 2-4 葉片式空氣流量傳感器 圖 2-5 旋轉葉片 在測量片軸上連著一個電位計，如 如圖 2-6 所示。電位計的滑動臂與測量片同軸同步轉動，把測量片開啟角度的變化（即進氣量的變化）轉換為電阻值的變化。電位計通過導線、連接器1-進氣溫度傳感器 2-電動燃油泵動觸點3-回位彈簧 4-電位計 5-導線連接器 6-CO 調節(jié)螺釘 7-旋轉葉片（測量片）8-電動燃油泵靜觸點 1-空氣進口 2-進氣溫度傳感器 3-閥門 4-組尼室 5-緩沖片 6

15、-旋轉葉片（測量片）7-主氣路 8-支氣路（旁通氣道）電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)5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)動機的進氣量，如圖 2-7 所示。根據設計電路的不同，葉片式空氣流量傳感器又可分為信號電壓上升型（隨著進氣量的增大信號電壓升高）和信號電壓下降型（隨著進氣量的增大信號電壓降低）這兩種類型，豐田皇冠 2.8 5M-E、豐田大霸王 2TZ-FE 發(fā)動機采用的是信號電壓上升型，豐田凌志 ES300 采用的是信號電壓下降型。 圖 2-6 與測量片同軸的電位計圖 圖 2-7 葉片式空氣流量傳感器工作原理圖在葉片式空氣流量傳感器

16、內，通常還有一電動汽油泵開關，如圖 2-8 所示。當發(fā)動機起動運轉時，測量片偏轉，該開關觸點閉合，電動汽油泵通電運轉；發(fā)動機熄火后，測量片在回轉至關閉位置的同時，使電動汽油泵開關斷開。此時，即使點火開關處于開啟位置，電動汽油泵也不工作?？諝饬髁總鞲衅鲀冗€有一個進氣溫度傳感器，用于測量進氣溫度，為進氣量作溫度補償。葉片式空氣流量傳感器導線連接器一般有 7 個端子，如圖 2-9 中的39、36、6、9、8、7、27。但也有將電位計內部的電動燃油泵控制觸點開關取消后，變?yōu)?5 個端子的。圖 2-9 表示出了日產和豐田車用葉片式空氣流量傳感器導線連接器端子的“標記” 。其端子“標記”一般標注在連接器的

17、護套上，具體含義如下：THA-進氣溫度傳感器信號、V S-空氣流量傳感器輸出信號、V C-基準電壓、V B-電源電壓、E 2-搭鐵、F C-燃油泵開關、E 1-搭鐵。 圖 2-8 葉片式空氣流量傳感器電路原理圖 圖 2-9 葉片式空氣流量傳感器導線連接器端子 2.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的結構組成與工作原理1-空氣進口 2-電動燃油泵觸點 3-平衡片 4-回位彈簧 5-電位計 6-空氣出口 1-滑動臂 2-鍍膜電阻 3-空氣出口 4-旋轉葉片 5-旁通氣道 6-空氣進口 1-電動燃油泵開關 2-可變電阻 3-固定電阻 4-熱敏電阻（進氣溫度傳感器）電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)

18、6豐田凌志 LS400 轎車 1UZ-FE 發(fā)動機采用的是卡門渦旋式空氣流量傳感器。如圖 2-10 所示。在進氣管道正中間設有一流線形或三角形的渦流發(fā)生器，當空氣流經該渦流發(fā)生器時，在其后部的氣流中會不斷產生一列不對稱卻十分規(guī)則的被稱為卡門渦流的空氣渦流。根據卡門渦流理論，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向移動，其移動的速度與空氣流速成正比，即在單位時間內通過渦流發(fā)生器后方某點的旋渦數量與空氣流速成正比。因此，通過測量單位時間內渦流的數量就可計算出空氣流速和流量。測量單位時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2-11 所示是反光鏡檢出式卡門渦旋流量傳感器，其內有一只發(fā)光二

19、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。反光鏡安裝在一個很薄的金屬簧片上。金屬簧片在進氣氣流旋渦的壓力作用下產生振動，其振動頻率與單位時間內產生的旋渦數量相同。由于反光鏡隨簧片一同振動，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氣量。凌志 LS400 轎車 1UZ-FE 發(fā)動機即為這種型式的卡門渦旋式空氣流量傳感器。 a）結構 b）工作原理圖 2-10 卡門渦旋式空氣流量傳感器的結構和工作原理1-整流柵 2-渦流發(fā)生器 3-超生波發(fā)生器 4-卡門渦旋 5

20、-超生波接收器6-至進氣管 7-反光鏡 8-發(fā)光二極管 9-簧片 10-壓力傳遞孔 11-光敏三極管 圖 2-12 所示為超聲波檢出式卡門渦旋式空氣流量傳感器。在其后半部的兩側有一個超聲波發(fā)射器和一個超聲波接收器。在發(fā)動機運轉時，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。當超聲波通過進氣氣流到達接收器時，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，計算出單位時間內產生的旋渦的數量，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火提前角。電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)7圖 2-11 反光鏡檢出式 圖 2-12 超聲

21、波檢出式3 空氣流量傳感器的檢修3.1 熱線（膜）式空氣流量傳感器的檢修如圖 3-1 所示，桑塔納 2000GSi AJR 發(fā)動機熱膜式空氣流量傳感器（G70）的供電電路為:繼電器盒 30 號線燃油泵繼電器（經過內部閉合的觸點）熔絲 S（30A）線路中插接器 T81.5 導線空氣流量傳感器端子 2。信號輸出電路為:空氣流量傳感器正信號由端子 50.5 導線電子控制單元 J220 插座T80 端子 13，空氣流量傳感器負信號由端子 3J220 插座 T80 的端子 12。圖圖3-1 空氣流量傳感器連接電路及插頭端子檢測供電電壓。關閉點火開關，拔下空氣流量傳感器 5 芯插頭，起動發(fā)動機，用萬用表檢

22、測插頭端子 2 和發(fā)動機搭鐵點間的電壓，應接近 12V 蓄電池電壓。如電壓為 O，應檢查熔斷絲與端子 2 間的線路有無斷路；若無斷路，檢1-空氣進口 2-進氣歧管 3-光敏三極管 4-簧片 5-壓力基準孔 6-渦旋發(fā)生器 7-卡門渦旋 8-整流柵1-超生波發(fā)射器 2-超生波發(fā)生器 3-至發(fā)動機 4-與渦流數對應的疏密聲波 5-整形后的矩形波 6-接 ECU 7-旁通氣道 8-超生波接收器 9-卡門渦旋 10-渦流發(fā)生器 11-渦流穩(wěn)定板電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)8查燃油泵繼電器。用萬用表檢測端子 4 與搭鐵間的電壓，應為 5V。若不正常，檢查 J220 的端子 11 電壓是否為

23、 5V。若是，則檢查線路是否斷路；若不是，更換發(fā)動機 ECU。也可用發(fā)光二極管試燈對供電電壓進行檢測。檢測時，用發(fā)光二極管試燈連接空氣流量傳感器插頭端子 2 和發(fā)動機搭鐵點，起動發(fā)動機，燈應亮。如果燈不亮 ， 應 檢 查 熔 斷 絲 與 端 子 2 間 線 路 有 無 斷 路 或 短 路 ， 如 正 常 ， 則 檢 查 燃 油 泵繼 電 器 。檢測線路導通性。接上傳感器插頭和空氣濾清器，檢測空氣流量傳感器上端子 3、4、5 與發(fā)動機 ECU 上相關端子 12、11、13 間的線路電阻，其電阻值應小于 1。如果線路有斷路或短路，應修復。檢測信號電壓。首先關閉點火開關，拆下空氣濾清器。接通點火開關

24、，但不起動發(fā)動機，用 450W 的電吹風（冷風擋）向空氣流量傳感器吹氣，測量傳感器插頭端子 5（正信號線） 、端子 3（負信號線）間的電壓，信號電壓應在2.04.OV 間變化。若電壓不變化，說明空氣流量傳感器失效，應更換。當用 VAG1551 或 VAG1552 進行數據流讀取時，發(fā)動機怠速運轉，讀測量數據塊顯示組 02，檢查進氣質量參數，標準值應為 2.04.0g/s。如果不在標準范圍內或者查詢到空氣流量傳感器有故障，應檢查傳感器的供電電壓。3.2 葉片式空氣流量傳感器的檢修葉片式空氣流量傳感器常見故障有葉片總成擺動卡滯、電位計滑動觸點磨損而與鍍膜電阻接觸不良、油泵觸點燒蝕而接觸不良等?？諝?/p>

25、流量傳感器的萬用表檢測有就車檢測和單件檢測兩種方法，如圖 3-2豐田大霸王 2TZ-FE 發(fā)動機用葉片式空氣流量傳感器電路原理圖，以它為例加以說明。圖 3-2 豐田 PREVIA 2TZ-FE 發(fā)動機葉片式空氣流量傳感器電路原理 就車檢測。點火開關置“OFF” ，拔下該流量傳感器導線連接器，用萬用表歐姆擋測量連接器內各端子間的電阻。其電阻值應符合表 3-1 所示；如不符，則應更換空氣流量傳感器。THA-進氣溫度傳感器信號 Vs-空氣流量傳感器輸出信號 Vc-基準電壓 VB-電源電壓 E 2-搭鐵 Fc-燃油泵開關 E 1-搭鐵電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)9表 3-1 豐田 PRE

26、VIA 葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻端子 標準電阻（k） 溫度（）VS-E2 0.2-0.60 -VC-E2 0.20-0.60 -10.00-20.00 -204.00-7.00 02.00-3.00 200.90-1.30 40THA-E20.40-0.70 60FC-E1 不定 -單件檢測。點火開關置“OFF” ，拔下空氣流量傳感器的導線連接器，拆下與空氣流量傳感器進氣口連接的空氣濾清器，拆開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。首先檢查電動燃油泵開關，用萬用表歐姆擋測量 E1-FC端子電阻:在測量片全關閉時，E 1-FC間不應導通，電阻為；在測量片開

27、啟后的任一開度上，E1-FC端子間均應導通，電阻為 0。圖 3-3 葉片式空氣流量傳感器電位計電阻的檢測。然后如圖 3-3 所示，用起子推動測量片，同時用萬用表歐姆擋測量電位計滑動觸點 VS與 E2端子間的電阻:在測量片由全閉至全開的過程中，電阻值應逐漸變大，且符合表 3-2 所示；如不符，則須更換空氣流量傳感器。表 3-2 豐田 PREVIA 葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻端子 標準電阻（） 測量片位置 測量片全關閉FC-E10 測量片開啟20-600 全關閉VS-E220-1200 從全關到全開表 3-3 豐田 CROWN2.8 5M-E 發(fā)動機葉片式空氣流量傳感器各端子間的電阻端子

28、溫度（） 測量片位置 標準電阻（k）- 完全關閉 0.02E2-VS- 從關閉到全開 0.021.00- 完全關閉 E1-FC- 任何開度 0圖 3-3 電位計電阻的檢測方法電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)100 - 4.007.0020 - 2.003.0040 - 0.901.30E2-THA60 - 0.400.70E2-VC - - 0.100.30E2-VB - - 0.200.40E2-FC - - 3.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的檢修豐田凌志 LS400 轎車 1UZ-FE 發(fā)動機用反光鏡檢出式空氣流量傳感器與 ECU的連接端子與連接電路如圖 3-4 所示，K S為空

29、氣流量信號輸出端。電阻檢測。點火開關置“OFF” ，拔下空氣流量傳感器的導線連接器，如圖 3-4 所示，用萬用表電阻擋測量傳感器上“THA”與“E 1”端子之間的電阻，其標準值如表 4-4 所示。如果電阻值不符合標準值，則更換空氣流量傳感器。圖 3-4 LS400 1UZ-FE 發(fā)動機卡門渦旋式空氣流量傳感器與 ECU 的連接端子與連接電路表 3-4 豐田凌志 LS400 1UZ-FE 卡門渦旋式空氣流量傳感器 THA-E2 端子間的電阻端子 標準電阻（k） 溫度（）10.0-20.0 -204.0-7.0 02.0-3.0 200.9-1.3 40THA-E20.4-0.7 60電壓檢測。插

30、好此空氣流量傳感器的導線連接器，用萬用表電壓檔檢測發(fā)動機 ECU 端子 THA-E2、V C-E1、KS-E 1間的電壓，其標準電壓值見表 3-5 所示。表 3-5 豐田 LS400 1UZ-FE 發(fā)動機卡門渦旋式空氣流量傳感器 ECU 端子間電壓值端子 電壓（V） 條件電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)110.5-3.4 怠速、進氣溫度 20THA-E24.5-5.5 點火開關 ONKS-E1 2.0-4.0（脈沖發(fā)生） 怠速VC-E1 4.5-5.5 點火開關 ON以上介紹了葉片式、卡門旋渦式、熱線（膜）式三種類型的空氣流量傳感器。葉片式空氣流量傳感器在二十世紀 70 年代應用較廣

31、，它結構簡單、價格便宜、且具有良好的可靠性。但也存在如體積大、不便于安裝、急加速響應滯后較長、進氣阻力較大以及需要補償大氣壓力和溫度的變化等一些缺點。為了克服這些缺點，二十世紀 80 年代初相繼出現(xiàn)了熱線式、熱膜式和卡門旋渦式等空氣流量傳感器。尤其是熱線式和熱膜式空氣流量傳感器能測出空氣質量流量，避免了海拔高度引起的誤差，再加上響應時間短，測量精度高。因此，已成為現(xiàn)代汽車電子控制燃油噴射系統(tǒng)較流行的空氣流量傳感器。另外，也還可采用示波器進行故障診斷。通過查看示波器顯示的空氣流量傳感器波形，判斷傳感器是否存在。各傳感器波形圖：圖 3-5 熱膜式空氣流量傳感器波形電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設

32、計與開發(fā)12圖 3-6 葉片式空氣流量傳感器波形圖 3-7 卡門渦旋式空氣流量傳感器4 空氣流量傳感器示教板的設計4.1 示教板的總體布局示教板總長 1400mm，總寬為 480mm,總高 1800mm.示教板桌面離地面800mm，面板厚度為 230mm(在本設計中把面板之后的空間作為存放零件的空間，所以厚度較厚)。整體臺架采用國標鋼材制作支撐架以支承示教板和在示教板上的各種附件，支撐架采用焊接成形，焊接完成后，表面噴上灰色的油漆。示教電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)13板三視圖見附圖 1。示教板面板上各元件都標出其名稱并繪有彩色噴繪電路圖，噴繪圖由有機玻璃保護，采用高強度高粘性的噴

33、繪底膜材料，不易脫落掉色，學員可直觀對照電路圖和實物，認識和分析空氣流量傳感器的工作原理。示教板的面板固定在臺架上。三種空氣流量傳感器（熱膜式和熱線式因結構基本相同，故只放置一個）和檢測端子集中安裝在示教板的面板上，可直接在面板上利用檢測儀器檢測空氣流量傳感器電路元件的電信號，如電阻、電壓等信號參數，檢測端子采用透明有機玻璃絲印出各端子的名稱。另外為了方便做動態(tài)試驗（如采用電吹風模擬工作狀態(tài)時），將空氣流量傳感器均橫置在示教板上。并且面板上配置有診斷接頭，供示波器測量傳感器波形使用。另外還配置有點火開關等附件。示教板面板的布置見附圖 2。示教板主要是考慮了能夠滿足對空氣流量傳感器的結構、工作原

34、理、故障設置及診斷的教學需求而設計。其面板電壓為 12V 直流（采用蓄電池即可滿足要求） ，臺架配備有萬向腳輪，并帶有腳輪自鎖裝置。示教板后方有儲物空間，除了可以放置一些示教板本身帶有的部件外，還可放置萬用表等檢測部件及一些輔助部件。示教板的立體效果圖見附圖 3.4.2 空氣流量傳感器故障設置點 空氣流量傳感器的斷路故障設置采用的方式為：在需要設置斷路的線路上設置斷開開關。而空氣流量傳感器的信號超出范圍的故障設置采用的方式是：在需要設置故障的線路上，增加一個可變電阻。從而調節(jié)電阻大小，使空氣流量傳感器信號發(fā)生異常變化。最后空氣流量傳感器的短路故障設置采用的方法是：將原本正常連接的線路短接并設置

35、短路的斷開式開關。按下開關，可使原本正常的線路短路。4.2.1 熱膜（線）式空氣流量傳感器的故障設置在深刻理解熱膜式空氣流量傳感器的工作原理以及檢測方法的基礎上進行熱膜式空氣流量傳感器的故障設置。如圖 4-1 所示：電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)14圖 4-1 熱膜式空氣流量傳感器原圖及改造如上所示：左圖為熱膜式空氣流量傳感器原理圖，右圖為熱膜式空氣流量傳感器線路改造圖。從兩圖可明顯的看出故障設置點，如下表所示：表 4-1 熱膜式空氣流量傳感器故障設置點故障開關 故障設置點 故障現(xiàn)象1燃油泵繼電器到空氣流量傳感器“2”號端子斷路發(fā)動機不起動2 ECU“12”端子到傳感器“3” 斷路

36、 傳感器不輸出負信號3ECU“12”端子到傳感器“3” 端子短路、電阻超出正常范圍傳感器輸出信號失準、發(fā)動機起動困難、怠速不穩(wěn) 、排放超標等4 ECU“11”端子到傳感器“4 斷路” 傳感器得不到 5V 電源，不工作5ECU“11”端子到傳感器“4” 短路 傳感器輸出信號失準、發(fā)動機起動困難、怠速不穩(wěn)等6 ECU“13”端子到傳感器“5” 斷路 傳感器不輸出正信號7ECU“13”端子到傳感器“5” 端子短路、電阻超出正常范圍傳感器輸出信號失準、發(fā)動機起動困難、怠速不穩(wěn)等4.2.2 葉片式空氣流量傳感器的故障設置在深刻理解葉片式空氣流量傳感器的工作原理以及檢測方法的基礎上進行電控發(fā)動機空氣流量傳

37、感器示教板的設計與開發(fā)15葉片式空氣流量傳感器的故障設置。如圖 4-2 所示：圖 4-2 葉片式空氣流量傳感器原圖及改造圖如上所示：左圖為葉片式空氣流量傳感器原理圖，右圖為葉片式空氣流量傳感器線路改造圖。從兩圖可明顯的看出故障設置點，如下：表 4-2 葉片式空氣流量傳感器故障設置點故障開關 故障設置點 故障診斷1進氣溫度傳感器 THA 線路斷路、短路電阻超出正常范圍檢測進氣溫度傳感器線路實車上表現(xiàn)為發(fā)動機起動困難、怠速不穩(wěn)、排放超標等2空氣流量傳感器信號 Vs-E2輸出信號線路斷路檢測 Vs-E2檢測輸出信號線路實車上表現(xiàn)為發(fā)動機怠速不穩(wěn)、加速不良、排氣管冒黑煙等3空氣流量傳感器信號 Vs-E

38、2輸出電路電阻超出正常范圍發(fā)動機加速不良、進氣管回火等4空氣流量傳感器信號輸出電路短路空 氣 流 量 傳 感 器 輸 出 信 號 偏 高 、 發(fā)動 機 怠 速 不 穩(wěn) 、 排 氣 管 冒 黑 煙 、 自動 變 速 器 無 法 升 入 超 速 擋5 基 準 電 壓 Vc 電 路 斷 路 空 氣 流 量 傳 感 器 信 號 輸 出 不 準 確 導電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)16致 發(fā) 動 機 怠 速 不 穩(wěn) 、 加 速 不 良6基 準 電 壓 Vc 電 路 短 路 空 氣 流 量 傳 感 器 輸 出 信 號 偏 高 、 發(fā)動 機 怠 速 不 穩(wěn) 、 排 氣 管 冒 黑 煙7 汽油泵電

39、路 Fc-E1斷路 發(fā)動機不能起動4.2.3 卡門渦旋式空氣流量傳感器的故障設置在深刻理解卡門渦旋式空氣流量傳感器的工作原理以及檢測方法的基礎上進行卡門渦旋式空氣流量傳感器的故障設置。如圖 4-3 所示：左圖為卡門渦旋式空氣流量傳感器原理圖，右圖為卡門渦旋式空氣流量傳感器線路改造圖。從兩圖可明顯的看出故障設置點。故障開關 故障設置點 故障現(xiàn)象1進氣溫度傳感器線路斷路電阻超出正常范圍發(fā)動機起動困難、怠速不穩(wěn)、排放超標2卡門渦旋式信號輸出電路短路 空 氣 流 量 傳 感 器 輸 出 信 號 偏 高 。 發(fā)動 機 怠 速 不 穩(wěn) 、 排 氣 管 冒 黑 煙 等3卡門渦旋式信號輸出電路斷路 發(fā)動機怠速

40、不穩(wěn)、加速不良 、排氣管冒黑煙等4電阻超出正常范圍空氣流量傳感器電源電壓斷路傳感器不工作4.3 示教板的制作材料及工藝面板上各個傳感器均采用實物與 ECU 連接。ECU 選擇時與原車型所采用的傳感器類型匹配。傳感器與執(zhí)行器在面板上的固定方式有鉚接、固定帶、螺釘連接等。檢測的端子布置在傳感器與 ECU 的線路中間。 （面板圖上圓圈的位置即圖 4-3 卡門渦旋式空氣流量傳感器原圖及改造圖表 4-3 葉片式空氣流量傳感器故障設置點電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)17為檢測端子） 。示教板的支撐架采用方鋼管支撐示教板面板及各附件。由于空氣流量傳感器示教板本身的部件較少，就不單獨設置箱子，而在

41、示教板面板之后開設一個箱子，作為存儲部件的空間。 （支撐架采用焊接成型，焊接完成后，表面噴上油漆） 。示教板面板采用噴砂鋁板。待傳感器與 ECU 等安裝到對應位置之后，在各元件的相應處標出其名稱，并用油漆噴繪到面板上。臺架臺面采用2mm 薄鋼板，表明經過噴塑處理。4.4 示教板使用說明書示教板上排列三個不同形式的傳感器及不同類型 ECU 的實物。學員可直接觀察其外形及組成。設置故障：接上 12V 電源，打開點火開關，按下故障鍵盤的故障號碼，此時故障設置鍵上的故障設置燈會亮，故障設置完成。倘若再按一次同樣的故障號碼，故障設置將解除。設置故障之后，觀察傳感器工作情況，并按照故障碼讀取的方法讀出故障

42、。進一步分析造成故障的原因。最后消除故障代碼。表 4-4 熱膜式空氣流量傳感器故障設置編號 故障開關 故障設置點 故障開關 故障設置點1燃油泵繼電器到空氣流量傳感器“2”號端子斷路2ECU“12”端子到傳感器“3”斷路3ECU“12”端子到傳感器“3”端子短路、電阻超出正常范圍4ECU“11”端子到傳感器“4” 斷路5ECU“11”端子到傳感器“4” 短路6ECU“13”端子到傳感器“5”斷路7ECU“13”端子到傳感器“5” 端子短路、電阻超出正常范圍8ECU“13”端子到傳感器“5”斷路表 4-5 葉片式空氣流量傳感器故障設置編號故障開關 故障設置內容 故障開關 故障設置內容9進氣溫度傳感

43、器 THA 線路斷路、短路電阻超出正常范圍10空氣流量傳感器信號 Vs-E輸出信號線路斷路11空氣流量傳感器信號 Vs-E2輸出電路電阻超出正常12空氣流量傳感器信號輸出電路短路電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)18范圍13 基 準 電 壓 Vc 電 路 斷 路 14 基 準 電 壓 Vc 電 路 短 路15 汽油泵電路 Fc-E1斷路表 4-6 卡門渦旋式空氣流量傳感器故障設置編號故障開關 故障設置點16 進氣溫度傳感器線路斷路、電阻超出正常范17 卡門渦旋式信號輸出電路短路18 卡門渦旋式信號輸出電路斷路、電阻超出正常范圍19 空氣流量傳感器電源電壓斷路故障設置成功之后，便可進行故

44、障診斷與排除。一般采用解碼儀直接讀取故障代碼，初步了解故障發(fā)生的大概部位及原因。表 4-7 熱膜式空氣流量傳感器故障代碼及含義故障碼 故障診斷 故障部位00561 燃油泵 燃油泵、燃油泵繼電器00552 空氣流量傳感器信號不良 空氣流量傳感器相應線路00520 空氣流量傳感器信號不良 空氣流量傳感器相應線路表 4-8 葉片式空氣流量傳感器故障代碼及含義故障碼 故障診斷 故障部位24 進氣溫度傳感器線路斷路或短路 進氣溫度傳感器線路34 Vc 斷路或者 Vc-E2短路 空氣流量計 Vc-E2線路32 E2 斷路或 Vc 與 Vs 間斷路 空氣流量計 Vc 與 Vs 的線路表 4-9 卡門渦旋式空

45、氣流量傳感器故障代碼及含義故障碼 故障診斷 故障部位31 空氣流量計電路開路或短路 空氣流量計相應線路故障代碼讀取之后，借助萬用表或其他檢測工具，對線路進行進一步檢測。以作出最后判斷。但是在排除故障時要注意到：有時系統(tǒng)雖然沒有顯示空氣流量傳感器的故障碼，但實際上空氣流量傳感器的信號已經超出正常范圍，而因為 ECU 不能察覺到傳感器信號的微量變化，導致人們忽視了對傳感器的檢查。所以碰到這種情況，一定要重視傳感器對發(fā)動機工作產生的影響。本示教板也設置有此類故障點（即沒有故障碼，但空氣流量傳感器仍然存在故障的故障點） 。電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)195 結論與展望經過一系列的步驟，基

46、于空氣流量傳感器的示教板設計完工。期間雖然碰到很多問題，但在指導老師耐心的指導以及自身的努力探索之下解決了。此次設計的空氣流量傳感器示教板，較直觀的把傳感器的結構組成及線路連接展示在學生面前，使學生能夠準確掌握各傳感器的結構特征及與 ECU 的電路連接。并且該示教板能夠模擬大部分的空氣流量傳感器的故障。還可以模擬傳感器的一種較難察覺的故障：有時系統(tǒng)雖然沒有顯示空氣流量傳感器的故障碼，但實際上空氣流量傳感器的信號已經超出正常范圍，而因為 ECU 不能察覺到傳感器信號的微量變化，導致人們忽視了對傳感器的檢查。所以爭對這類故障，本示教板設置了此類故障點（即沒有故障碼，但空氣流量傳感器仍然存在故障的故

47、障點） 。從而使學生牢固掌握空氣傳感器各種故障診斷方法，形成一種自動化思維。以便在做整車診斷時，能快速判斷出有關空氣流量傳感器的故障并且降低了診斷難度。由于此示教板上只提供傳感器及 ECU 等部件。所以只能診斷一些關于空氣流量傳感器自身的故障。但是有時因為氧傳感器等其他部件的損壞，會表征到空氣流量傳感器上。從而引起維修者誤判斷故障，以為是空氣流量傳感器損壞，而沒有顧慮到實際上其他元件的損壞，引起混合氣濃度的失調。結果浪費了修理工時甚至找不出故障原因。所以設計示教板時此方面有待研究。回首設計和論文的創(chuàng)作過程也快接近半年了吧。在這一年里，我們的指導老師-曹老師始終堅持一星期一次的現(xiàn)場指導，真的很感

48、動于他那對待科學嚴謹、細心的精神以及對待學生負責、認真的態(tài)度。曹老師不僅在設計上給予我們無私教誨、真切引導。還很關心我們找工作的情況。在此，真誠的感謝曹老師給予我們的悉心指導以及熱忱的鼓勵。另外我還要感謝汽教 071 班的全體同學。在設計的過程中，碰到了很多難題。同學們都給予了我很多及時而真誠的幫助。最后，特別感謝王丹同學給予我 UG 技術上的指導。電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)20參考文獻1 鄒長庚現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)構造原理與故障診斷（上）M 北京理工大學出版社，2004.2 宋福昌汽車傳感器識別與檢測圖解M 電子工業(yè)出版社 ,2003.3 李東江汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的萬用表檢測

49、M 科學技術文獻出版社 ,2002.4 曹紅兵汽車發(fā)動機電控技術原理與維修M 機械工業(yè)出版社 ,2008.5 劉仲國豐田凌志轎車故障診斷與維修手冊M 機械工業(yè)出版社 ,2003.6 齊志鵬汽車傳感器和執(zhí)行器的原理與檢修M 人民郵電出版社 ,2002.7 魯植雄. 汽車傳感器動態(tài)與靜態(tài)測試 200QAM人民交通出版社，2006.8 宋年秀. 怎樣檢測汽車傳感器M. 中國電力出版社,2007.9 孫余凱，項綺明新型汽車電子電器元器件的檢測與修理M 人民郵電出版社,2005.10 齊志鵬汽車傳感器和執(zhí)行器的原理與檢修M 人民郵電出版社， 2002.11 閔思鵬，王錦俞國產大眾車系發(fā)動機電控系統(tǒng)檢修M

50、. 機械工業(yè)出版社，2004.電控發(fā)動機空氣流量傳感器示教板的設計與開發(fā)2112 肖永清，陸剛.新型轎車電噴系統(tǒng)的原理與故障檢修 M人民郵電出版社，2006.13 解梅 電控發(fā)動機故障模擬試驗臺的設計與實驗研究 J汽車電器,2005(7).14 王銀山.電控發(fā)動機故障診斷試驗臺的設計與研究J天津工程師范學院學報,2005(1).15 胡天明電控發(fā)動機模擬示教板操作中常見問題分析 J蘭州工業(yè)高等?？茖W校學報,2001(4).16 伍尚堅豐田 1JZ 電噴發(fā)動機故障試驗臺的設計和研制 J廣東交通職院學報2004(4).17 崔宏巍汽車電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)試驗臺架設計與開發(fā) J科技情況開發(fā)與經濟200

51、5(16).18 劉宏，岳應娟電腦控制機械原理示教板的功能改進J 實驗技術與管理,2001(2).19 胡志剛汽車自動變速器示教板的設計J 天津工程師范學院學報， 2005(3).20 化明松，姚朝霞汽車自動變速器示教板的設計 J電子產品可靠性與環(huán)境試驗,2006(6).21 夏良耀. 汽車電控發(fā)動機示教臺的研制J. 重慶職業(yè)技術學院學報 , 2005,(3).22XU Yan-minTheory and maintenance of the volume air flow sensor on electric injection vehicle，2009 35(19).23Brunn H HHot-wire Anemometry:Principle and Signal Analysis，1995.附圖 1：示教板三視圖22技 術 要 求 ：1.支 撐 架 焊 接 成 型 后 ， 去 除 飛 刺 毛 邊2.面 板 安 裝 過 程 中 不 允 許 磕 、 碰 、 劃 傷 、 腐 蝕3.車 輪 尺 寸 為 4*50空 氣 流 量 傳 感 器 示 教 板 比 例制 圖校 核 汽 教 071吳 秋 紅 1:1附圖 2：面板布置圖23附圖 3：立體效果圖24 25