空气流量传感器和进气歧管绝对压力传感器工作原理及常见故障的诊断
1.LH型空气流量传感器工作原理及常见故障的诊断
目前最常见的空气流量传感器是LH型（热丝式和热膜式）空气流量传感器，及卡门涡旋式空气流量传感器。空气流量传感器都装在空气滤清器和进气软管之间的进气道上。热丝式空气流量传感器有一根发热的白金热丝，主要由防护网、取样管、热丝电阻、温度补偿电阻和控制电路等组成。热丝电阻和温度补偿电阻装在主进气道中，控制电路安装在空气流量传感器下方，和进气软管连接的防护网用于防止回火和脏物进入空气流量传感器。热丝式空气流量传感器见图3-2。
热丝式空气流量传感器工作原理见图3-3。当空气流经热丝电阻时，使热丝温度降低，电阻减小，使电桥失去平衡。若要保持电桥平衡，就必须增加流经热丝电阻的电流，恢复其温度和阻值，精密电阻RA两端的电压也相应增加。流经热丝的空气流量不同，热丝的温度变化不同，其电阻变化量也不同。为保证电桥平衡，需改变流经热丝电阻的电流，从而使精密电阻RA两端的电压也相应变化，控制电路将电阻RA两端的电压输送给控制单元，即可确定空气流量。
现代发动机热丝式空气流量传感器已经很少使用，取而代之的是热膜式空气流量传感器。热膜是由金属铂的发热膜片固定在测试管内制成。热丝式和热膜式传感器都是由加热电阻、温度电阻和空气流动引导元件组成的，见图3-4。
热丝式和热膜式空气流量传感器工作原理：利用热丝或热膜作为发热元件的空气流量传感器，发热元件（热丝或热膜）电阻RH和温度补偿电阻（进气温度传感器）RT分别连接在单臂电桥电路的两个臂上。当发热元件的温度高于进气温度时，电桥电压才能得到平衡，并且具有电流放大作用的控制电路A控制加热电流（50～100mA）来保证发热元件的温度th与温度补偿电阻的温度tt之差来保持恒定（t=th+tt=120℃）。即保持电桥平衡，保持热丝（热膜）电阻与感应进气温度的温度补偿电阻之间的温度差不变。
图3-2 热丝式空气流量传感器结构
1—防回火和废气返流金属网 2—取样管 3—白金热丝 4—温度传感器 5—控制电路 6—插接器
图3-3 热丝式空气流量传感器工作原理
图3-4 热膜式空气流量传感器及其桥式电路
a）热膜式空气流量传感器 b）桥式电路
RH—热膜电阻R1、R2、R3—高阻值电阻 RS—精密电阻 Rk—高温清洁电阻 UM—电压输出信号 I—加热电流 qm—空气的质量流量
发动机工作时，白金热丝（热膜）由电流加热，空气流过导流槽，路经取样管内白金热丝的表面时，白金热丝有变冷的趋势。而加热电阻为了使白金热丝的温度保持恒定，流过加热电阻的电流就要加大。气流速度越高，白金热丝上带走的热量就越多，流过加热电阻的电流就越大。白金热丝被空气带走的热量和进气量为一个正比变化值，热丝式和热膜式空气流量传感器就是利用电加热白金热丝（热膜），把气流速度变成电信号实现检测的。
发动机怠速时节气门关闭或接近全闭，空气流速低，空气流量和空气密度小，空气温度较高。在体积相同的情况下，热空气的质量小，因此发热元件受到的冷却的程度小，阻值减小幅度就小，保持电桥平衡需要的电流就小，空气流量传感器输出的信号电压较小。
发动机在大负荷时因节气门开度增大，空气流速增快，使空气流量和空气密度增大，因此发热元件受到的冷却程度大，阻值减小幅度大，保持电桥平衡需要的电流就大。因此发动机负荷增大时，空气流量传感器输出的信号电压就会增大。
热丝式和热膜式空气流量传感器有自洁功能，利用加热将附着的灰尘烧掉。但这种自洁功能只局限于来自外界的灰尘和杂质，对于发动机回火和废气返流带来的积炭却无法清除。所以热丝式和热膜式空气流量传感器最容易发生的故障是由于回火和废气返流带来的积炭形成的隔热层，使输出信号失真，导致混合气变稀，造成发动机输出的功率和转矩下降。
2.卡门涡旋式空气流量传感器工作原理
卡门涡旋式空气流量传感器具有体积小、质量轻、进气阻力小、不怕废气返流、工作稳定性最好等优点。卡门涡旋式空气流量传感器基于卡门涡旋理论，利用超声波信号或光信号测量空气流量。该传感器具有三个优点：测量精度高；可以输出线性数字信号，信号处理简单；不受回火和废气返流的影响，长期使用中性能不会发生变化，是各类空气流量传感器中工作性能最稳定的。
LH型传感器遇到进气道回火或废气返流时，热膜上易生成隔热的积炭，因此LH型传感器在使用中存在测量精度下降和易发生故障的问题。进气歧管绝对压力传感器由于不装在进气管上，只是通过真空软管感受进气管内的真空度，而真空软管容易发生脱落、裂口或堵塞，引发故障。只有卡门涡旋式传感器在长期使用中性能不会发生变化，因为它检测的是质量流量，所以不需要对温度及大气压力进行修正，也就不需设进气温度传感器（ACT）和大气压力传感器（BARO）。
（1）超声波式卡门涡旋式空气流量传感器 超声波是频率超过20kHz的声波，当发动机运转时，超声波发生器通过发射器不断向接收器发出一定频率（40kHz）的超声波。当超声波气流到达接收器时，由于受到气流流动速度和大气压力变化的影响，因此，接收到的超声波的相位（时间间隔）以及相位差（时间间隔之差）会发生变化。控制电路根据相位和相位差的变化可以计算出涡流的频率。超声波式卡门涡旋式空气流量传感器将涡流频率变成电压信号，输送给控制单元，控制单元就可以计算出空气进气量。
（2）光电式卡门涡旋式空气流量传感器 在进气管中设一个锥形涡流发生器，当空气流过涡流发生器时，两侧的压力就交替发生变化，在涡流发生器后部不断产生称为卡门涡旋的涡流，进气量越大，旋涡数量越多，压力变化频率越高。这时锥形体检测的空气压力发生变化，导压孔将变化的压力导到导压腔内，并把这压力的变化引到金属膜制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜一边振动，一边将发光二极管射来的光反给光敏晶体管，通过光敏晶体管可以检测到卡门涡流的脉冲，光敏晶体管受到光束照射时导通，不受光束照射时截止，所以光敏晶体管导通与截止频率与涡旋频率成正比。信号处理电路将频率信号转换成方波信号，经整理后送给控制单元，控制单元根据脉冲频率，并经过节气门位置传感器（TPS）和发动机转速传感器（CKP）信号（发动机转速越高，充气系数越高，产生的涡流频率就越高）可确定基本进气量，再经氧传感器信号修正，确定喷油脉宽。
两种卡门涡旋式空气流量传感器里侧都是封闭的，所以回火和废气返流带来的积炭对它们没有影响，见图3-5。
3.进气歧管绝对压力传感器工作原理及常见故障的诊断
进气歧管绝对压力传感器（MAP）是一个对压力高度灵敏的可变电阻。当发动机工作时，进气歧管内的部分空气经传感器进口和空气滤清器作用在硅膜片上，硅膜片就会产生变形，应变电阻的阻值就会发生变化，电桥输出电压随之变化。因为进气压力随进气流量的变化而变化，当节气门开度增大（即进气流量增大）时，空气流通截面增大，气流速度降低，进气压力升高，膜片变形量增大，应变电阻的变化率增大，电桥输出电压升高。反之，当节气门开度变小（即进气流量降低）时，进气流通截面减小，气流速度升高，进气压力降低，膜片变形量减小，应变电阻的变化率减小，电桥输出电压降低，经集成电路进行比例放大后，传感器输入控制单元的信号电压降低。
图3-5 卡门涡旋式空气流量传感器
a）超声波式 b）光电式
1—整流器 2—旋涡发生器 3—旋涡稳定板4—超声波发生器 5—与旋涡数对应的疏密超声波 6—整形后的矩形波 7—超声波接收器 8—卡门旋涡 9—空气旁通通道 10—反光镜 11—发光二极管 12—弹簧 13—光敏晶体管 14—导压板 15—旋涡发生器
它的功用是测量进气歧管内绝对压力（真空度），并将其转变为电压信号，输送给控制单元。传感器内部有一个3mm2的硅片，硅片上方为真空密封，下方为进气歧管压力，进气歧管的压力使硅片的电阻值发生变化导致电桥的输出电压变化，经MAP传感器内部电路将信号放大后作为进气歧管压力信号输出给动力控制模块（PCM）。
MAP的电源为来自PCM的5V电压。进气歧管绝对压力传感器有三条线：(https://www.daowen.com)
1）第一条线是传感器输出信号线（PIM），表示进气压力和发动机负荷的高低。
2）第二条线是控制单元输入传感器的电压（VCC），为5V。
3）第三条线是传感器的接地线。
进气歧管绝对压力传感器电路见图3-6，传感器结构见图3-7。
图3-6 进气歧管绝对压力传感器电路
图3-7 进气歧管绝对压力传感器结构
将万用表连接在VCC和E2之间，打开点火开关，旋转到ON位置，电压表应显示为5V，否则应检查控制单元或其连接线路是否有故障。MAP从控制单元处接受到5V电压供给，提供一个与进气歧管压力（真空）成比例的电压信号给控制单元。输出的工作电压范围：怠速、高真空0.45V，大负荷、低真空4.8 V。
MAP输出的电压过高，可能是信号线断路，或者与电源线短路。轻踩加速踏板，缓加速，节气门开启量很小，发动机转速在600～3500r/min时输出的电压如高于4.6V，将设置电压高的故障。
MAP输出的电压过低，一般是信号线对地短路。起动时输出的电压低于1.2V，发动机运转时输出的电压低于0.02V，将设置电压低的故障。
MAP信号线对地短路，或控制单元认为MAP信号不够准确，就会进入失效保护。控制单元改用TPS的信号，限制发动机转速在1500～4500r/min之间，同时点亮故障指示灯。如果MAP再一次发送可信的信号，控制单元将停止MAP的失效保护，重新使用。
MAP是决定喷油脉宽的主要传感器，同时也影响点火提前角、怠速步进电动机和减速时燃油的切断。
拆开传感器与进气管之间连接的软管，连接好手动真空泵，给传感器施加真空度。随着真空度的增加，MAP输出的电压信号应同步下降（发动机负荷越大，真空度越低）。
将万用表连接在PIM和E2之间，起动发动机，MAP输出的电压信号在怠速时低于2V，节气门全开时大于4V。
进气歧管绝对压力传感器自身很少发生故障，但该传感器和进气歧管之间的橡胶软管则容易发生泄漏或堵塞。使用进气歧管绝对压力传感器的发动机进气歧管，或传感器和进气歧管之间的橡胶软管发生泄漏，会造成混合气过浓。传感器和进气歧管之间的橡胶软管发生堵塞，则会造成加速不良，使用自动变速器的汽车在摘档时会发生发动机熄火。
（1）故障诊断
1）调故障码，会出现混合气空燃比、氧传感器等故障码。
2）读取数据流，会发现进气量比正常值高，氧传感器输出电压值在0.6～0.9V，输出信号是浓混合气，进气歧管绝对压力传感器测量的进气值大于正常值。
3）试车，加速时进气歧管绝对压力传感器输出的电压值没有变化。
4）外观检查，将检查泄漏的喷剂喷到进气系统可能发生泄漏的部位，同时观察发动机的转速，如检查泄漏的喷剂喷射后发动机转速降低，应检查喷射部位是否存在密封不良的故障；如喷射后发动机转速仍保持稳定，说明进气系统密封良好，应进一步检查连接进气歧管绝对压力传感器的橡胶软管。拔下进气歧管绝对压力传感器的橡胶软管，检查是否被废气返流的积炭堵塞。
（2）故障分析
1）使用进气歧管绝对压力传感器的进气系统如发生泄漏，会造成混合气过浓，氧传感器输出电压值过高。
2）进气歧管绝对压力传感器的真空橡胶软管被积炭堵塞，造成真空度低，控制单元会误认为进气量较大，控制单元会为此加大喷油脉宽，供给浓混合气，所以氧传感器输出电压过高信号，自诊断系统就留下了混合气空燃比、氧传感器的故障码。
（3）故障排除
1）如进气系统密封不良，可酌情处理。真空软管破裂应更换真空软管；传感器到节气门之间的皱纹管破裂应更换皱纹管；漏装密封垫，补装即可。
2）如进气歧管绝对压力传感器的真空软管被积炭堵塞，应将真空软管清洗干净，重新装好后，故障可排除。
4.进气温度传感器
使用MAP的系统，进气温度传感器安装在进气管上。进气温度传感器是一个负温度系数热敏电阻，当进气温度低时，其电阻值高，电压值高；当进气温度高时，其电阻值低，电压值低。PCM通过测量电压计算发动机进气温度，利用进气温度来修正喷油量。进气温度高时，空气受热膨胀，进入气缸内的氧气就会相对减少，从而需精确控制喷油量。另外它对点火提前角及加速加浓的控制也产生影响。进气温度传感器也是由PCM提供5V参考电压，电源线为黄色，同时也是信号线，黑色线为接地线。
5.进气压力传感器
进气压力传感器安装在进气管上。采用集成电路IC技术，在一块半导体基片上形成压力传感器、温度补偿电路和放大电路。在硅片中间从反面经异向腐蚀形成了正方形膜片，利用膜片将大气压力变成应力。在膜片表面通过扩散杂质形成4个P型测量电阻，按桥式电路连接，利用压阻效应将加在膜片上的应力变换成电阻的变化，通过桥式电路，在桥式电路的两个端子之间以电位差的方式向外输出。
膜片的里面与硅片之间设计成真空腔，用以缓和外部的应力，以真空腔的压力为基准检测大气压力。
进气压力传感器负责调节喷油脉宽和调节点火提前角，属于选装件，主要装在越野车上。