任务一温度传感器的检测

任务描述

一辆大众速腾轿车冷启动困难，初步判断为发动机冷却液传感器工作不正常所致。要求就车对发动机冷却液传感器进行检测，并正确描述其功能与工作原理，同时能够举一反三对汽车上其他温度传感器进行检测。

学习目标

（1）了解各种温度传感器的结构和工作原理；（2）掌握冷却温度传感器检测方法（3）能够分析测量数据。

学习准备

（1）安全检查

（2）熟悉相关操作流程

（2）学习汽车温度传感器的相关知识（4）教学设备：

教学台架：汽车发动机电控实训台教学整车：捷达轿车

工具准备：钳子、螺丝刀、扳手、试电笔、万用表教学用解剖冷却液温度传感器，测量用冷却液传感器。

材料准备：相关汽车电路图、学习工作页等相关资料

任务二空气流量计的检测

任务描述

一辆大众速腾轿车启动困难，初步判断为空气流量传感器工作不正常所致。要求就车对发动机冷却液传感器进行检测，并正确描述其功能与工作原理，同时能够举一反三对汽车上其他温度传感器进行检测。

学习目标

（1）了解各种空气流量传感器的结构和工作原理；（2）掌握空气流量传感器结构原理与检测方法（3）分析测量数据。

学习准备

（1）安全检查

（2）熟悉相关操作流程

（2）学习汽车温度传感器的相关知识（4）教学设备：

教学台架：汽车发动机电控实训台教学整车：捷达轿车

工具准备：电吹风、万用表、空气流量传感器解剖教具一只，空气流量计实验测试台架及相关连接线。

材料准备：相关汽车电路图、学习工作页等相关资料

工单2 空气流量计的检测作业工单

学习任务三压力传感器

任务描述

一辆别克凯越轿车启动困难，初步判断为进气压力传感器工作不正常所致。要求就车对进气压力传感器进行检测，并正确描述其功能与工作原理，同时能够举一反三对汽车上其他压力传感器进行检测。

学习目标

（1）了解各种压力传感器的结构和工作原理；（2）掌握检测各种压力传感器的方法；

（3）掌握各种压力传感器的数据分析方法并判断传感器好坏。

学习准备

（1）安全检查

（2）熟悉相关操作流程

（2）学习汽车压力传感器的相关知识（4）教学设备：

教学台架：汽车发动机电控实训台教学整车：捷达轿车

工具准备：手动真空泵、万用表、SKS-3068汽车诊断与ECU 检修万用线组、进气压力传感器实验测试台架及相关连接线。

材料准备：相关汽车电路图、学习工作页等相关资料

工单3 进气压力传感器检测工单

相关知识二空气流量传感器

一、空气流量传感器概述

1、空气流量传感器的作用

空气流量传感器(AFS)又称为空气流量计(AFM)，是进气歧管质量型空气流量传感器(MAFS)的简称。测量发动机吸入空气量，并将信号输入发动机电子控制单元（ECU ），作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。空气流量传感器一般安装在进气管上。

2、空气流量传感器的类型

用于电喷发动机的空气流量传感器多种多样，但目前汽车使用较广泛的是以下两种：

体积流量型——翼片式、量芯式、卡门式

质量流量型——热线式、热膜式

二、翼片式空气流量传感器

1、翼片式空气流量传感器的作用

翼片式空气流量传感器又称为叶片式、动片式、风门式、量板式空气流量传感器，是一种体积式空气流量传感器，装在空气滤清器和节气门之间，用于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ECU 中。

翼片式空气流量传感器具有结构简单、工作可靠、价格便宜的特点，但也具有体积大、进气阻力大、急加速反应迟缓的缺点。

2、翼片式空气流量传感器的构造

翼片式空气流量在主进气道内安装一个可绕轴旋转的测量翼片。在发动机工作时，空气经空气过滤器过滤后进入空气流量传感器并推动测量翼片旋转使其开启。测量翼片开启角度由进气量产生的推力大小和翼片轴上复位卷簧弹力的平衡情况而决定。

翼片式空气流量传感器的翼片上安装一个电位计，它与翼片同轴旋转，空气流过传感器主进气道时，翼片受到的推力力矩与空气流量成正比。翼片偏转角度α与进气量成正比。电位计上滑片的电阻的变化转变成电压信号输入ECU 。

图翼片式空气流量传感器的构造

3、翼片式空气流量传感器的工作原理

如图所示，蓄电池通过V B 端子向传感器提供电源电压；V C 端子是两电阻之间的一个电压输出端，在两电阻值不变时，其电压值仅与V B 端子的蓄电池电压有关；V S 是滑臂在电阻膜片滑动时得到的电压，该电压随节气门开度的增大而增大，同时当蓄电池电压变化时，该电压值也变化。、翼片式空气流量传感器将（V C －V S ）/VB 作为传感器的输出信号，该信号与空气流量成反比而且线性下降。而采用（V C －V S ）/VB 作为传感器的输出信号，从而消除蓄电池电压V B 的波动对测量结果的影响。

图翼片式空气流量传感器的工作原理

三、卡曼涡流式空气流量传感器

1、涡流式空气流量传感器的测量原理

当有风吹过野外的架空电线时，会“呜、呜”发出声响。而且风速越高，声音频率也越高，这种现象就是因为气流流过电线后，形成卡曼旋涡所致。其实在液体、气体等流体中均会发生卡曼旋涡这种现象，利用现象制成的流量传感器就是卡曼旋涡式传感器。

在管道里设置柱状物之后会形成两列涡旋，只要测量涡旋出现的频率，就可以计算出该流体流量。这是因为涡旋形成了“涡街”现象，两列涡旋成平行状，并且左右交替出现，与街道两旁的路灯相似。由于这种现象是卡曼首先发现的，所以叫作卡曼涡旋。

图卡曼涡旋

根据涡流频率的检测方法不同，汽车用涡流式空气流量传感器分为光电式和超声波式两种类型。

2、光电式空气流量传感器

（1）光电式卡曼旋涡式空气流量传感器结构

光电式卡曼旋涡式空气流量传感器主要由蜂窝状整流网栅、涡流发生器、反光镜、板簧片、发光二极管(LED)、光敏晶体管、集成信号处理电等组成。

图光电式卡曼旋涡式空气流量传感器结构

（2）光电式卡曼旋涡式空气流量传感器的工作原理

光电式卡曼旋涡式空气流量传感器是利用卡曼旋涡流理论来测量空气流量的。在卡曼旋涡式空气流量传感器进气道的正中间有一个涡旋发生器。当气流流过涡流发生器时，其后部就会产生一列不对称但十分规则的卡曼旋涡。涡流引起发生器后部压力变化。在单位时间内通过涡旋发生器的旋涡数量与空气流速成正比，即进气量越大，涡流频率越高，压力变化频率就越高。因此可以通过测量单位时间内旋涡的数量就可计算出空气流速和流量。

不断变化的压力经导压孔引向金属膜反光镜使其产生振动，其振动频率与涡流频率相

等。反光镜将发光二极管的光束反射到光敏晶体管上，通过光敏晶体管检测涡流频率，该频率信号输入到ECU 。

图光电式卡曼旋涡式空气流量传感器工作原理

3、超声波式空气流量传感器

（1）超声波式卡曼旋涡式空气流量传感器结构

超声波式空气流量传感器主要由涡流发生器、超声波发生器、超声波接收器、集成电路、进气温度传感器、大气压力传感器等组成。

图超声波式卡曼旋涡式空气流量传感器结构

（2）超声波式卡曼旋涡式空气流量传感器的工作原理

当发动机工作时，超声波发生器就不断地向超声波接收器发出频率为40Hz 的超声波。同时，进气气流通过涡流发生器，产生卡曼旋涡，涡流使进气流的移动速度和压力发生变化，从而导致进气流的密度发生变化。当发射器发出的超声波通过进气流到达到超声波接收器时，由于进气流的密度发生变化，使接收器接收到超声波信号的时间和时间之差发生变化，同时由于时间和时间之差的变化与涡流频率成正比的。因而ECU 可据此变化可计算出涡流

的频率。

图超声波式卡曼旋涡式空气流量传感器工作原理

卡尔曼涡流式传感器输出的信号是与涡流频率同步的脉冲数字信号，其响应速度是空气流量传感器中最快的，几乎能同步反映空气流速的变化，因此特别适用于数字式计算机处理。

四、热线式空气流量传感器

（1）热线式空气流量传感器的结构

热线式空气流量传感器主要由热线铂丝电阻R H 、温度补偿电阻R K （又叫冷线）、控制电路板（包括R A 、R B 两个固定电阻）、防护网以及空气流量传感器外壳等组成。传感器工作时控制电路将热线铂丝加热到高于进气温度100~120℃，这也是将铂丝称为热线的原因。R A 为一精密电阻，产生热线式空气流量传感器输出电压信号；R B 为电桥调整电阻，用于调整空气流量传感器的输出特性。

图热线式空气流量传感器结构

（2）热线式空气流量传感器的工作原理

铂丝热线和其他几个电阻组成惠斯通桥形电路。铂丝热线的电阻值与其本身的温度成正比。在环境温度一定时，给惠斯通桥形电路供电，电桥会达到平衡。当有空气流过取样管中的铂丝热线时，进气会带走热线的热量，使其温度降低，热线的电阻值随即也降低，桥形电路的平衡被破坏。为重新达到平衡，使热线电阻恢复到原来数值，

就必须增大电流，使热线

温度提高。当空气流量大时，带走的热量就越多，热线电阻的变化就越大，为重新达到平衡所需增加的电流值也就越大。这样，就把空气流量的变化转换为电流的变化。电流的变化又使固定电阻R A 两端的电压U o 发生变化，此变化的电压就是热线式空气流量传感器的传感信号。这就是热线式空气流量传感器的基本工作原理。

图热线式空气流量传感器工作原理

为消除环境温度的影响，设置了一根温度补偿电阻R K （也叫冷线），也安装在取样管内，其电阻值也随进气温度的变化而变化，从而抵消了环境温度对桥形电路平衡的影响。

五、热膜式空气流传感器

热膜式空气流传感器的结构与工作原理和热线式空气传感器基本相同。在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套，热膜电阻设在护套中。为了防止污物沉积到热膜电阻上影响测量精度，在护套的空气入口一侧设有空气过滤层，用以过滤空气中的污物。为了防止进气温度变化使测量精度受到影响，在热膜电阻附近的气流上游设有铂金属膜式温度补偿电阻。温度补偿电阻和热膜电阻与传感器内部控制电路连接，控制电路与线束连接器插座连接，线束插座设在传感器壳体中部。

与热丝式流量传感器相比，热膜式空气流传感器能够较好的避免铂丝热线因脏污物造成的测量结构“漂移”现象，因此测量精度更高，可达±4%。同时，由于热膜式电阻的阻值要比热线式大，所以消耗电流较小，使用寿命较长。

图热膜式空气流量传感器结构

相关知识三压力传感器

各种压力是汽车保障正常运行的重要参数，正确的测量和控制压力是保障车辆良好运行，达到高效、低耗、安全的重要环节。因此在汽车上各种压力传感器应用较广，它主要的作用是检测液体或气体的压力变化，并其检测结果转换成电压电信号输入给ECU 。

汽车上的压力传感器种类繁多，按照信号产生的应用可分为：进气歧管压力传感器、大气压力传感器、制动主缸压力传感器、蓄压器压力传感器、空气滤清器真空开关、机油压力开关、变速器油压力传感器、轮胎气压传感器等。本任务主要通过学习进气压力传感器结构、工作原理与检修，让学生举一反三理解其他种类的压力传感器。

一、进气压力传感器的作用

在压力型（D 型）电子燃油喷射系统中不设空气流量传感器，由进气歧管压力传感器测量进气歧管压力，并将信号输入ECU ，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。进气压力越大，进气量越多，喷油越多，点火提前角越小。

进气压力传感器的种类繁多，根据其信号转换原理可分半导体压敏电阻式、电容式、真空膜盒式等类型。但半导体压敏电阻式、电容式进气歧管压力传感器因具有尺寸小、响应性好、抗振性好、精度高、成本低等优点。以成为目前市场上运用最广泛的进气歧管压力传感器。

二、半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器

压敏电阻式进气歧管压力由真空室、半导体压力转换组件（硅片）、过滤器、集成放大电路和壳体构成。如图所示

图导体压敏电阻式进气歧管压力传感器结构

硅片是敏感元件安装在保持真空的真空室内，它的一侧是绝对压力为零的真空室，另一个面承受的是进气歧管的压力。如果进气歧管上的绝对压力发生变化，会造成真空室与进气歧管之间压力差发生变化，会导致硅片发生形状变化，从而引起电阻值的发生变化。真空室内的集成电路将这个电阻信号变换为电压信号，加以放大并作为进气歧管的压力信号输入到发动机电子控制单元中。

三、电容式进气歧管压力传感器

电容式进气歧管压力传感器用氧化铝膜片和底板彼此靠近排列形成电容，利用电容膜片的压力差而改变性质，获得与压力成正比的电容值信号。

发动机工作时，进气歧管内的空气压力会作用到弹性膜片上，使弹性膜片发生形变，产生位移，造成膜片与涂层之间距离发生形变，导致电容器的电容量发生变化。而电容量的变化量与膜片的位移量成正比。由于位移量取决于两个腔的压力变化，弹性膜片上腔是绝对真空，因此只要连接下腔进气歧管上的绝对压力发生变化就会导致弹性膜片发生相应的位移变化。电容式进气歧管压力传感器就是通过检测这个电容的变化来检测进气歧管的压力。

四、真空膜盒式进气歧管压力传感器

膜盒传动可变电感式进气压力传感器的结构如图所示，其主要由膜盒、铁心、感应线圈和电子电路等组成。

图真空膜盒式进气歧管压力传感器

膜盒由薄金属片焊接，其外部与进气歧管相通，内部被抽成真空，只要进气歧管压力的变化就会使的膜盒产生膨胀和收缩的变化。置于膜盒中的感应线圈内部的铁心会与膜盒一起动作。感应线圈有两个绕组，一个与振荡电路相连，会产生交变电压。另一个绕组为感应绕组，会产生信号电压。

发动机工作时，进气歧管中压力会发生变化，导致膜盒的膨胀或收缩，带动铁心在磁场中移动，使感应线圈产生相应的交变电压，然后集成电路将这个表示进气歧管压力变化的交变电压信号进行检波、整形、放大后输送到发动机ECU 。

五、机油压力传感器

机油压力传感器用于检测发动机机油油压的大小，传感器通常通过螺纹拧入缸体的油道内，其内有一个可变电阻，一端输出信号，另一端和搭铁的滑动臂连接。当油压增高时，压力通过润滑油道接口推动膜片弯曲，膜片推动滑动臂移动到低电阻位置，输出电流增大；油压降低时，情况正好相反。

实践指导

实践指导一 AJR 发动机冷却液温度传感器检测

实践指导二 AJR 发动机空气流量传感器检测

实践指导三别克凯越进气压力传感器检测

任务一 温度传感器的检测

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