診斷發(fā)動機(jī)空氣質(zhì)量流量計的策略

顏華平

（常州交通技師學(xué)院，江蘇 常州 213016）

發(fā)動機(jī)空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間，偶爾它能“插入”到空氣濾清器殼體內(nèi)或裝在進(jìn)氣通道中的傳感器管段中。用來測定吸進(jìn)發(fā)動機(jī)中空氣的體積流量(m3/h)?，F(xiàn)在測量負(fù)荷的傳感器被優(yōu)先選用，熱線式和熱膜式空氣質(zhì)量流量計都屬于“熱式”負(fù)荷傳感器。這兩種型式的空氣質(zhì)量流量計的工作原理相同。一個電熱元件安裝在進(jìn)氣空氣流中，它被吸入的空氣流冷卻。由控制回路調(diào)整加熱電路中電流的大小，使受熱的熱線(熱膜)與吸入的空氣之間溫度的差值調(diào)整為一個常量。因此就可以通過測量維持恒定溫度差的加熱電流的大小，來反映實(shí)際流人的空氣質(zhì)量的大小。這種原理的空氣質(zhì)量流量計，能夠自動補(bǔ)償空氣密度變化帶來的影響，而這也是確定流入空氣從電熱元件吸收熱量多少的重要方法之一。HFM2、HFM5 、HFM6、HFM7與HFM7-1P熱膜式空氣質(zhì)量流量計，其測量精確度比以往的空氣質(zhì)量流量計有了很大提高，如圖1 HFM5熱膜式空氣質(zhì)量流量計所示：測量逆向氣流，監(jiān)測的精確性進(jìn)一步提高，從而保證發(fā)動機(jī)最佳運(yùn)行特性和最佳動力性，實(shí)現(xiàn)更低的燃油消耗、更低的排放水平。

1 概述

發(fā)動機(jī)空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間，偶爾它能“插入”到空氣濾清器殼體內(nèi)或裝在進(jìn)氣通道中的傳感器管段中。用來測定吸進(jìn)發(fā)動機(jī)中空氣的體積流量(m3/h)。現(xiàn)在測量負(fù)荷的傳感器被優(yōu)先選用，熱線式和熱膜式空氣質(zhì)量流量計都屬于“熱式”負(fù)荷傳感器。這兩種型式的空氣質(zhì)量流量計的工作原理相同。一個電熱元件安裝在進(jìn)氣空氣流中，它被吸入的空氣流冷卻。由控制回路調(diào)整加熱電路中電流的大小，使受熱的熱線(熱膜)與吸入的空氣之間溫度的差值調(diào)整為一個常量。因此就可以通過測量維持恒定溫度差的加熱電流的大小，來反映實(shí)際流人的空氣質(zhì)量的大小。這種原理的空氣質(zhì)量流量計，能夠自動補(bǔ)償空氣密度變化帶來的影響，而這也是確定流入空氣從電熱元件吸收熱量多少的重要方法之一。HFM2、HFM5 、HFM6、HFM7與HFM7-1P熱膜式空氣質(zhì)量流量計，其測量精確度比以往的空氣質(zhì)量流量計有了很大提高，如圖1 HFM5熱膜式空氣質(zhì)量流量計所示：測量逆向氣流，監(jiān)測的精確性進(jìn)一步提高，從而保證發(fā)動機(jī)最佳運(yùn)行特性和最佳動力性，實(shí)現(xiàn)更低的燃油消耗、更低的排放水平。

圖1 HFM5熱膜式空氣質(zhì)量流量計

圖2 空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元系統(tǒng)圖

2、空氣質(zhì)量流量計的診斷

空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元（如圖2）空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元系統(tǒng)圖如圖所示。空氣質(zhì)量流量計上有三個端子和四個端子兩種。它們共同的特點(diǎn)是電源系統(tǒng)都供給空氣質(zhì)量流量計電壓12V；及空氣質(zhì)量流量計把計算出來的進(jìn)氣量以電壓的形式通過導(dǎo)線傳給發(fā)動機(jī)控制單元；為了防止干擾，空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元直接通過導(dǎo)線連接構(gòu)成回路即信號回路采用雙線制。不同點(diǎn)三線沒有發(fā)動機(jī)控制單元供空氣質(zhì)量流量計的5V基準(zhǔn)電壓。

通過空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元系統(tǒng)圖，就能得出空氣質(zhì)量流量計的工作范圍：

1）空氣質(zhì)量流量計沒有12V的電源電壓的故障。

2）空氣質(zhì)量流量計沒有5V的基準(zhǔn)電壓的故障。

3）空氣質(zhì)量流量計本身的故障

4）空氣質(zhì)量流量計與發(fā)動機(jī)控制單元之間線束的故障。

5）發(fā)動機(jī)控制單元的故障。

為了達(dá)到提高維修效率和一次修復(fù)率的目的，特設(shè)計如圖3（故障診斷流程圖）。以下就用卡羅拉、帕薩特車型進(jìn)行詳細(xì)分析：

圖3 故障診斷流程圖

2.1 觀察癥狀

空氣質(zhì)量流量計出現(xiàn)故障主要癥狀表現(xiàn)在：故障燈亮、發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)、抖動（怠速不良）、喘抖/加速不良（操縱性能差）、剛剛起動后發(fā)動機(jī)失速等。在進(jìn)行檢測前，應(yīng)仔細(xì)辨認(rèn)發(fā)動機(jī)的故障癥狀。有時還能發(fā)現(xiàn)尾氣冒黑煙或聞到刺鼻的味道。當(dāng)看見發(fā)動機(jī)故障燈亮?xí)r，應(yīng)連接儀器讀取故障碼。

2.2 讀故障代碼

只要出現(xiàn)故障代碼，則說明控制單元已經(jīng)辨別出傳感器的信號已經(jīng)超出規(guī)定值的閾值范圍。

故障代碼必須理解其故障含義，檢查應(yīng)有針對性。

當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量或體積空氣流量電路低輸入的故障含義時，應(yīng)直接檢查空氣質(zhì)量流量計的電源電路。如圖4(卡羅拉空氣質(zhì)量流量計電路圖)所示。用試燈分別檢查3號端子電源12V和4號端子傳感器到ECM的接地情況。如圖5(帕薩特空氣質(zhì)量流量計電路圖)所示。用試燈分別檢查2號端子電源12V和3號端子傳感器到ECM的接地情況。用萬用表檢查4號端子基準(zhǔn)電壓5V。在保證電源沒有任何問題后，就要檢查元件及信號線的情況。

元件的檢測。卡羅拉車型，只需元件供上12V的電源，測量5號端子的電壓，帕薩特車型，電源要連接12V和5V。用萬用表測量5號端子的電壓，如果沒有電壓，說明元件損壞，只要有電壓，說明元件輸出信號。接下來就是信號線及各個端子了，用萬用表檢查導(dǎo)線通斷后及信號線對地短路。

圖4 卡羅拉空氣質(zhì)量流量計電路圖

圖5 帕薩特空氣質(zhì)量流量計電路圖

當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量或體積空氣流量電路高輸入含義時，這時在電源方面，無需考慮正極，只需測量元件的接地線情況。元件的檢測與上述操作一致，只不過檢測信號電壓時，看電壓是否大于等于5V，大于等于5V說明元件內(nèi)部對電源短路，元件已損壞。小于5V，則元件是好的。接下來就是信號線及各個端子了，用萬用表檢查導(dǎo)線通斷后及信號線對電源短路。

我們將元件、線束包括各連接端子都檢查后，發(fā)現(xiàn)沒有問題，按排除法只有控制單元有問題了，只能更換控制單元。

圖6 卡羅拉空氣實(shí)際值

表1 發(fā)動機(jī)在各個工況下正常實(shí)際值

圖7 卡羅拉空氣量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值

2.3 分離隔離對比法

當(dāng)故障燈沒有亮，調(diào)取故障代碼又沒有的情況下，這說明控制單元接收到空氣質(zhì)量流量計的電信號。此故障癥狀又非常像空氣質(zhì)量流量計故障，比較簡單而且非常直觀的方法就是分離隔離對比法。當(dāng)隔離元件時，發(fā)動機(jī)控制單元檢測出元件故障，當(dāng)代發(fā)動機(jī)能通過轉(zhuǎn)速傳感器及節(jié)氣門位置傳感器信號替代空氣質(zhì)量流量計信號工作。

將空氣質(zhì)量流量計的連接端子拔下，觀察發(fā)動機(jī)在故障非常明顯工況下的癥狀。癥狀明顯緩解，就說明空氣質(zhì)量流量計的錯誤信號導(dǎo)致發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障。如果配件充足，還可以采用更直觀的替換對比法。

判斷出元件故障范圍時，應(yīng)進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證，這樣可以減少誤判的可能性。傳感器的錯誤信號可以通過兩種檢測手段獲得。

1）讀取靜態(tài)實(shí)際值

在發(fā)動機(jī)癥狀比較明顯的情況下，讀空氣質(zhì)量流量計的實(shí)際值是沒有多大價值的。因?yàn)檫@時進(jìn)氣道內(nèi)空氣波動很大，所以導(dǎo)致實(shí)際值一直在變化。以這時的數(shù)據(jù)為依據(jù)，這肯定是站不住腳的，會導(dǎo)致誤判。

空氣質(zhì)量流量計有參考價值的應(yīng)是靜態(tài)實(shí)際值，這時進(jìn)氣道內(nèi)的空氣是靜止的。同時這也是空氣質(zhì)量流量計信號的起點(diǎn)?？_拉發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，點(diǎn)火開關(guān)置于ON(IG)位置30秒鐘后，MAF實(shí)際值應(yīng)低于0.23g/s。如圖6（卡羅拉空氣實(shí)際值）所示。

2）讀取動態(tài)實(shí)際值

如表1（發(fā)動機(jī)在各個工況下正常實(shí)際值）所示。在發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)的工況下讀取實(shí)際值與表中的實(shí)際值進(jìn)行對比。實(shí)際值相差較多就可判斷發(fā)動機(jī)控制單元接收了錯誤的信號。

如圖7（卡羅拉空氣量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)際值）所示。連續(xù)監(jiān)測實(shí)際空氣質(zhì)量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。利用縱坐標(biāo)可以看清在不同的轉(zhuǎn)速下實(shí)際空氣質(zhì)量。只有這樣才能判斷出空氣質(zhì)量流量計信號的準(zhǔn)確性。

當(dāng)空氣質(zhì)量流量計的連接端子拔下，發(fā)動機(jī)的故障癥狀沒有明顯變化。說明空氣質(zhì)量流量計沒有發(fā)出錯誤信號。如果繼續(xù)判斷是空氣質(zhì)量流量計故障，則只可能是線束、控制單元或包括連接端子有故障。

排除故障后，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)后的驗(yàn)證，系統(tǒng)正常后，應(yīng)再次讀故障碼，包括在維修時涉及到得其它系統(tǒng)的故障碼，必須消除。

結(jié)語

通過設(shè)計合理完整的診斷流程，以故障癥狀入手，充分利用現(xiàn)有檢測設(shè)備，盡可能少的拆解步驟，提高了診斷效率及準(zhǔn)確率。大量減少了不必要的拆解步驟，無論是在教學(xué)中還是在生產(chǎn)實(shí)踐工作中，將起到很好的指引作用。使一些盲區(qū)及疑難雜癥迎刃而解。培養(yǎng)應(yīng)用設(shè)備分析問題的能力。

[1]朱 軍.汽車故障診斷方法[M].北京:人民交通出版社，2008.

[2]吳 森.汽油機(jī)管理系統(tǒng)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.

[3]《卡羅拉維修手冊》第一卷[M].豐田汽車公司，2007.

[4]上海大眾維修手冊[M].上海大眾售后服務(wù)技術(shù)信息，2006.