第一节 热膜式空气流量传感器

一、热膜式空气流量传感器的结构

热膜式空气流量传感器是热线式空气流量传感器的改进型（大众CC、新帕萨特均使用此款传感器），其发热体是热膜（由发热金属铂同定在薄的树脂膜上制成），而不是热线。热膜式空气流量传感器的发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，因此增加了发热体的强度，提高了传感器的可靠性。与热线式空气流量传感器相比.热膜式空气流量传感器的热膜电阻阻值较大，消耗电流较小，使用寿命也较长：但是由于其发热元件表面的一层保护薄膜存在防辐射、热传导作用，因此响应特性稍差。热膜式空气流量传感器的结构如图2-1所示。

热膜式空气流量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。为了防止污物沉积到热膜电阻上而影响其测量精度，在护套的空气入口侧设有空气过滤层，用以过滤空气巾的污物。为了防止因空气温度变化而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在一起，控制电路与线束插接器插座连接在一起，线束设在传感器壳体中部。

图2-1 热膜式空气流量传感器的结构

二、热膜式空气流量传感器的工作原理

图2-2 热膜式空气流量传感器电路

RT—温度补偿电阻 RH—热膜电阻 RS—信号取样电阻 R1、R2—精密电阻 UCC—电源电压 US—信号电压 A—控制电路

热膜式空气流量传感器与热线式空气流量传感器的工作原理大致一样。传感器的热膜电阻RH、温度补偿电阻RT、精密电阻R1及R2、信号取样电阻RS在电路板上以惠斯顿电桥的方式连接，如图2—2所示。当空气气流流经发热元件并使其冷却时，发热元件（即热膜电阻）的温度降低，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，使其温度保持在高于温度补偿电阻温度的一个固定值（一般仍为100℃）。电流增量的大小取决于发热元件受冷却的程度，即取决于流过传感器的空气流量。当电桥电流增大时，信号取样电阻RS上的电压就会升高，从而将空气流量的变化转换为电压信号US的变化。该信号电压输入ECU后，ECU可根据信号电压的高低计算出空气流量的大小。

如图2-3a所示，当发动机怠速或吸入热空气时，因为怠速时节气门关闭或接近全闭，所以空气流速减慢，空气量减少；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，发热元件受到冷却的程度减小，阻值减小的幅度也小，保持电桥平衡所需要的电流减小。因此，当发动机怠速或吸入热空气时，信号取样电阻上的信号电压降低。ECU根据信号电压即可计算出空气量。

图2-3 热膜式空气流量传感器的测量原理

如图2-3b所示，当发动机负荷增大或吸入冷空气时，因为负荷增大时节气门开度增大，所以空气流速加快、空气流量增大；又因冷空气密度大，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，阻值减小的幅度大，保持电桥平衡所需要的电流增大。因此当发动机负荷增大或吸入冷空气时，信号电压升高。

三、新型热膜式空气流量传感器

大众直喷发动机使用的是第6代热膜式空气流量传感器(HFM6)，如图2-4所示。这种空气流量传感器安装在发动机的进气道内，与前一代一样，也是根据热量测量原理来工作的。其特点是带有回流识别的微型传感元件，具有温度补偿的信号处理功能，测量精度高，传感器稳定性好。

图2-4 第6代热膜式空气流量传感器

1）工作过程。空气流量传感器的传感元件处在发动机吸入的空气中，一部分空气流经该传感器的旁通气道，其内有传感器ECU，该ECU上集成有一个加热电阻和两个温度传感器。这两个温度传感器用来识别空气的流动方向：吸入的空气首先经过温度传感器1，如图2-5所示；从关闭的气门处回流的空气首先经过温度传感器2，如图2-6所示；两温度传感器与加热电阻共同作用，发动机ECU即可计算出吸入空气中的氧含量。

2）信号应用。发动机ECU用空气流量传感器信号来计算充气系数（容积效率）。根据充气系数，再考虑到λ值和点火时刻，ECU即可计算出发动机转矩。

3）信号中断的影响。当空气流量传感器信号中断后，发动机ECU会计算出一个替代值。

图2-5 吸入空气的测量

图2-6 回流空气的测量

四、热膜式空气流量传感器的检测方法

1.大众新迈腾1.8TSi发动机用热膜式空气流量传感器G70的检测

大众新迈腾1.8TSi发动机使用的是热膜式空气流量传感器G70，以测量发动机的进气量。图2-7所示为传感器的插头，图2-8、图2-9所示为该传感器与车载网络ECU和发动机ECU的连接电路。

图2-7 热膜式空气流量传感器插头

1—电源信号线 2—进气温度信号线 3—电源线 4—搭铁线 5—空气流量传感器信号线

图2-8 热膜式空气流量传感器与车载网络ECU的连接电路

A—蓄电池 B—起动机 J329—总线端15继电器（安装在车载网络ECU继电器支架上） J519—中央电器控制单元 J682—接线端50继电器（安装在仪表板下左侧继电器板上的5号位，即53继电器） SC4—熔丝架C上的熔丝4 SC10—熔丝架C上的熔丝10 SC22—熔丝架C上的熔丝22 SC31—熔丝架C上的熔丝31 SD8—熔丝架D上的熔丝8 SD10—熔丝架D上的熔丝10 T1v—1芯黑色V插头连接 T2cq—2芯黑色CQ插头连接 T8t—8芯黑色T插头连接 T11—11芯黑色插头连接 12—发动机室内左侧搭铁点（在左前纵梁上） 249—搭铁连接2（在车身线束中） 639—搭铁点（在左侧A柱上） 652—变速器和发动机搭铁的搭铁点 B555—正极连接2（50，在车身线束中） B571—连接38（在车身线束中） ∗—截止到2009年1月 ∗∗—自2009年1月起

图2-9 热膜式空气流量传感器与发动机ECU的连接电路

G39—氧传感器 G70—空气流量传感器 G299—进气温度传感器2 J623—发动机ECU T4ya—4芯棕色YA插头连接 T5h—5芯黑色H插头连接 T94ya—94芯黑色YA插头连接 Z19—氧传感器加热装置 ws—白色 sw—黑色 ro—红色 br—褐色 gn—绿色 bl—蓝色 gr—灰色

(1)热膜式空气流量传感器各插头端子的说明

1)T5h/5为空气流量传感器信号线，电压在0-5V之间变化。

2)T5h/4为搭铁线，在车身线束B702中。

3)T5h/3为电源线，打开点火开关时，由点火开关15号线J527向转向柱电子装置ECU提供电源信号，再向J519提供电源信号，J519向J329提供电源使继电器吸合，并经熔丝SC22(5A)向空气流量传感器提供蓄电池电压。

4)T5h/2为进气温度传感器信号线，温度低时电压高，温度高时电压低，如在200C时电压为0.5-3V。

5)T5h/l为电源信号线，由发动机ECU J623提供SV参考电压。

(2)检测传感器的电源电压及信号电压

1)检测电源电压。关闭点火开关，拆下空气滤清器，再打开点火开关，即置于ON位置，不起动发动机；用万用表的电压档测量空气流量传感器插头巾的T5h/3端子（正信号线）与T5h/4搭铁线端子（负信号线）之间的电压值，该电压值即为蓄电池电压；然后用万用表测量插头T5h/5端子与T5h/4搭铁线端子间的电压值，该电压的标准值应为5V，如图2-10所示。

2)检测信号电压。关闭点火开关，拆下空气滤清器，再打开点火开关，即置于ON位置，不起动发动机：用万用表的电压档测量空气流量传感器插头中的T5h/l端子（正信号线）与T5h/5端子（负信号线）之间的电压值；将“+”表笔插入空气流量传感器5号端子线束中，“一”表笔插入3号端子的线束中，然后用电吹风（冷风档）向空气流量传感器人口处吹气，观察信号电压的变化情况。若信号电压不发生变化，则说明空气流量传感器失效，应予以更换。信号电压的标准值为2.0-4.0V。

图2-10 检测热膜式空气流量传感器的电源电压

(3)检测线束导通性（断路） 关闭点火开关，拔下空气流量传感器插头，然后拔下发动机ECU J623的线束插接器：用万用表检测空气流量传感器插头中的T5h/l端子与J623插接器的T94ya/23端子间的电阻值，标准值应小于1Ω；用万用表检测空气流量传感器插头中的T5h/5端子与J623捅接器的T94ya/60端子间的电阻值，标准值应小于1Ω：用万用表检测空气流量传感器插头中的T5h/2端子与J623插接器的T94ya/65端子间的电阻值，标准值应小于1Ω。

(4)用诊断仪检测 用VAS5052诊断仪检测空气流量传感器信号，其操作步骤如下：输入地址码01进入发动机测试状态，输入08读取测量数据组，输入组号02读取基本功能数据。显示区域4即进气流量，其标准值为2.0-4.5g/s；若小于2.Og/s，则说明进气系统有泄漏；若大于4.5g/s，则说明发动机负荷太大。偏离标准值的原因可能是空气流量传感器或其线路发生故障。如果空气流量传感器有故障，则会出现故障码00553-G70——空气流量传感器线路搭铁断路或短路。

说明：进气温度传感器作为发动机内部计算进气温度的元件，其数据流不提供此数据，即使发生故障也不一定会以故障码的形式存储在发动机ECU中（与发动机ECU所用软件版本号有关）。

（5）输出信号的万用表电压法检测 在线路连接完好的情况下，使发动机怠速运转，利用背插法用万用表的电压档测量端子T5h/5的搭铁电压，在发动机怠速时应为1.4V，急加速时为2.8V，否则说明空气流量传感器测量有偏差。

2.大众CC、新款帕萨特发动机用热膜式空气流量传感器的检测

大众CC、新款帕萨特1.8TSi发动机使用的是改进型三线（取消了进气温传感器）热膜式空气流量传感器G70，以测量发动机的进气量。图2-11、图2-12所示为该传感器与车载网络ECU和发动机ECU的连接电路。

图2-11 三线热膜式空气流量传感器与车载网络ECU的连接电路

J329—端子15供电继电器 SA—熔丝架A SA4—熔丝架A上的熔丝4 SC—熔丝架C SC1—熔丝架C上的熔丝1 SC10—熔丝架C上的熔丝10 SC27—熔丝架C上的熔丝27 507—螺栓连接（30，在蓄电池熔丝座上） 514—螺栓连接4（30a，在继电器板上） B290—正极连接14（15a，在主导线束中） B291—正极连接15（15a，在主导线束中） B330—正极连接16（30a，在主导线束中） B571—搭铁连接38（在主导线束中）

图2-12 三线热膜式空气流量传感器与发动机ECU的连接电路

G42—进气温度传感器 G62—冷却液温度传感器 G70—空气流量传感器 G83—冷凝器出口上的冷却液温度传感器（黑色） J623—发动机ECU（位于排水槽内中部） T5f—5芯F插头连接 T60—60芯插头连接 T94—94芯插头连接 D101—连接1（在发动机室导线束中）

(1)热膜式空气流量传感器各插头端子的说明

1)T5f/l为空气流量传感器信号线端子，由发动机ECU J623提供电压为SV。

2)T5f/2为空气流量传感器搭铁线端子。

3)T5f/3为电源线端子，打开点火开关时，由点火开关15号线向J519提供电源信号，J519向J329提供电源使继电器吸合，并经熔丝SC10(10A)向空气流量传感器提供蓄电池电压。

(2)检测传感器的电源电压及信号电压

1)检测电源电压。关闭点火开关，拆下空气滤清器，再打开点火开关，即置于ON位置，不起动发动机；用万用表的电压档测量空气流量传感器插头中的T5f/l端子（正信号线）与搭铁线端子之间的电压，该电压值应为5V;然后用万用表测量空气流量传感器插头rrsf/3端子与搭铁（或车身）间的电压，该电压应为蓄电池电压（如无电源，则检测熔丝SB30及供电继电器J329或熔丝SC10）。

2)检测信号电压。用万用表“+”表笔插入空气流量传感器T5f/l号端子线束，“一”表笔插入T5f/2号端子线束。然后用电吹风（冷风档）向空气流量传感器人口吹气，观察信号电压的变化值。若信号电压不变化，说明空气流量传感器失效，应更换。

(3)检测线束导通性（断路） 关闭点火开关，拔下空气流量传感器的插头，再拔下发动机ECU J623的线束插接器；用万用表检测空气流量传感器插头T5f/1端子与J623插接器的T94/23端子间的电阻值，标准值应小于1Ω；用万用表检测空气流量传感器插头T5f/2端子与J623插接器的T94/65端子间的电阻值，标准值应小于1Ω。

图2-13 热膜式空气流量传感器与ECU之间的连接线束

3.桑塔纳2000GSi、捷达GT、GTX轿车空气流量传感器的检测

桑塔纳2000GSi、捷达GT、GTX轿车均使用同一类型的热膜式空气流量传感器来测量发动机的进气量。该热膜式空气流量传感器与ECU之间的连接线束如图2-13所示。

（1）热膜式空气流量传感器各插头端子的说明

1）端子1为空脚。

2）端子2为12V电源线。

3）端子3为负信号线。

4）端子4为由ECU提供的5V电源线。

5）端子5为信号线。

（2）检测传感器的电源电压及信号电压

1)检测电源电压。关闭点火开关，拆下空气滤清器，再打开点火开关，即置于ON位置，不起动发动机；用万用表的电压档测量空气流量传感器插头中的2号端子（正信号线）与搭铁线之问的电压值，该电压为蓄电池电压：然后用万用表测量空气流量传感器捅头4号端子与搭铁线之间的电压值，该电压应为5V。

2)检测信号电压。关闭点火开关，拆下空气滤清器，再打开点火开关，即置于ON位置，不起动发动机；用万用表“+”表笔插入空气流量传感器5号端子（正信号线）线束，“一”表笔插入3号端子（负信号线）线束；然后用电吹风（冷风档）向空气流量传感器人口处吹气，观察信号电压的变化情况。若信号电压不发生变化，则说明空气流量传感器失效，应予以更换。信号电压的标准值为2.0-4.OV。

(3)检测线束导通性（断路） 关闭点火开关，拔下空气流量传感器的插头，再拔下ECU J220的线束插接器，用万用表检测插头中的3号端子与ECU J220插接器中的12号端子之间的电阻值，该电阻的标准值应小于1Q；用万用表检测插头中的4号端子与ECU J220插接器中11号端子之间的电阻值，该电阻的标准值应小于1Q。用万用表检测插头中的5号端子与ECU J220插接器中13号端子之间的电阻值，该电阻的标准值应小于1Q，如图2-14所示。

图2-14 空气流量传感器插头与ECU的导通性