传感器原理与检修1.doc

汽车电子控制技术 课程教案
授课题目
第三章 发动机控制系统传感器的结构原理与检修
教学目的
教学要求
掌握发动机控制系统传感器的结构原理，理解各种传感器的检修
教学重点
教学难点
发动机控制系统传感器的结构原理，理解各种传感器的检修
教学方法
教学手段
方法：启发式教学法、案例教学法
手段：常规教学、多媒体教学、网络教学

课堂教学
时间分配
教学内容
时间分配（学时）
第一节 空气流量传感器
2
第二节 曲轴与凸轮轴位置传感器
2
第三节 压力传感器
2
第四节 节气门位置传感器
2
第五节 氧传感器
2
第六节 温度传感器
2
第七章 爆震传感器
2
课堂教学
设 计
理论联系实际的教学方法，进行一定时间的理论学习，之后进行实际零部件的拆装及观摩机械的运行过程。
作 业
实践教学

备 注

教学后记

第一节 空气流量传感器
一、空气流量传感器的功用与类型
空气流量传感器AFS(Air Flow Sensor)又称为空气流量计AFM（Air Flow Meter），是进气管歧管空气流量传感器MAFS（Manifold Air Flow Sensor）的简称，其功用是检测发动机进气量大小，并将进气量信息转换成电信号输入电单元（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。
根据检测进气量的方式不同，空气流量传感器分为“D”型（即压力型）和“L”型（即空气流量型）两种类型。
“D”型燃油喷射系统的测量精度不高，但控制系统的成本较低。
“L”型进气量的测量精度较高，控制效果优于“D”型燃油喷射系统。汽车采用的“L”型传感器分为体积流量型（如翼片式，量芯式，涡流式）传感器和质量流量型（如热丝式和热膜式）传感器。质量流量型传感器工作性能稳定，测量精度较高，但成本也较高。
二、 翼片式空气流量传感器
（一）翼片式空气流量传感器的结构
翼片式空气流量传感器的结构如图3-1所示，主要由检测部件，电位计，调整部件，界限插座和进气温度传感器五部分组成。

1.检测部件的结构

2.电位计与调整部件的结构
电位计安装在传感器壳体上不，由带平衡配重的滑臂和印刷电路板上的镀膜电阻组成，结构如图3-1所示
（二）翼片式空气流量传感器的工作原理

翼片式空气流量传感器的工作原理如图3-4所示。当吸入发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器翼片就会受到空气气流压力产生的推力力矩和复位弹簧弹力力矩的作用。当空气流量增大时，气流压力对翼片产生的推力力矩增大，推力力矩客服弹力力矩使翼片偏转角度a增大，直到推力力矩与推力力矩平衡为止。进气量越大，翼片偏转角度也就a越大。因为翼片总成和电位计的滑臂均固定在转轴上，所以在翼片偏转的同时，滑臂也随之偏转。当空气流量增大时，端子“Vc”与“Vs”之间的电阻值减小，两端子之间输出的信号电压Us降低。
当空气流量减小时，气流压力对翼片产生的推力力矩减小，推力力矩克服弹力力矩使翼片偏转的角度α减小，端子“Vc”与”Vs”之间的电阻值增大，两端子之间输出的信号电压Vs升高。传感器的输出特性如图3—5所示。

（三）翼片式空气流量传感器检修
空气流量传感器既是一种精密不见，也是供气系统最重要的部件。当其出现故障时，ECU就接受不到正确的进气量信号来控制喷油两，混合气就会过浓或过稀，从而导致发动机运转失常。检修或产写空气流量传感器时，应细心操作、切忌碰状，一面损伤其零部件。
三、量芯式空气流量传感器
量芯式空气流量传感器具有进气阻力小、计算精度和工作可靠性高等优点，新型马自达（MAZDA）929型轿车采用了这种传感器。
量芯式空气流量传感器的结构与翼片式流量传感器相似，如图3-7所示，主要由量芯、电位计、进气温度传感器和线束插座等组成。

四、涡流式空气流量传感器
（一）涡流式流量传感器的测量原理
涡流式空气流量传感器是根据卡尔曼涡流理论，利用超声波或光电信号通过检测漩涡频率来测量空气流量的一种传感器。
（二）涡流式流量传感器的优点与类型
涡流式传感器的输出信号是几种空气流量传感器中最快的一种，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。具有测量精度高、进气阻力小、无磨损等优点，长期使用时性能不会发生变化。其缺点是制造成本较高，因此目前只有少数中高档轿车采用，因为检测体积流量，所以需要对空气温度和大气压进行修正。
根据旋涡频率的检测方式不同，汽车用涡流式流量传感器分为超声波检测式和光电检测式两种。如中国大陆进口丰田凌志LS400型轿车和台湾进口皇冠3.0型轿车采用了光电检测涡流式流量传感器，日本三菱（Mitsubishi）几扑车、中国长风猎豹吉普车和韩国现代（HYUNDAI）
（三）光电检测涡流式空气流量传感器的结构原理
1.传感器的结构特点
丰田凌志LS400和皇冠3.0型轿车装备的光电检测涡流式流量传感器的结构如图3-10所式，主要由涡流发生器、发光三极管、反光镜、张紧带、集成厚膜控制电路和进气温度传感器组成。

2传感器的检测原理
当进气气流流过涡流发生器时，发生器两侧就会交替产生涡流，两侧的压力就会交替发生变化。进气量越大，旋涡数量越多，压力变化频率就越高。导压孔将变化的压力引导到导压腔中，反光镜和张紧带就会随着压力变化而产生振动振动频率与单位时间内产生的旋涡数量（即旋涡频率f）成正比。反光镜将LED的光束反射到光敏三极管上，因为光敏三极管受到光束照射时导通，不受光束照射时截止，所以光敏三极管导通与截止的频率与涡流频率成正比。信号处理电路将频率信号装换成方波信号输入ECU之后，ECU便可以计算出进气流量的大小利用发动机鼓掌诊断测试系统在丰田皇冠3.0型轿车上实测光电检测涡流式空气流量传感器的输出信号周期值。可见，发动机转速越高，吸如汽缸的进气量越大，产生涡流的频率就越高。
（四）超声波检测涡流式流量传感器的结构原理
1、传感器的结构特点
超声波检测涡流式流量传感器的结构如图3-12所示，主要由涡流发生器超声波发生器、超声波接收器，集成控制电路、进气温度窗肝气和大气压力传感器等组成。