热膜式空气流量传感器是热丝式传感器的改进产品,其发热元件采用平面形铂金属膜电器,故称热膜电阻。热膜电阻的制作方法是:首先在氧化铝陶瓷基片上采用蒸发工艺淀积金属薄膜,然后通过光刻工艺制作成梳状图形电阻,将电阻值调节到设计要求的阻值后在其表面覆盖一层绝缘保护膜,再引出电极引线而制成热膜式空气流量计的结构如图4-24所示。
在传感器内部的进气通道上设有一个矩形护套(相当于取样套),热膜电阻设在护套中(图4-25)。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,线束设在传感器壳体中部与热丝式流量传感器相比,热膜电阻的阻值较大,所以消耗电流较小,使用寿命较长但是由于其发热元件表面制作有一层保护薄膜,存在辐射热传导作用,因此响应特性稍差。
二、热膜式空气流量传感器的工作原理.
在热膜式流量传感器中,采用了恒温差控制电路来实现流量检测。恒温差控制电路如图1-26所示,发热元件电阻RH和温度补偿电阻(进气温度传感器)R1分别连接在惠斯登电桥电路的两个臂上。当发热元件的温度高于进气温度时,电桥电压才能达到平衡,并由具有电流放大作用的控制电路A控制加热电流(50~120mA)来使发热元件温度TH与补偿电阻温度升之差保持恒定(即△T=Th-Tt=120℃)。
当空气气流流经发热元件并使其受到冷却时,发热元件温度降低,阻值减小,电桥电压失去平衡控制电路将增大供给发热元件的电流,使其温度保持高于温度补偿电阻温度120℃。电流增量的大小,取决于发热元件受到冷却的程度,即取决于流过传感器的空气量。当电桥电流增大时,取样电阻R。上的电压就会升高,从而将空气流量的变化转化为电压信号U的变化。输出电压与空气流量之间近似于4次方根的关系特征曲线如图4-27所示。信号电压输入ECU后,ECU可根据信号电压的高低计算出空气质量流量QM的大小当发动机怠速或空气为热空气时,因为怠速时节气门关闭或接近全闭,所以空气流速低,空气量少;又因空气温度越高,空气密度越小,所
以在体积相同的情况下,热空气的质量小,因此发热元件受到冷却的程度小,阻值减小的幅度小,所以电桥平衡需要的电流小,故取样电阻上的信号电压低。控制单元ECU根据信号电压即可计算出空气量当发动机负荷增大或空气为冷空气时,因为节气门开度增大,空气流速加快使空气流量增大;而冷空气密度大,在体积相同的情况下冷空气质量大,所以发热元件受到冷却的程度增大,阻值减小幅度大,保持电桥平衡需要的电流增大,如图4-28所示。因此,当发动机负荷增大时,信号电压升高。
三、热膜式空气流量传感器与ECU的连接电路。
大众轿车上使用的热膜式空气流量传感器与ECU的连接电路如图4-29所示。热膜式空气流量传感器的连接器插头各端子的含义如表4-5所示
四,热膜式空气流量传感器的检测桑塔纳2000GSi.捷达GT,GTX轿车发动机均使用同一种热膜式空气流量传感器计量发动机的进气量,现以其为例进行介绍。对此热膜式空气流量传感器的检测可从电源电压信号电压及线束的导通性几个方面进行,具体方法如下。
1.电源电压检测。
关闭点火开关,拔下空气流量传感器的插头,启动发动机。先用万用表电压挡测量插头的2端子与搭铁间的电压值,标准值应为12V。再用万用表电压挡测量插头4端子与搭铁间的电压值,标准值应为5V。见图4-30。
2.信号电压检测(单件检测)。
关闭点火开关,拆下空气滤清器,打开点火开关,但不启动发动机。用万用表的电压挡测量空气流量传感器插头中的5端子(正信号线)与3端子(负信号线)之间的电压值,见图4-30。用红表笔插入空气流量传感器5号端子中,黑表笔插入3号端子中。然后用电吹风(冷风挡)向流量传感器空气入口吹气,观察信号电压的变化值(标准值2.0~4.0V)。如果信号电压不变化,则说明空气流量传感器失效,须更换。
3.检测线束导通性(断路)。
用万用表电阻挡检测热膜式空气流量传感器线束导通性的方法如下(见图4-31):关闭点火开关,拔下电控单元ECU的线束连接器,用万用表电阻挡检测线束插头3端子与ECU连接器的12端子间的电阻值,标准值应小于10。用万用表电阻挡检测线束插头4端子与ECU连接器的11端子间的电阻值,标准值应小于1Ω。用万用表电阻挡检测线束插头5端子与ECU连接器的13端子间的电阻值,标准值应小于1Ω。
4.检测线束内的导线间电阻。
检测热膜式空气流量传感器导线间的电阻,从而判断导线间是否短路,方法如下。
关闭点火开关,拔下空气流量计的插头和电控单元的线束连接器,用万用表电阻挡检测流量传感器插头2端子与ECU连接器的11端子间的电阻值,标准值为∞。用万用表电阻挡检测流量计插头2端子与ECU连接器的12端子间的电阻值,标准值为∞。用万用表检测流量计插头2端子与ECU连接器的13端子间的电阻值,标准值为∞。用万用表电阻挡检测流量计插头4端子与ECU连接器的12端子间的电阻值,标准值为∞。用万用表检测流量计插头4端子与ECU连接器的13端子间的电阻值,标准值为∞。用万用表检测流量计插头5端子与ECU连接器的11、12端子间的电阻值,标准值为∞。如果检测不符上述标准值,则说明导线间存在断路,须更换空气流量计的线束。
