第一節 熱膜式空氣流量傳感器

一、熱膜式空氣流量傳感器的結構

熱膜式空氣流量傳感器是熱線式空氣流量傳感器的改進型（大眾CC、新帕薩特均使用此款傳感器），其發熱體是熱膜（由發熱金屬鉑同定在薄的樹脂膜上制成），而不是熱線。熱膜式空氣流量傳感器的發熱體不直接承受空氣流動所產生的作用力，因此增加了發熱體的強度，提高了傳感器的可靠性。與熱線式空氣流量傳感器相比.熱膜式空氣流量傳感器的熱膜電阻阻值較大，消耗電流較小，使用壽命也較長：但是由于其發熱元件表面的一層保護薄膜存在防輻射、熱傳導作用，因此響應特性稍差。熱膜式空氣流量傳感器的結構如圖2-1所示。

熱膜式空氣流量傳感器內部的進氣通道上設有一個矩形護套（相當于取樣套），熱膜電阻設在護套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上而影響其測量精度，在護套的空氣入口側設有空氣過濾層，用以過濾空氣巾的污物。為了防止因空氣溫度變化而使測量精度受到影響，在熱膜電阻附近的氣流上游設有鉑金屬膜式溫度補償電阻。溫度補償電阻和熱膜電阻與傳感器內部控制電路連接在一起，控制電路與線束插接器插座連接在一起，線束設在傳感器殼體中部。

圖2-1 熱膜式空氣流量傳感器的結構

二、熱膜式空氣流量傳感器的工作原理

圖2-2 熱膜式空氣流量傳感器電路

RT—溫度補償電阻 RH—熱膜電阻 RS—信號取樣電阻 R1、R2—精密電阻 UCC—電源電壓 US—信號電壓 A—控制電路

熱膜式空氣流量傳感器與熱線式空氣流量傳感器的工作原理大致一樣。傳感器的熱膜電阻RH、溫度補償電阻RT、精密電阻R1及R2、信號取樣電阻RS在電路板上以惠斯頓電橋的方式連接，如圖2—2所示。當空氣氣流流經發熱元件并使其冷卻時，發熱元件（即熱膜電阻）的溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發熱元件的電流，使其溫度保持在高于溫度補償電阻溫度的一個固定值（一般仍為100℃）。電流增量的大小取決于發熱元件受冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣流量。當電橋電流增大時，信號取樣電阻RS上的電壓就會升高，從而將空氣流量的變化轉換為電壓信號US的變化。該信號電壓輸入ECU后，ECU可根據信號電壓的高低計算出空氣流量的大小。

如圖2-3a所示，當發動機怠速或吸入熱空氣時，因為怠速時節氣門關閉或接近全閉，所以空氣流速減慢，空氣量減少；又因空氣溫度越高，空氣密度越小，所以在體積相同的情況下，發熱元件受到冷卻的程度減小，阻值減小的幅度也小，保持電橋平衡所需要的電流減小。因此，當發動機怠速或吸入熱空氣時，信號取樣電阻上的信號電壓降低。ECU根據信號電壓即可計算出空氣量。

圖2-3 熱膜式空氣流量傳感器的測量原理

如圖2-3b所示，當發動機負荷增大或吸入冷空氣時，因為負荷增大時節氣門開度增大，所以空氣流速加快、空氣流量增大；又因冷空氣密度大，在體積相同的情況下冷空氣質量大，所以發熱元件受到冷卻的程度增大，阻值減小的幅度大，保持電橋平衡所需要的電流增大。因此當發動機負荷增大或吸入冷空氣時，信號電壓升高。

三、新型熱膜式空氣流量傳感器

大眾直噴發動機使用的是第6代熱膜式空氣流量傳感器(HFM6)，如圖2-4所示。這種空氣流量傳感器安裝在發動機的進氣道內，與前一代一樣，也是根據熱量測量原理來工作的。其特點是帶有回流識別的微型傳感元件，具有溫度補償的信號處理功能，測量精度高，傳感器穩定性好。

圖2-4 第6代熱膜式空氣流量傳感器

1）工作過程?？諝饬髁總鞲衅鞯膫鞲性幵诎l動機吸入的空氣中，一部分空氣流經該傳感器的旁通氣道，其內有傳感器ECU，該ECU上集成有一個加熱電阻和兩個溫度傳感器。這兩個溫度傳感器用來識別空氣的流動方向：吸入的空氣首先經過溫度傳感器1，如圖2-5所示；從關閉的氣門處回流的空氣首先經過溫度傳感器2，如圖2-6所示；兩溫度傳感器與加熱電阻共同作用，發動機ECU即可計算出吸入空氣中的氧含量。

2）信號應用。發動機ECU用空氣流量傳感器信號來計算充氣系數（容積效率）。根據充氣系數，再考慮到λ值和點火時刻，ECU即可計算出發動機轉矩。

3）信號中斷的影響。當空氣流量傳感器信號中斷后，發動機ECU會計算出一個替代值。

圖2-5 吸入空氣的測量

圖2-6 回流空氣的測量

四、熱膜式空氣流量傳感器的檢測方法

1.大眾新邁騰1.8TSi發動機用熱膜式空氣流量傳感器G70的檢測

大眾新邁騰1.8TSi發動機使用的是熱膜式空氣流量傳感器G70，以測量發動機的進氣量。圖2-7所示為傳感器的插頭，圖2-8、圖2-9所示為該傳感器與車載網絡ECU和發動機ECU的連接電路。

圖2-7 熱膜式空氣流量傳感器插頭

1—電源信號線 2—進氣溫度信號線 3—電源線 4—搭鐵線 5—空氣流量傳感器信號線

圖2-8 熱膜式空氣流量傳感器與車載網絡ECU的連接電路

A—蓄電池 B—起動機 J329—總線端15繼電器（安裝在車載網絡ECU繼電器支架上） J519—中央電器控制單元 J682—接線端50繼電器（安裝在儀表板下左側繼電器板上的5號位，即53繼電器） SC4—熔絲架C上的熔絲4 SC10—熔絲架C上的熔絲10 SC22—熔絲架C上的熔絲22 SC31—熔絲架C上的熔絲31 SD8—熔絲架D上的熔絲8 SD10—熔絲架D上的熔絲10 T1v—1芯黑色V插頭連接 T2cq—2芯黑色CQ插頭連接 T8t—8芯黑色T插頭連接 T11—11芯黑色插頭連接 12—發動機室內左側搭鐵點（在左前縱梁上） 249—搭鐵連接2（在車身線束中） 639—搭鐵點（在左側A柱上） 652—變速器和發動機搭鐵的搭鐵點 B555—正極連接2（50，在車身線束中） B571—連接38（在車身線束中） ?—截止到2009年1月 ??—自2009年1月起

圖2-9 熱膜式空氣流量傳感器與發動機ECU的連接電路

G39—氧傳感器 G70—空氣流量傳感器 G299—進氣溫度傳感器2 J623—發動機ECU T4ya—4芯棕色YA插頭連接 T5h—5芯黑色H插頭連接 T94ya—94芯黑色YA插頭連接 Z19—氧傳感器加熱裝置 ws—白色 sw—黑色 ro—紅色 br—褐色 gn—綠色 bl—藍色 gr—灰色

(1)熱膜式空氣流量傳感器各插頭端子的說明

1)T5h/5為空氣流量傳感器信號線，電壓在0-5V之間變化。

2)T5h/4為搭鐵線，在車身線束B702中。

3)T5h/3為電源線，打開點火開關時，由點火開關15號線J527向轉向柱電子裝置ECU提供電源信號，再向J519提供電源信號，J519向J329提供電源使繼電器吸合，并經熔絲SC22(5A)向空氣流量傳感器提供蓄電池電壓。

4)T5h/2為進氣溫度傳感器信號線，溫度低時電壓高，溫度高時電壓低，如在200C時電壓為0.5-3V。

5)T5h/l為電源信號線，由發動機ECU J623提供SV參考電壓。

(2)檢測傳感器的電源電壓及信號電壓

1)檢測電源電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不起動發動機；用萬用表的電壓檔測量空氣流量傳感器插頭巾的T5h/3端子（正信號線）與T5h/4搭鐵線端子（負信號線）之間的電壓值，該電壓值即為蓄電池電壓；然后用萬用表測量插頭T5h/5端子與T5h/4搭鐵線端子間的電壓值，該電壓的標準值應為5V，如圖2-10所示。

2)檢測信號電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不起動發動機：用萬用表的電壓檔測量空氣流量傳感器插頭中的T5h/l端子（正信號線）與T5h/5端子（負信號線）之間的電壓值；將“+”表筆插入空氣流量傳感器5號端子線束中，“一”表筆插入3號端子的線束中，然后用電吹風（冷風檔）向空氣流量傳感器人口處吹氣，觀察信號電壓的變化情況。若信號電壓不發生變化，則說明空氣流量傳感器失效，應予以更換。信號電壓的標準值為2.0-4.0V。

圖2-10 檢測熱膜式空氣流量傳感器的電源電壓

(3)檢測線束導通性（斷路） 關閉點火開關，拔下空氣流量傳感器插頭，然后拔下發動機ECU J623的線束插接器：用萬用表檢測空氣流量傳感器插頭中的T5h/l端子與J623插接器的T94ya/23端子間的電阻值，標準值應小于1Ω；用萬用表檢測空氣流量傳感器插頭中的T5h/5端子與J623捅接器的T94ya/60端子間的電阻值，標準值應小于1Ω：用萬用表檢測空氣流量傳感器插頭中的T5h/2端子與J623插接器的T94ya/65端子間的電阻值，標準值應小于1Ω。

(4)用診斷儀檢測 用VAS5052診斷儀檢測空氣流量傳感器信號，其操作步驟如下：輸入地址碼01進入發動機測試狀態，輸入08讀取測量數據組，輸入組號02讀取基本功能數據。顯示區域4即進氣流量，其標準值為2.0-4.5g/s；若小于2.Og/s，則說明進氣系統有泄漏；若大于4.5g/s，則說明發動機負荷太大。偏離標準值的原因可能是空氣流量傳感器或其線路發生故障。如果空氣流量傳感器有故障，則會出現故障碼00553-G70——空氣流量傳感器線路搭鐵斷路或短路。

說明：進氣溫度傳感器作為發動機內部計算進氣溫度的元件，其數據流不提供此數據，即使發生故障也不一定會以故障碼的形式存儲在發動機ECU中（與發動機ECU所用軟件版本號有關）。

（5）輸出信號的萬用表電壓法檢測 在線路連接完好的情況下，使發動機怠速運轉，利用背插法用萬用表的電壓檔測量端子T5h/5的搭鐵電壓，在發動機怠速時應為1.4V，急加速時為2.8V，否則說明空氣流量傳感器測量有偏差。

2.大眾CC、新款帕薩特發動機用熱膜式空氣流量傳感器的檢測

大眾CC、新款帕薩特1.8TSi發動機使用的是改進型三線（取消了進氣溫傳感器）熱膜式空氣流量傳感器G70，以測量發動機的進氣量。圖2-11、圖2-12所示為該傳感器與車載網絡ECU和發動機ECU的連接電路。

圖2-11 三線熱膜式空氣流量傳感器與車載網絡ECU的連接電路

J329—端子15供電繼電器 SA—熔絲架A SA4—熔絲架A上的熔絲4 SC—熔絲架C SC1—熔絲架C上的熔絲1 SC10—熔絲架C上的熔絲10 SC27—熔絲架C上的熔絲27 507—螺栓連接（30，在蓄電池熔絲座上） 514—螺栓連接4（30a，在繼電器板上） B290—正極連接14（15a，在主導線束中） B291—正極連接15（15a，在主導線束中） B330—正極連接16（30a，在主導線束中） B571—搭鐵連接38（在主導線束中）

圖2-12 三線熱膜式空氣流量傳感器與發動機ECU的連接電路

G42—進氣溫度傳感器 G62—冷卻液溫度傳感器 G70—空氣流量傳感器 G83—冷凝器出口上的冷卻液溫度傳感器（黑色） J623—發動機ECU（位于排水槽內中部） T5f—5芯F插頭連接 T60—60芯插頭連接 T94—94芯插頭連接 D101—連接1（在發動機室導線束中）

(1)熱膜式空氣流量傳感器各插頭端子的說明

1)T5f/l為空氣流量傳感器信號線端子，由發動機ECU J623提供電壓為SV。

2)T5f/2為空氣流量傳感器搭鐵線端子。

3)T5f/3為電源線端子，打開點火開關時，由點火開關15號線向J519提供電源信號，J519向J329提供電源使繼電器吸合，并經熔絲SC10(10A)向空氣流量傳感器提供蓄電池電壓。

(2)檢測傳感器的電源電壓及信號電壓

1)檢測電源電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不起動發動機；用萬用表的電壓檔測量空氣流量傳感器插頭中的T5f/l端子（正信號線）與搭鐵線端子之間的電壓，該電壓值應為5V;然后用萬用表測量空氣流量傳感器插頭rrsf/3端子與搭鐵（或車身）間的電壓，該電壓應為蓄電池電壓（如無電源，則檢測熔絲SB30及供電繼電器J329或熔絲SC10）。

2)檢測信號電壓。用萬用表“+”表筆插入空氣流量傳感器T5f/l號端子線束，“一”表筆插入T5f/2號端子線束。然后用電吹風（冷風檔）向空氣流量傳感器人口吹氣，觀察信號電壓的變化值。若信號電壓不變化，說明空氣流量傳感器失效，應更換。

(3)檢測線束導通性（斷路） 關閉點火開關，拔下空氣流量傳感器的插頭，再拔下發動機ECU J623的線束插接器；用萬用表檢測空氣流量傳感器插頭T5f/1端子與J623插接器的T94/23端子間的電阻值，標準值應小于1Ω；用萬用表檢測空氣流量傳感器插頭T5f/2端子與J623插接器的T94/65端子間的電阻值，標準值應小于1Ω。

圖2-13 熱膜式空氣流量傳感器與ECU之間的連接線束

3.桑塔納2000GSi、捷達GT、GTX轎車空氣流量傳感器的檢測

桑塔納2000GSi、捷達GT、GTX轎車均使用同一類型的熱膜式空氣流量傳感器來測量發動機的進氣量。該熱膜式空氣流量傳感器與ECU之間的連接線束如圖2-13所示。

（1）熱膜式空氣流量傳感器各插頭端子的說明

1）端子1為空腳。

2）端子2為12V電源線。

3）端子3為負信號線。

4）端子4為由ECU提供的5V電源線。

5）端子5為信號線。

（2）檢測傳感器的電源電壓及信號電壓

1)檢測電源電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不起動發動機；用萬用表的電壓檔測量空氣流量傳感器插頭中的2號端子（正信號線）與搭鐵線之問的電壓值，該電壓為蓄電池電壓：然后用萬用表測量空氣流量傳感器捅頭4號端子與搭鐵線之間的電壓值，該電壓應為5V。

2)檢測信號電壓。關閉點火開關，拆下空氣濾清器，再打開點火開關，即置于ON位置，不起動發動機；用萬用表“+”表筆插入空氣流量傳感器5號端子（正信號線）線束，“一”表筆插入3號端子（負信號線）線束；然后用電吹風（冷風檔）向空氣流量傳感器人口處吹氣，觀察信號電壓的變化情況。若信號電壓不發生變化，則說明空氣流量傳感器失效，應予以更換。信號電壓的標準值為2.0-4.OV。

(3)檢測線束導通性（斷路） 關閉點火開關，拔下空氣流量傳感器的插頭，再拔下ECU J220的線束插接器，用萬用表檢測插頭中的3號端子與ECU J220插接器中的12號端子之間的電阻值，該電阻的標準值應小于1Q；用萬用表檢測插頭中的4號端子與ECU J220插接器中11號端子之間的電阻值，該電阻的標準值應小于1Q。用萬用表檢測插頭中的5號端子與ECU J220插接器中13號端子之間的電阻值，該電阻的標準值應小于1Q，如圖2-14所示。

圖2-14 空氣流量傳感器插頭與ECU的導通性