26 汽车传感器与检测技术 电子教案：量芯式空气流量传感器
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：空气质量传感器
姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 一、概述空气流量计是电喷发动机进气系统的重要传感器，它位于空气滤清器和节气门之间的进气道上。
图1 空气流量计外观二、功用空气流量计的主要作用是检测发动机的进气量或进气温度,有一些还有检测大气压力.根据进气量的大小,转换成电信号,到ECU里面运算,跟节气门位置传感器一同控制发动机的转速（喷油时间和点火时间控制）。
图2 卡门漩涡式流量计结构图三、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，压力变化频率越高。
导压孔将变化的压力导到导压腔中，反光镜和涨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旋涡频率成正比。
信号处理电路将频率信号转换成方波信号输入ECU之后，ECU便可计算出进气流量的大小。
发动机转速越高，吸入气缸的进气量越大，产生涡流的频率就越高。
图3 空气流量计工作示意图四、故障（一）空气流量计故障原因：1.传感器线路老化，造成短路故障。
2.传感器插头电流过大引起损坏或插头松动导致接触不良。
3.传感器本身出现故障。
（二）空气流量计故障表现：1. 发动机控制单元无法检测进气量与进气温度。
2.无法对喷油量和点火时间进行精准控制，降低了燃油经济性。
五、案例图4 迈腾B8L的进气压力感器电路图状态（拔下插接器插头测量）引脚正常数据作用ON档T4q/1 0V 搭铁ON档T4q/2 5V 进气温度信号ON档T4q/3 5V 进气压力供电ON档T5bt/4 5V 进气压力信号六、检测1.打开点火开关：T4q/3：5V（供电线） T4q/1：0V（搭铁线）T4q/4：1-3V（压力信号线）T4q/2：1-3V（温度信号线）。
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：进气压力传感器
《汽车传感器与检测技术》教案一、概述进气压力传感器用于D型汽油喷射系统和缸内直喷中。
作用与空气流量计类似。
它根据发动机的负荷状态测出进气歧管内的绝对压力（即真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送给发动机的电控单元ECU，作为喷油控制的依据。
图1 进气压力传感器的外形及安装位置进气压力传感器的安装位置比较灵活，只要在节气门至进气歧管之间的进气压力引入传感器，就可将传感器安装在任何位置。
其外形及安装位置如图1所示。
1、功用进气压力传感器是一种间接测量发动机进气量的传感器，通过检测节气门至进气歧管之间的进气压力来检测发动机的负荷状况，并将压力信号转变为电信号输入ECU，以供ECU计算确定喷油（即喷油量）和点火时间。
如果进气压力传感器工作不良，则一般会使发动机出现起动困难、怠速抖动、加速无力、油耗增大、排放超标等故障。
在发动机燃油喷射系统中，如果安装了进气压力传感器（MAP）就无须安装空气流量传感器（AFS）。
二者安装其一就可以，作用是相同的。
2、种类汽车常用进气压力传感器有压敏电阻式、膜盒电阻式和电容式等类型。
其中压敏电阻式应用比较广泛。
图2 压敏电阻式进气压力传感器二、结构原理1、传感器结构半导体压敏电阻式进气压力传感器由压力转换原件（硅膜片）和对输出信号进行放大的混合集成电路（IC放大器）组成，如图2所示。
硅膜片是利用半导体的压阻效应制成的压力转换元件，采用的材料为单晶硅。
硅膜片的一侧是真空室，如图3，另一侧导入进气歧管的压力，导管入口设有滤清器，防止空气中的尘埃或杂质腐蚀硅膜片。
图3 压敏电阻式进气压力传感器结构图4 压敏电阻式进气压力传感器内部结构上图4b所示，硅膜片为边长约3mm的正方形，中部经光刻腐蚀形成直径约2mm，厚约50μm的薄膜片。
薄膜周围有四个应变电阻，以惠斯顿电桥的方式连接。
根据力敏电阻扩散制作的方向不同分为径向电阻和切向电阻，扩散电阻的长边与膜片半径垂直的电阻称为切向电阻（上图中R1、R3），扩散电阻的长边与膜片半径平行的电阻称为径向电阻（上图中R2、R4），硅膜片受压发生变形时，切向电阻和径向电阻的阻值变化不同，如图4c。
《汽车传感器检测》培训教案
《汽车传感器检测》培训教案一、教学目标1. 了解汽车传感器的基本概念、作用和分类。
2. 掌握常见汽车传感器的检测方法和工作原理。
3. 学会使用传感器检测仪器和工具，并进行实际操作。
4. 提高汽车维修技术人员对传感器检测技术的应用能力。
二、教学内容1. 汽车传感器概述传感器的作用传感器的分类传感器的性能评价2. 温度传感器温度传感器的类型温度传感器的工作原理温度传感器的检测方法3. 压力传感器压力传感器的类型压力传感器的工作原理压力传感器的检测方法4. 氧传感器氧传感器的类型氧传感器的工作原理氧传感器的检测方法5. 电流传感器电流传感器的类型电流传感器的工作原理电流传感器的检测方法三、教学方法1. 理论讲解：通过PPT、教材等资料，讲解传感器的基本概念、作用、分类和检测方法。
2. 案例分析：分析实际车辆中常见的传感器故障案例，加深对传感器检测技术的理解。
3. 实操演示：老师进行传感器检测操作演示，讲解检测步骤和注意事项。
4. 学员实操：学员分组进行传感器检测实操，老师巡回指导。
四、教学资源1. 教材：《汽车传感器检测技术与应用》2. PPT课件：涵盖教学内容的PPT课件3. 传感器检测仪器：氧传感器检测仪、电流传感器检测仪等4. 实际车辆：用于实操演示和学员实操五、教学评估1. 课堂问答：评估学员对传感器检测基本知识的掌握程度。
2. 实操考核：评估学员在实际操作中的技能水平和解决问题的能力。
3. 课后作业：布置相关课后作业，巩固学员对传感器检测知识的理解。
4. 综合评价：结合课堂表现、实操考核和课后作业，对学员进行综合评价。
六、教学安排1. 第1-2课时：汽车传感器概述（理论讲解、案例分析）2. 第3-4课时：温度传感器（理论讲解、实操演示、学员实操）3. 第5-6课时：压力传感器（理论讲解、实操演示、学员实操）4. 第7-8课时：氧传感器（理论讲解、实操演示、学员实操）5. 第9-10课时：电流传感器（理论讲解、实操演示、学员实操）七、教学要求1. 学员应掌握传感器的基本概念、作用和分类。
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：进气温度传感器
姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 一、概述进气温度传感器和冷却液温度传感器是EFI系统中重要的温度传感器，能反映发动机的热负荷状态。
进气温度传感器（Intake Air Temperature Sensor，简称IATS）作用是检测进气温度，并将温度信号转变成电信号输送给ECU，作为燃油喷射和点火正时的修正信号。
进气温度传感器安装在进气系统中，如空气滤清器、进气总管、进气歧管等。
如图1所示。
图1 进气温度传感器二、功用1.进气温度传感器用于测量进气温度。
2.将温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块（ECU）。
3.ECU根据进气温度传感器的信号对喷油量和点火提前角进行修正。
三、原理进气温度传感器由NTC（负温度系数）热敏电阻构成，冷却液温度的变化引起电阻值的变化，具体关系见左图，当水温越低电阻值越大，水温越高电阻值越小，而传感器输出的电压也会变化，系统根据接收到的电压值来计算出当前的水温。
四、故障（一）进气温度传感器故障原因：1.传感器自身故障（1）温度传感器内部线路断路，电阻阻值为∞；（2）温度传感器内部线路短路，电阻阻值为0；（3）温度传感器由于内部老化，电阻值为一稳定的大电阻或者在大电阻区域内变化；（4）温度传感器由于内部老化，电阻值为一稳定的小电阻或者在小电阻区域内变化。
2.线束故障（1）温度传感器插接器脱落或温度传感器和电脑的连接线路断路，电阻阻值为∞；（2）温度传感器和电脑的连接线路短路；3.ECU故障。
（1）ECU内部电路断路；（2）内部电路短路。
（二）进气温度传感器故障表现：1. 发动机起动困难；2. 发动机怠速不稳；3. 发动机尾气排放超标；4. 发动机无法准确控制喷油量。
五、案例图2 丰田8A进气温度传感器电路图六、检测1. 确定安装位置（在D型EFI中，进气温度传感器一般安装在空气滤清器、进气总管、进气歧管内或进气压力传感器内，与进气压力传感器组成进气压力温度传感器；在L型EFI中进气温度传感器一般安装在空气流量计内。
空气流量传感器的检测教案
任务驱动教学法
50分钟
6
检查
指导学生对完成的项目任务进行检查。
任务驱动教学法；
5分钟
7
评价
学生分组展示操作成果，自评、互评，评出操作规范优秀小组和5S管理优秀小组。
评价标准
考评项目
自我评价
小组评价
教师评价
劳动纪律（10分）
工位整理（10分）
工单考评（20分）
任务驱动教学法；
40分钟
强化训练
先由班组长操作演示，其他同学观摩，然后分组操作。
1、用万用表首先检测输出电压信号是否正常。在这个过程中要注意，找准哪根为信号线，再就是红黑表笔不能接反。
2、电压不正常的话检测电源线。在这个过程中需要注意正常电压值的范围为1.4-5V。
3、电源线正常的话检测搭铁线。检测电源线时要注意电源线有两根，一根为蓄电池电源线，一根为ECU电源线。检测蓄电池电源线时要起动发动机，而检测ECU电源线时只需要打开点火开关即可。
教学重点空气流量计的检测结果教学难点空气流量计的检测方法教学准备理实一体教室电控发动机实训台数字万用表课型理实一体课授课课时2课时教学过程教学内容教学方法与手段时间1组织教学与导入清点人数组织秩序并导入项目课程
课题
空气流量传感器的检测
教学目标
知识技能目标
1.知道空气流量计的作用、类型、结构、原理和特性
(3)热线式空气流量计的工作原理：
当温度较低的进气气流流过放置在空气通道中温度较高的热线时，热线与空气发生热量交换，使热线温度下降。通过热线的空气质量流量越大，被空气带走的热量也越多，热线温度下降也越多。由于热线是惠斯顿平衡电桥电路的一个组成部分(即电阻Rz)，当热线温度下降、电阻值发生变化时，电桥出现不平衡。为了使电桥平衡，必须加大流过热线的电流，使热线温度升高，阻值恢复到使电桥平衡的值。由此可知，流过热线的空气质量越大，空气带走的热量也越多，为保持电桥平衡，维持热线温度所需的电流也越大，反之则越小。
26 汽车传感器与检测技术 电子教案：万用表检测传感器故障的方法
姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 采用测量传感器线束插接器相关端子间电压或电阻，若检测结果不符合规定，则应修理或者更换传感器。
一、万用表介绍万用表由指针式万用表，数字式万用表。
汽车上常用数字式万用表。
可以用来测电压，电阻，电流，二极管，三极管等。
图1 指针式万用表图2 数字式万用表二、万用表的检测方法（一）电阻的检测图3 开关介绍图4 功能介绍图5 插孔介绍电阻检测法主要用于可变电阻、电位计传感器、磁电式传感器电阻的检测，对于半导体元件，一般要与标准元件的测量值对比才能得出结论。
注意：测量电阻时断电在常温下测量。
（二）电压检测法当点火开关置于ON位置时，检测传感器的输出信号电压，将测得的值与标准值比较，若不符合标准，则应修理或更换传感器。
有源传感器，在工作时自身可以产生电压。
氧气传感器。
磁电式曲轴位置/凸轮轴位置传感器、爆燃传感器。
注意：测量电压时，要先区分交、直流电。
（三）电流检测法主要用于产生电流调制信号的新型的集成电路传感器。
图6 万用表测电流示意图步骤：档位置于电流测量档，被测电流从红、黑表笔两端接入。
（1）表笔插到相应的孔内。
（2）估算电流大小，选择相应的档位。
（无法确定时从大档打到小档）（3）测量时与被测量串联。
（四）蜂鸣档的使用步骤：档位置于电流测量档，被测电流从红、黑表笔两端接入。
（1）表笔插到相应的孔内。
（2）估算电流大小，选择相应的档位。
（无法确定时从大档打到小档）（3）测量时与被测量串联。
（五）传感器与ECU连接线束电阻值的检查用高阻抗万用表电阻档，测量传感器与ECU两连接线束的电阻值（传感器信号。
《传感器与检测技术》电子教案
传感器与检测技术授课教案冷端恒温法将热电偶的冷端置于冰水混合物中，也称冰浴法计算校正法E(t,0) = E(t,t0) + E(t0,0)电桥补偿法电桥补偿法是利用不平衡电桥产生的不平衡电压来自动补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值，可购买与被补偿热电偶对应型号的补偿电桥。
５、热电偶的应用１）金属表面温度的测量对于机械、冶金、能源、国防等部门来说，金属表面温度的测量是非常普遍而又比较复杂的问题。
２）利用热电偶监测燃气热水器的火焰燃气热水器的使用安全性至关重要。
３）热电堆在红外线探测器中的应用红外线辐射可引起物体的温度上升。
６、案例——工业热电偶的一般使用方法我国生产的热电偶符合 ITS-90（国际温标）所规定的标准，其一致性较好。
工程上规定了每一种标准热电偶配套的仪表，仪表的显示值为温度，不需要用户再自己改制。
动圈式仪表命名为 XC 系列，有指示型（XCZ）和指示调节型（XCT）等系列品种。
最常用的 K 型热电偶配套的动圈仪表为 XCZ-101 或 XCT-101 等。
数字式仪表也有指示型（XMZ）和指示调节型（XMT）等几种系列产品。
热电偶／热电阻温度变送器模块是一种现场安装式温度变送单元。
它采用二线制传送方式(电源输入与信号输出为二根公用导线) ，输出与被测温度成线性的4—20mA 电流信号。
变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，也可单独安装于仪表盘内作转换单元。
2、基础知识讲授（60min）１、利用热电偶传感器制作温度传感器的基本原理及方法：２、选择热电偶热电偶有几十种，选用现有的普通 K 型热电偶３、整体框架图电路４、温度信号调理电路电路采用 ISO100 光耦合线性隔离放大器，电源由两个IA1215S-1W 提供多媒体演示、讲授法５、温度测量部分原理图６、焊接：1、选择烙铁功率 8—12W形状 :直, 尖, 烙铁材质铜合金2 、工艺(1)防虚焊 (2)防粘连 (3)防过热时间控制在1~~3 秒3、过程与要求本电子产品通过是基于万用版进行的焊接，把原件按照科学的方法插到万用版上，然后通过焊锡丝的融化形成导线，在万用版的背面形成电路（如果出现特殊情况可以用飞线代替）。
《空气流量传感器及检测》教案
《空气流量传感器及检测》教案教学目标：1、了解空气流量传感器的作用2、理解空气流量器的结构与工作原理3、掌握空气流量器的检测方法教学重点：空气流量传感器的作用、原理和检测教学难点：1、空气流量传感器的工作原理2、空气流量传感器的检测方法教学方法：理实一体化讲练结合多媒体教具：TK600、数字式万用表、跨接线、科鲁兹实车一辆教学过程：一、复习导入学生活动：从雪佛兰科鲁兹上辨认一些空气流量传感器的具体位置。
教师引导：思考一下空气流量传感器在汽车上的作用是什么？学生讨论：测量进气量的，检测空气的流量等【教学反思】用复习导入承上启下二、新课内容：空气流量传感器的作用：用来检测发动机进气量的大小，并将进气量信号转换成电信号输入电子控制单元（ECU）,以供ECU计算确定喷油时间和点火时间知识延伸：空燃比的概念：可燃混合气中空气与燃油的比值14.7：1进气量测量不准确，会造成混合气过浓或过稀，ECU无法正确控制发动机的喷油量，将出现发动机运转不正常，排放超标等问题【教学总结】在汽车上有空气流量传感器是至关重要的。
（1）任务1 热膜式空气流量传感器的结构：图1 热膜式空气流量传感器热膜空气流量传感器一般安装在空气滤清器与进气软管之间，壳体两端设置有防止传感器受到机械损伤的金属防护网。
如图1所示，热式空气流量传感器基本结构主要由壳体、取样管、感知空气流量的铂金属丝（热丝）、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷丝）以及控制热丝电流并产生输出信号的控制电路板等元件组成。
如图2所示，这是一个热式空气流量传感器的电桥电路，电桥平衡时，电桥相对臂电阻乘积相等，即（R1*Rh）=RS(R2+Rt)。
教师活动：同学们来数数看，这个集成运算放大器有连接出来的线有几根？学生活动：根据电桥电路图数线束的连接线教师讲解：该控制电路共有五个连接出来的线束，UCC代表的是供电，有供电肯定就有搭铁。
RH是一个热膜电阻，传感器工作时，铂金属线将被由控制电路提供的电流加热到高于进气温度100-120度，因此称为“热丝”。
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姚科业，《图解汽车传感器识别检测拆装维修》，化学工业出版社，2018.03 一、概述
量芯式空气流量传感器具有进气阻力小、计量精度和工作可靠性高等优点，量芯式空气流量传感器的结构与翼片式空气流量传感器相似，主要由由量芯、复位弹簧、电位计、进气温度传感器和线束插座等组成，如图1所示。
图1量芯式空气流量传感器
二、功用
用来测量进入气缸内空气量的多少，并将进气量信号转化成电信号输入控制单元。
由电控单元计算出喷油量，控制喷油器向节气门（进气管）喷入与进气量成最佳比例的燃油。
三、原理
图2 量芯式空气流量传感器结构
量芯式空气流量传感器的测量原理与翼片式空气流量传感器相似，用量芯代替了翼片式传感器的翼片。
当节气门开度增加时，发动机的进气量增大，进气道内空气气流对量芯产生的推力力矩增大，气流推力力矩克服复位弹簧的弹簧力矩使量芯移动的距离增大，量芯带动电位计滑臂转动的角度增大，传感器输出端子之间的阻值减小，输出的信号电压降低；反之，当节气门开度减小时，传感器信号电压增高。
ECU根据传感器输入信号电压的高低，即可计算出进气量的大小。
量芯式传感器没有设置旁通进气道和怠速混合气调整螺钉，怠速时的混合气浓度由ECU根据氧传感器输入的信号进行调节。
四、故障
（一）量芯式空气流量传感器故障原因：
1.量芯卡滞、移动不灵活；
2.电位计滑动触点磨损或接触不良；
3.量芯回位弹簧的弹性变弱及电位计的电阻不准确；
4.进气温度传感器电阻值不准确将出现传感器进气温度信号不准确，造成发动机运转不平稳、油耗增加等。
（二）量芯式空气流量传感器故障表现：
1.发动机功率下降；
2. 发动机启动后熄火；
3.发动机运转不平稳；
4.加速不畅；
5.油耗增加；
6.发动机间断运行。
五、案例
图3 量芯式空气流量传感器电路图
六、检测
查看空气流量计本体有无开裂、量芯是否卡阻等。
若有上述不良情况则需要换空气流量汁。
若无，用万用表的欧姆挡测量空气流量计插座上各端子间的电阻是否正常，若不正常则需更换空气流量计。
测量空气流量信号端子电阻时，还需慢慢推动量芯，看万用表的电阻值变化情况。
如果随量芯的推动，电阻值忽大忽小或有间断出现电阻很大(∞)的情况，均为空气流量计不良，需更换；测量燃油泵开关端子，在量芯初始位置时电阻值应为∞，只要量芯一动，电阻就应为O，否则，说明燃油泵开关触点接触不良；测量进气温度热敏电阻值端子时，需同时测量环境温度。