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1、 本科毕业设计（论文）（2011届）题 目：电控发动机空气流量传感器示教板的设计 学 院： 职业技术教育学院 专 业： 汽车维修工程教育 学生姓名： 吴秋红 学号： 07520111 指导教师： 曹红兵 职称： 副教授 合作导师： 职称： 完成时间： 2011 年 4 月 25 日 成 绩： 浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1英文摘要11 引言12 空气流量传感器结构组成及工作原理22.1 热线（膜）式空气流量传感器的结构组成和工作原理22.2 叶片式空气流量传感器的结构组成和工作原理42.3 卡门涡旋式空气流量传感器的结构组成与工作原理53 空气流量传感器的检修73.1 热线（
2、膜）式空气流量传感器的检修73.2 叶片式空气流量传感器的检修83.3 卡门涡旋式空气流量传感器的检修94 空气流量传感器示教板的设计124.1 示教板的总体布局124.2 空气流量传感器故障设置点134.2.1 热膜（线）式空气流量传感器的故障设置134.2.2 叶片式空气流量传感器的故障设置144.2.3 卡门涡旋式空气流量传感器的故障设置154.3 示教板的制作材料及工艺164.4 示教板使用说明书165 结论与展望18参考文献20电控发动机空气流量传感器示教板的设计职业技术教育学院 汽车维修工程教育专业 吴秋红（07520111）指导教师：曹红兵（副教授）摘要：本文在深入学习4种空气流
3、量传感器的组成、工作原理的基础上，对各传感器进行线路改造，模拟空气流量传感器的各种故障，最终设计了空气流量传感器示教板。为了教学而设计的电控发动机空气流量传感器故障模拟示教板，不仅解决了教学需求与学校条件不足的矛盾，并且能使学生更加直观地认识和掌握各种空气流量传感器的基本组成和工作原理，学习发动机检测和排除故障的基本方法，有利于提高他们的实际操作技能，提高教学效率和教学效果。关键词： 电控发动机；空气流量传感器；模拟试验；实验装置；实验方法Design of teaching board about Electronic-controlled Engine Air flow sensorNam
4、e:Wu Qiu-hong Director:CAO Hong-bing(Automobile maintenance engineering education,vocational of Technical Education College,Zhejiang Normal University,07520111)Abstract： Malfunction Simulation test bench for electronic-controlled engine air flow sensor may be used to meet demand of teaching and stud
5、ying . It is helpful to students to study engine structure and function, to learn testing and trouble shooting . Thus it can be used to enhance their actual operating techniques and improve the efficiency and effect of teaching and studying .Key words：electronic-controlled engine；air flow sensor；sim
6、ulation test bench；experimental device；experimental method1 引言随着传感器向电子化和数字化方向发展，传感器的输出值将得到更多的相关利用。而在众多传感器中，空气流量传感器是电控发动机关键的传感元件。它检测的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。又因为空气流量传感器与发动机转速信号确定基本喷油量，如果空气流量传感器信号偏弱，或随着节气门开度的增加，空气流量传感器信号上升很小，造成基本喷油量少，但实际进气量随着节气门开度的增加而增加，结果造成混合气稀，加速时动力反而下降，甚至熄火。此时，由于空气流量传感器有信号，没有故障码输
7、出，由此给故障诊断与排除带来一定的困难。所以，在电喷发动机的检修实践中，空气流量1电控发动机空气流量传感器示教板的设计与开发传感器的检测与维修占有非常重要的地位，空气流量传感器结构原理、检测诊断的教学也就成为职业学校汽车运用与维修专业电喷发动机结构原理与检修的教学重点与难点之一。为了突破这一教学瓶颈，特设计了空气流量传感器示教板供学习者更直观的理解掌握空气流量传感器的组成、工作原理及故障诊断方法。 因为车用传感器种类逐渐增多，给人们带来巨大便利与效益之时，也给维修新手及维修学员带来学习的难度.而由于时间、教学经费等的限制，让每一所学校都拥有充足的车型、设备是很难实现的。基于此，各种传感器示教板
8、纷纷问世。在一定程度上缓解了汽车教学在理论与实际无法紧密结合的尴尬局面，同时填补了条件不足的空白，成为了理论与实际的连接纽带。并且汽车电控系统系列示教板产品，为汽车电子技术的研究提供了很好的手段，同时方便了理论教学，给学生创造了接近实际的实习环境。因此示教板在汽车教学中使用，已收到较好教学效果.目前，市场上的汽车示教板形式多样、种类繁多。涉及到发动机、底盘的各部件。诸如：电控发动机故障模拟实验台、自动变速器示教板等等。随着电控技术在汽车上的广泛应用，各种传感器也相应的配备在汽车上。因此，各种传感器的示教板也出现在市场上。随着电控技术的飞速发展，电子控制点火系统、电子控制喷射系统等在汽车的应用，
9、汽车整车的零件种类将更趋复杂，零件的维修将更加困难，有时会出现不能诊断出故障原因的尴尬局面。这些都是由于对电子元件或者是传感器等的工作原理缺乏深刻的理解。示教板伴随着这些问题出现之后，由于其成本低、直观方便，受到热捧，在各个行业飞速发展。国内也有很多相关企业进行开发和研制。特别是一些教学常用车型：桑塔纳、丰田凌志、丰田佳美等的实验台架技术已相当成熟。虽然示教板技术发展迅速，却要看到一些不足：一，在众多示教板中，以实验台居多。而实验台本身结构也非常复杂且成本不菲。二，如果把传感器全都具体的展示，则试验台过于复杂及体积庞大。但是如果不具体展示出传感器的结构及电路等，学生对传感器的认识不够全面。基于
10、此，设计单独传感器的示教板很有必要。2 空气流量传感器结构组成及工作原理2.1 热线（膜）式空气流量传感器的结构组成和工作原理博世LH型燃油喷射系统及别克、日产MAXIMA（千里马）、沃尔沃等一些高档轿车采用热线式空气流量传感器。国产桑塔纳2000GSi、捷达GT（GTX）、帕萨特B5 2.8L等装配的则是热膜式空气流量传感器。热线式空气流量传感器安装在空气滤清器和进气软管之间，基本结构由感知空气流量的白金热线（铂金属线）、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）、控制热线电流并产生输出信号的控制线路板以及空气流量传感器的壳体等元件组成。根据白金热线在壳体内的安装部位不同，热线式空气流量传感
11、器分为主流测量、旁通测量方式两种结构形式。图2-1所示是采用主流测量方式的热线式空气流量传感器的结构图。它两端有金属防护网，取样管置于主空气通道中央，取样管由两个塑料护套和一个热线支承环构成。热线线径为70m的白金丝（RH），布置在支承环内，其阻值随温度变化，是惠斯顿电桥电路的一个臂（如图2-2a）。热线支承环前端的塑料护套内安装一个白金薄膜电阻器，其阻值随进气温度变化，称为温度补偿电阻（RK），是惠斯顿电桥电路的另一个臂。热线支承环后端的塑料护套上粘结着一只精密电阻（RA）。此电阻能用激光修整，也是惠斯顿电桥的一个臂。该电阻上的电压降即为热线式空气流量传感器的输出信号电压。惠斯顿电桥还有一个
12、臂的电阻RB安装在控制线路板上。热线式空气流量传感器的工作原理如图2-2b所示，热线温度由混合集成电路A保持其温度与吸入空气温度相差一定值，当空气质量流量增大时，混合集成电路A使热线通过的电流加大，反之，则减小。这样，就使得通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数，即热线电流IH随空气质量流量增大而增大，或随其减小而减小，一般在50120mA之间变化。图2-1 热线式空气流量传感器（主流测量方式）的结构1-防护网2-取样管 3-白金热丝 4-温度补偿电阻 5-控制线路板 6-电连接器 a） 内部电路 b）工作原理 图2-2 热线式空气流量传感器（主流测量方式）的内部电路及工作原理热膜式空气流
13、量传感器是热线式的改进产品，其结构、工作原理与热线式基本相同，只是发热元件采用的是由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成的热膜，优点是提高可靠性和耐用性，不粘附灰尘。其结构如图2-3所示。 a）结构图 b）剖视图图2-3 热膜式空气流量传感器l-控制电路 2-通往发动机 3-热膜 4-上流温度传感器 5-金属护网2.2 叶片式空气流量传感器的结构组成和工作原理传统的博世L型燃油喷射系统和丰田佳美（CAMRY）、子弹头大霸王（PREVIA）、皇冠（CROWN）2.8等一些中档车型采用叶片式空气流量传感器。如图 2-4所示，其结构由旋转叶片、电位计、进气温度传感器、接线插座四部分组成。在进气通道内有一个
14、可绕轴摆动的旋转叶片（测量片），如图 2-5所示，作用在轴上的回位弹簧可使测量片关闭进气通路。发动机工作时，进气气流经过推动测量片偏转，使其开启。测量片开启角度的大小取决于进气气流对测量片的推力与测量片轴上回位弹簧弹力的平衡状况。进气量的大小由驾驶员操纵节气门来改变。进气量愈大，气流对测量片的推力愈大，测量片的开启角度也就愈大。 图2-4 叶片式空气流量传感器 图2-5 旋转叶片1-进气温度传感器 2-电动燃油泵动触点3-回位弹簧 4-电位计 5-导线连接器 6-CO调节螺钉 7-旋转叶片（测量片）8-电动燃油泵静触点 1-空气进口 2-进气温度传感器 3-阀门 4-组尼室 5-缓冲片 6-旋转叶片（测量片）7-主气路 8-支气路（旁通气道） 在测量片轴上连着一个电位计，如 如图2-6所示。电位计的滑动臂与测量片同轴同步转动，把测量片开启角度的变化（即进气量的变化）转换为电阻值的变化。电位计通过导线、连接器与ECU连接。ECU根据电位计电阻的变化量或作用在其上的电压的变化量，测得发动机的进气量，如图
