热线式空气流量计属质量型流量传感器,能直接测量被发动机吸入空气的质量,不需要温度传感器进行修正,所以精度更高。且它能在短时间内反映空气的流量,响应速度快,无运动组件,进气阻力小,不易磨损,测量范围大,因此被广泛地应用。 一、热线式空气流量传感器的结构。 热线式空气流量计按其铂金热线安装位置的不同可分为主流测量方式及旁通测量方式两种。 主流测量方式的热线式空气流量计主要由铂金热线、温度补偿电阻(冷线)、取样管控制线路板、防护网及连接器等组成,如图4-18所示。热线是一根直径约为0.07mm的铂金丝,它装在取样管内的支承环上,其阻值随温度变化而变化,当传感器工作时,它能被控制电路提供的电流加热到120℃左右,因此称为热线;取样管由一个热线支承环和两个塑料护套组成,它置于空气流量计主空气道的中央,两端有防护网,防护网通过卡箍固定在流量计的壳体上;温度补偿电阻(冷线)安装在热线附近,且靠近进气口一侧,当传感器工作时,控制电路向其提供一个电流使其温度始终低于热线温度100℃,这样冷线温度可以起到参考标准的作用,使进气温度的变化不会影响到热线测量进气量的精度;控制线路板上有插座与发动机的ECU相连,用于输入信号。 旁通测量方式热线式空气流量传感器与主流测量方式热线式空气流量传感器的主要区别在于,它把铂金热线和温度补偿电阻(冷线)安装在旁通气道上,且热线和补偿电阻用铂丝缠绕在陶瓷螺旋管上,其结构如图4-19所示。
二、热线式空气流量传感器的工作原理。
热线式空气流量传感器的工作原理如图4-20所示。在进气道上放置一热线RH。当空气流经热线时,热线的热量被空气带走,使其冷却。
热线周围流过的空气质量越大,被带走的热量越多热线式空气流量传感器就是利用热线与空气之间的热传递现象,进行空气质量流量测定的。铂金丝由控制电路提供的电流加热到120℃左右,为解决进气温度变化使热线温度发生变化而影响进气量的测量精度,所以在热线附近安置一个温度补偿电阻。该电阻被安置在进气口一侧,它的电阻也随温度变化而变化。当传感器工作时,控制电路向温度补偿电阻提供的电流使温度补偿电阻温度始终低于热线温度10°。
这样温度补偿电阻温度起到参考标准作用,使进气温度的变化不会影响热线测量进气量的精度。
当空气质量增大时,由于空气带走的热量增多,为保持热线温度,集成电路应使热线Rh通过的电流增大,反之,则应减小。这样,使通过热线Rh的电流随空气质量流量的增大而增大,反之,随空气质量的减小而减小。热线电流lH在50~120mA之间变化大小取决于空气质量流量。热线加热电流给出输出信号,大小为通过惠斯登电桥电路中精密电阻RA上的电压降。在惠斯登电桥的另一端有温度补偿电阻RK和电桥电阻RB,为了减少电能消耗,它的电阻值较高,通过的电流仅有几毫安。补偿电阻Rk用于测量进气温度热线式空气流量传感器有两种自洁方式:一种是当发动机停火时,电路会把热线自动加热至1000℃,以清洁流量计;另一种方式是将热线的保持温度提高,一般保持温度设在200℃以上,以便烧掉黏附的污物。
三、热线式空气流量传感器与ECU连接电路。。
现以日产千里马轿车发动机的热线式空气流量传感器与ECU连接电路为例,对此类型流量计的电路连接(如图4-21所示)进行介绍在图4-21中,热线式空气流量传感器上各端子字母所代表的作用见表4-4。
四、热线式空气流量传感器检测。
现以日产千里马轿车发动机的热线式空气流量传感器为例对此类型流量计的检测方法进行说明,其他车型装用的热线式空气流量传感器接线及电路结构与此基本相同,检测方法差别不大。日产千里马轿车发动机的热线式空气流量传感器与ECU(图4-21中的ECCS)的连接如图4-21所示。此传感器的检测方法分为开路检测和在路检测两种。
1.开路检测。
①清除空气流量传感器外部的尘垢,拔下其线束插头,拆下空气流量传感器。
②外观检查:对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,并从进口处查看铂丝热线是否脏污或折断。
③静态检查(如图4-22所示):将蓄电池正极与空气流量传感器插座内的E端子相接负极与插座内的D端子相接,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±0.5)V。如果不符合,则说明传感器有损坏,须修理或更换传感器。
④动态检查(如图4-23所示):保持③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,用电压表测量B、D端子间的电压,正常值应为2~4V.如果测得值与规定值不符,应更换空气流量传感器。
2.在路检测:
①打开点火开关,不启动发动机。用万用表电压挡测量插座内E端子与D端子之间的电压,应为12V左右。
②如果测量E端子与D端子间无电压,再测量E端子与C端子之间的电压,其值若为12V,则说明D端子搭铁不良,应检查D端子与ECCS端子之间的导线或ECCS的搭铁线是否良好。
③测量B端子与D端子之间的电压,应为(1.6±0.5)V,启动发动机,测量B端子与D端子之间的电压,应在2~4V之间变化。
④检查自洁电路有直观检查和万用表测量两种方法,具体操作如下。
a.直观检查法。
1.启动发动机,并使其以2500r/min以上的转速运转。
2.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。
3,关闭点火开关,从空气流量传感器进口部位查看空气流量传感器内的铂丝热线是否在熄灭5s内被加热至发出红光,并持续1s时间。
b.万用表测量法。
1.使发动机冷却液温度上升至60℃以上,发动机转速超过1500r/min。
2将万用表10V直流挡的两表笔接在插座的F端子与D端子之间。
3.关闭点火开关,万用表上的电压指示值应回零并在5s后又跳跃上升,1s后再回到零。
如果万用表检测或直观检查结果与以上要求不符,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,则应更换新的空气流量传感器。
