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第三节进气系统
第三章进气系统
进气系统：
其作用是测量和控制燃油然烧时所需的空气量，为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气。
进气系统由空气滤清器、进气歧管、传感器、怠速控制、增压控制等组成。
第一节进气系统各传感器的原理和结构
一、热线式空气流量传感器
A:
混合集成电路 RH：
热线电阻
RK：
温度补偿电阻 RA：
精密电阻 RB：
电桥电阻
1.LH（质量型空气流量计）分类：
（1）热线式空气流量计分为：
主流热线式和旁通热线式
（2）热膜式
2.热线式空气流量计
（1）工作原理：
热线RH的温度由集成电路来控制，它时刻100摄氏度才能保持阻值不变，维持电桥的平衡，当KEY-ON时，IC集成块会给电桥提供一个大电流，使RH尽快升到100摄氏度，到达电桥的平衡，准备检测进气量，当RH升到100摄氏度时，IC集成电路会给电桥提供一个小电流，使RH维持在100摄氏度，当启动车时，发动机开始进气，随着进气量的增加，空气带走热线上的温度也增加，IC集成块为了维持电桥的平衡，就必须让RH的阻值不变，即RH的温度保持在100摄氏度，这样就要给RH提供一个大电流，使RH产生热量来弥补被空气带走的热量，电流增加，RA两端的电压随着电流的增大而增大，IC集成块就会把RA两端的电压信号变化输送给ECU，ECU就会根据此信号计算进气量。
（2）马自达、福美来热线式空气流量计
MAF测量数据：
端子号
内容
KEY/ON拔下插头
KEY/ON插上插头
怠速
缓加速
急加速
5
搭铁
0V
0V
0V
0V
0V
4
THA
5V
1．6V
上升
上升
上升
3
信号
0V
0．67V
1．28V
上升
2．5V左右
2
搭铁
0V
0V
0V
0V
0V
1
电源
12V
12V
12V
12V
12V
。
3）流量计波形
分析：
a通常热线（热膜）式空气流量传感器，输出信号电压范围是从怠速时超过
0.2V至节气门全开时超过4V，当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低。
b发动机运转时，波形的副值在不断的波动，这是正常的。
（分析）因为热线式空气流量计没有任何运动部件，因此没有惯性，所以它能快速的对空气流量的变化作出反应，ECU会处理这些信号。
c不同的车型输出电压将有很大差异，测怠速时的电压可以判断空流量的好坏。
d如果怠速时电压太高，而高速时电压又达不到4V则说明流量计损坏。
e如果在急加速时信号电压上升缓慢，而在急减速时输出信号波形下降缓慢，则说明热线（热膜）脏污
2、热膜式空气流量计。
桑塔纳2000热膜式空气流量传感器
（1）结构
如图所示，热膜式空气流量传感器的结构和工作原理与热线式空气流量传感器基本相同。
与热线相比，热膜式发热体的响应性稍差。
但其电阻值较高，消耗的电流较小，可以做得体积较小、外形更轻巧一些。
此外因其发热元件是平面型的，从上游观察时，可设法使其投影面做的很小，这样可以减小计量通道内的附着物，有效提高空气流量传感器的可靠性。
国产桑塔纳2000GSi型轿车、捷达GT、GTX、帕萨特B52.8L型轿车以及红旗CA7220型轿车都采用了热膜式空气流量传感器。
热膜式空气流量传感器的结构
（1）热膜式空气流量计是热线式的改进产品，其发热元件采用平面形铂金属膜电阻器，故称为热膜电阻。
此种机构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了其工作的可靠性。
流量计原理与热线式一样。
桑塔纳2000GSI流量计
（2）电路
1--空2--电源12V3—搭铁4--电源5V
5—信号J220—ECUG70—流量计
（3）检测
a怠速时，信号应1.5—1.6V，且加速上升。
b用示波器，或解码器。
c人工试验：
将流量计的电源和搭铁接上，用吹风机吹过气道，同时则MAF信号，风量小时电压较低，风量大时，电压较高。
故障举例：
一辆桑塔纳2000GSi出现怠速时发动机抖动，急加速时发动机回火现象。
故障排除:
1用解码器读取故障码显示发动机系统无故障码显示。
2检查燃油系统压力，高压线及火花塞均正常。
发动机回火说明混合气过稀，解码器读取数据01-08-02组第四项空气流量计数据，可以反映混合气状态，读取时怠速状态下正常时为2.0-4.0g/s左右，而此时数据为1.5g/s这说明空气流量计有故障，更换空气流量计故障排除。
分析：
空气流量计检测进气量信号偏低，ECU误认为此时进气量少，控制喷油量减少，而实际进气量正常。
因此造成混合气稀。
氧传感器修正量已达最大，不能满足发动机需要，因此出现此故障。
注意：
上海帕萨特B51.8L和1.8T轿车空气流量传感器插脚的功能
空气流量传感器插脚号
上海帕萨特B51.8L轿车（与时代超人轿车相同）
上海帕萨特1.8T轿车
2
12V
5V
3
搭铁
搭铁
4
5V
12V
5
信号
信号
通过上述对比可以发现，上海帕萨特B51.8L轿车和B51.8T轿车的空气流量计是不可以互换的，它们根本的区别在于其引脚相反。
如果将它们2号脚、4号脚互换，应该是可行的。
所以两者是不可以直接互换的。
三、进气歧管绝对压力传感器（MAP）
1、作用
MAP能依据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，并转换成电压信号与转速信号一起输送到微机控制装置，作为决定基本喷油量的依据。
在D型喷射系统中，取消了空气流量传感器，但在系统中设置了用来检测进气歧管绝对压力的进气歧管绝对压力传感器，它主要是测量进气管内的压力，并将压力信号转变成电信号传给发动机控制模块，作为决定喷油量和基本点火提前角的重要依据。
奥德赛歧管压力传感器
别克歧管压力传感器
桑塔纳2000GLI进气压力传感器及进气温度传感器
安装位置：
1、位于防火墙上，或进气管上，通过真空管连接，一般适用于丰田、福特、大宇、起亚和部分国产车型
2、位于节气门体上，节气门的后方，进气总管上
3、位于电脑内部：
奥迪V62.62.8
2、半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器
（1）结构与原理
1）传感器构造
内部主要有滤芯、压力转换元件和放大器等组成，压力转换元件是利用半导体的压敏效应制成的硅膜片。
硅膜片的一面是真空室，另一面导入进气歧管。
硅膜片约3mm的正方形，厚约50um的薄膜，薄膜周围有4个应变电阻，以惠斯顿电桥方式连接。
电阻跟变形受压变成正比。
2）工作原理
当KEY—ON，不发动车时，歧管内无真空，硅膜片不变形，因电阻最小，因此输出信号较高。
怠速时，歧管内真空最大，硅膜片受压变形成度最大，因此电阻较大，输出信号电压较低。
半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器由压力转换元件（硅膜片）和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路组成。
它是利用半导体压阻效应原理，使用硅膜片，把硅膜片的一面抽成真空，另一面导入进起歧管的气体压力。
硅膜片受到的压力不同产生的电阻就不同，把它与惠斯顿电桥相连，就可以把电阻信号转变成电压信号输出。
3）波形分析
①通常输出电压在怠速时为1.25V，当节气门全开时略低于5V，全减速时接近0V。
②真空度高时（全减速时80kpa）产生对地电压信号（接近0V），真空低时（接近大气压时，全负荷接近10kpa），产生的电压信号高（接近5V）。
③一般4缸发动机杂波较多，因为真空波动比较大。
4）数据
KEY—ON
怠速
缓加速
急加速
恒速
急减速
VC
5V
5
5
5
5
5
PIM
3.3—3.9
1.3—1.9
上升
3.3—3.9
1.3—1.9
0.5—1.3
E2
0
0
0
0
0
0
5）一般故障
A、传感器开路或PIM开路。
现象：
带速稍有不稳（ECU修正值），缓加速正常，急加速不良，回火甚至熄火。
检测：
①测VC，应5V与TPS共用，无电为VC线路或ECU故障。
②测PIM，应符合数据表，若为5V，证明传感器开路或插头松动（5V为ECU监控电压）。
③测ECUPIM电压应与MAP输出PIM相等，若为5V，证明PIM线开路。
B、传感器内PIM对地短路或PIM线搭铁。
现象：
发动机有着火意思，但无法发动，因为喷油量过小。
检测：
①测PIM信号应符合数据，若测PIM为0V，证明线搭铁或MAP故障。
②拨下MAP插头，测PIM若此时为5V，证明MAP故障，若仍为0V，证
明PIM线搭铁。
C、MAP真空管脱落或真空管漏气
现象：
起动时淹死火花塞，怠速严重抖动、冒黑烟。
分析：
由于真空管脱落造成MAP无法检测歧管压力，而是检测大气压力，因此输出信号过高（3.3—3.9V），造成喷油量过大。
D、MAP真空管堵塞
现象：
怠速稍抖，加速不良。
6）实例：
A、一台佳美2.2L，5S—FE发动机，行车中突然熄火，再起动有着火意思，就是不发动。
检查：
①用清洗剂喷入歧管，再起动发动正常，说明点火系统正常，问题在油路；②测油压基本正常；
③检查有喷油信号，用（E1）灯，但亮度稍弱；
④调码—无；
⑤清洗喷油器，故障依旧；
⑥只好系统的检查，当测到MAP的PIM时，发现为0V，正常KEY—ON时应3.3—3.9V，当拨下MAP插头后，测PIM为5V，显然为MAP内故障，此时发动车正常，但加速不良，更换MAP后一切正常。
3、传感器的优点
半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器尺寸小，精度高、响应性好，又由于其生产成本较低，所以得到了广泛的应用。
如丰田、通用、克莱斯勒公司生产的很多款汽车均采用此种传感器，国内上海大众汽车公司生产的桑塔纳2000GLi型轿车也使用了此种传感器。
4、传感器的测试
进气压力、进气温度传感器与ECU的连接电路
下面我们以桑塔纳2000GLi型轿车采用的半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器为例，讲述该传感器的测试过程。
如图所示为传感器与ECU之间的连接电路。
（1）传感器与ECU间的线路检测
关闭点火开关，拔下ECU线束连接器和歧管压力传感器线束连接器。
用万用表电阻档检查ECU和传感器有关端子之间的电阻，其阻值应符合表6-5规定值。
如果电阻过大或无穷大，说明线束与端子接触不良，应进行修理。
检修项目
检修部位
标准电阻（Ω）
传感器正极导线
ECU的12端子至传感器3端子
＜0.5
传感器负极导线
ECU的30端子至传感器1端子
＜0.5
传感器信号线
ECU的7端子至传感4端子
＜0.5
温度传感器信号线
ECU的44端子至传感器2端子
＜0.5
桑塔纳GLI型轿车进气歧管压力传感器线束电阻检查
（2）、传感器端子电压检测
打开点火开关，但不起动发动机，用万用表直流电压档从传感器接头背面检查歧管压力传感器连接器3与1端子之间电源电压，标准值应为5V左右，然后检查歧管压力传感器信号输出端子4与搭铁1端子之间的电压，标准值应为3.8V-4.2V；发动机怠速运转时，信号电压应为0.8V-1.3V；加大油门，信号电压将上升。
如果电压不符合上述要求，说明传感器已经损坏，需要更换。
四、节气门位置传感器（TPS）
节气门位置传感器
1、作用
节气门位置传感器装在节气门体上，跟随节气门轴同步转动，主要用来检测节气门的开度和节气门开闭的速率，并将其转换成电信号送到发动机控制模块，作为控制喷油量、点火正时、怠速转速和尾气排放的一个比较重要的参考信号。
2、分类
节气门位置传感器可分为
1.线性节气门位置传感器3线
2.线性改进型节气门位置传感器 4线
（1）线性输出型节气门位置传感器
1）结构和工作原理
线性输出型节气门位置传感器（三线）与ECU的连接电路
2）传感器和ECU的连接电路
如图所示是三线性输出型节气门位置传感器与发动机控制模块的连接电路图解。
这种节气门位置传感器有一个三线的连接器，其中一根线是向传感器提供一个5V的参考电压，另一根线是连接到传感器滑动电阻的另一端，为传感器提供搭铁，第三线是与传感器的滑动触点相连接，从而向发动机控制模块提供电压信号。
滑动电阻上任何一点的电压值都与节气门开启的角度成比例，该电压就是节气门位置传感器的输出信号。
踩加速踏板时，节气门转角发生变化，TP传感器的输出电压也随之变化。
这样，TP传感器将节气门的开度变化速率（角加速度）传递给PCM。
别克轿车节气门位置传感器电路，在传感器中没有怠速触点，当节气门并闭时，TP传感器输出电压较低，约0-0.7ν,在此范围内，PCM认为发动机处于怠速状态，TECH2显示的节气门开度为0%。
随着节气门的打开，TP输出电压约为3.8ν时，PCM认为节气门开度达90%，节气门全开时，TP传感器信号电压超过4ν。
节气门位置传感器输出电压与节气门开度的关系。
因节气门位置（TP）传感器所提供的信号电压随节气门开度的变化而变化,
3）节气门的故障诊断
动力系统控制模块（PCM）可根据进气压力传感器（MAP）的数值来诊断其故障，当进气歧管绝对压力（MAP）值低于50KPA时，诊断检查TP信号值是否偏高；当MAP高于70KPA时，PCM诊断检查TP信号值是否偏低。
若PCM检测到TP信号超出范围，将设置故障码。
PCM利用信号来控制变速器换档时刻；强制降档；修正喷油脉宽；控制占火正时；怠速稳定；废气再循环（EGR）；活性炭罐清洗电磁阀EVAP；空调压缩机切断控制；TCC锁止离合器；等
4）线性输出型节气门位置传感器的测试
节气门位置传感器是一种很重要的传感器，因为发动机控制模块利用该信号来检测发动机的负荷状态，进而控制燃油喷射量、点火正时、EGR率、怠速转速和其他像变速器的换档点等。
如果节气门位置传感器损坏，就会引起发动机反应迟缓、怠速运转不良、驱动力下降和尾气排放超标等各种故障。
5）节气门位置传感器怠速触点导通性的检测
关闭点火开关，拔下传感器的导线连接器，在节气门位置传感器一侧的连接器上，用汽车专用万用表的电阻档测量怠速触点的导通情况，如图所示。
节气门位置传感器怠速触点导通性的检测
当节气门完全关闭时，怠速触点IDL与E2端子之间电阻为0，触电导通，而当节气门开度大于15度或在节气门止推螺钉和止推杆之间垫上一个厚0.55mm（具体车型参考维修手册）的垫片时，怠速触点IDL与E2端子之间的电阻为无穷大，触点断开。
否则应调整更换节气门位置传感器。
6）节气门位置传感器电阻值的检测
关闭点火关，拔下此传感器的导线连接器，在节气门位置传感器一侧的连接器上，用万用表的电阻档测量传感器信号输出端子VTA与E2端子之间的电阻值，该电阻值应随节气门开度的增大而线性增大。
7）节气门位置传感器信号电压的检测
国内许多车型都采用了线性输出型节气门位置传感器（如捷达TX、GTX和桑塔纳2000GSI型轿车），下面仅以北京切诺基车用线性输出型节气门位置传感器为例加以介绍，该传感器与电控单元ECU的连接如图6-91所示，共有三条线相连。
其中一条是ECU向传感器输入5V电源线，另一条是地线，中间一条是传感器向ECU输入的信号线。
在传感器内，信号线与电刷相连，电刷可在电源和地线的两个极端位置之间滑动。
当节气门位置改变时，电刷沿电阻器移动，传感器输出的信号电压也随之变化。
节气门位置传感器工作电路
用高阻抗数字万用表的电压档进行检测，检测传感器A、B、C三接柱之间的电压值。
如果该传感器正常，当点火开关接通时，在传感器接头背面插入表笔测量C-A端子之间电压值约为5V。
B-A端子之间的电压值，即节气门位置传感器输出信号电压值，随节气门位置变化而变化。
当节气门处于怠速位置时，其电压值小于0.5V，当节气门慢慢地从怠速位置转到全开位置时。
其电压值应连续地逐渐增大；当节气门全开时，其电压值应该大于4.8V。
（2）线性改进型节气门位置传感器
1）如图为丰田线性输出型节气门位置传感器的构造图（四线式）和电压信号输出特性图。
该传感器有1个同节气门联动的可动电刷触电。
这个触点可在基板上的电阻体上滑动，利用电阻值的变化，测得与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，就可以知道节气门的开度。
线性输出型节气门位置传感器
电压信号输出特性图
2）特点
如图所示是四线线性输出型节气门位置传感器与ECU的连接电路图解。
相对三线式线性输出型节气门位置传感器而言，这种传感器多了一个怠速触点的闭合信号。
线性输出型节气门位置传感器（四线）与ECU的连接电路
3）工作原理
传感器内为电位计式，VTA为信号输出，输出的为模拟信号，与TPS开度成正比变化。
在少部分车上，VTA信号与TPS开度成反比关系，例如桑塔纳2000。
4）检测：
①测电压，VC为5V，测VTA、TPS全关时为0.4—0.8V，TPS全度增大电压升高，最高可达3.8—4.5V，变化中应无突变现象。
IDL当TPS全关时为0V，稍开以后为5V或12V。
②测电阻，测VC与VTA间电阻（需取下插头），TPS全关时电阻最大，TPS全开增大，电阻减小。
③波形分析
波形上下不应有任何断点，对地尖峰或大波折，特别应注意在前1/4油门运动中的波形，因为这一段最常用到，往往碳膜最先磨损。
该现象为在节气门转到小于半开处汽车猛然窜动，然后又恢复正常了，这是最易发生故障的部分。
5）节气门位置传感器的调整
对于某些车型来说，由于发动机控制模块可以自动适应节气门位置传感器的电压信号，节气门位置传感器是不需要调整的，而有些节气门传感器则需要调整。
节气门位置传感器调整不当，会使发动机出现怠速不稳、怠速时尾气排放超标等故障，一般的调整方法如下：
方法一
节气门位置传感器的调整
①断开节气门位置传感器上的电气接头，拧松传感器固定螺钉。
按图6-92所示，在传感器端子IDL和E2之间接上万用表。
②当万用表显示不导通时，顺时针转动节气门位置传感器直到导通为止，然后拧紧传感器固定螺钉。
再使用相应厚度的塞尺复查调整后的间隙。
最后脱开万用表，接上传感器电气接头。
方法二
①松开固定丝
②TPS保持全关，测VTA应在0.4—0.8V，重则转动其外壳。
③固定
五、温度传感器
为了确定发动机的温度状态，正确的控制燃油喷射、点火正时、怠速转数和尾气排放，提高发动机的运行性能，发动机控制模块需要能连续精确地监测冷却液的温度、进气温度与排气温度的传感器（部分车型装备）。
应用较多的是绕线电阻式和热敏电阻式温度传感器。
而从检测对象方面讲，温度传感器包括发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器和排气温度传感器。
1、作用
发动机冷却液温度传感器又称水温传感器，它用来检测发动机冷却液的温度，并将温度信号转变成电信号输送给发动机模块，作为汽油喷射、点火正时、怠速和尾气排放控制的主要修正信号
（1）发动机冷却液温度传感器（ECT）
热敏式温度传感器
冷却液温度（ECT）传感器安装在节温器前面的下进气歧管上，直接与冷却液接触，。
冷却液温度传感器也是一个负温度系数的热敏电阻，当冷却液温度为40℃时，其电阻值为100KΩ当冷却液温度为130℃时，其电阻值为70Ω。
ECT断路时,显示温度为-39℃；ECT短路时，显示温度是140℃。
产生冷却（ECT）传感器故障码后，动力系统控制模块（PCM）起动电子风扇高速运转。
PCM通过其内部的电阻向ECT提供5.0∨电压信号，并测量该电压。
发动机冷却时，电压长高；当发动机发热时，电压降低。
别克君威冷却液温度传感器
2、功能
PCM通过测量信号电压计算发动机冷却温度，PCM利用冷却液温度信号确定冷起动喷油量修正燃油喷射控制；设定怠速；点火控制、爆震荡控制、开坏、闭环控制；冷却风扇控制；换档时刻、变矩器锁止离合器（TCC）控制；气再循环（EGR）控制；活性炭罐清洗（EVAP）电磁阀控制等
3、别克君威THW特性
冷却液温度（ECT）传感器特性曲线如图所示。
在冷却温度达50℃时，ECT信号电压有一个从1∨左右到4∨左右的突变，这不是ECT本身的特性，而是由动力系统控制模块（PCM）决定的。
ECT的检测范围较大（-40-130℃），而信号电压范围最大在0-5∨，而且在传感器的两
端，还有非线性区域。
为解决上述问题，在冷却温度低于50℃时，PCM内接电阻的阻值是3.65KΩ,PCM内部电路如图1-13所示。
种设计的目的在于充分利用ECT的线性区,也相当于变相提高了ECT的灵敏度.我们用TECH2检测发动机水温数据时,可能会遇到这种ECT电压值在50℃时的跳变,不要误以为是故障表现。
4、常见水温度传感器
温度传感器与发动机控制模块之间的连接
如图所示为温度传感器与发动机控制模块之间的连接电路。
其中一根线通过发动机控制模块为传感器提供搭铁信号，有些车型的温度传感器用壳体直接搭铁；而另外一根线是作为传感器的信号输出线，发动机控制模块就是利用这根线向传感器提供一个5V的参考电压，同时也是通过这根线上的反馈电压来监测温度的高低。
当温度上升的时候，传感器的电阻将减小，传感器两端的电压降也将下降，发动机控制模块就是根据该电压降来反映温度的高低。
由此可知，对与负热敏系数的温度传感器而言，温度越高，传感器的电阻值越小，传感器的信号电压越低。
20世纪80年代以及以后生产的车型上的大多数燃油温度传感器、发动机冷却液温度传感器和进气温度传感器都是按照相同的模式运行，即它们都属于负温度系数的热敏电阻。
通常情况下，燃油温度传感器、进气温度传感器和冷却液温度传感器电阻的变化范围是从-40℃时的100千欧到130℃时的50欧；传感器的电压变化范围从冷态时的略小于5V到正常工作时的1V-2V。
如果传感器的电路中出现开路，那信号电压将保持5V的参考电压，如果传感器的电路中出现与地短路，那信号电压将保持0V。
5、温度传感器的测试
下面以发动机冷却液温度传感器为例，讲述其测试过程，进气温度传感器和排气温度传感器的测试方法与此相同。
发动机冷却液温度传感器是一个比较重要的传感器，如果其损坏，会造成发动机起动困难、运行性能过差的故障。
因而对发动机冷却液温度传感器进行正确的测试很重要。
（1）测试所需的仪器设备
如果只是想测试传感器的电阻和电压信号，使用汽车专用万用表就可以了，而要想观察传感器的整个信号变化过程，则需使用汽车专用示波器。
（2）就车检测
关闭点火开关，拔下冷却液温度传感器的插头，如图所示，用万用表测量其阻值，温度越高，传感器的电阻应越小。
否则更换冷却液温度传感器
（3）单件测试
关闭点火开关，拔下发动机冷却液温度传感器导线连接器，从发动机上拆下冷却液温度传感器。
在一个容器里加不同温度的水，然后测量传感器的电阻值。
其电阻值应在如图类似的两条标准公差曲线之间。
如果其电阻在两条曲线以外，则需要更换发动机冷却液传感器。
冷却液温度传感器电阻测量
性能测试
（4）传感器电压测试
1）利用汽车专用万用表进行测试
把发动机冷却液温度传感器正确安装在车上，起动发动机。
用温度表测量冷却液实际温度，用检测仪读取电脑确认的冷却液温度。
另用电压表从传感器接头背面测量信号电压值，记录下在不同温度下的电压值，然后用一条平滑的曲线将各个电压值连接起来。
实际测得曲线应在如图所示的两条曲线之间。
如果在两条曲线
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