淺析空氣流量傳感器工作性能的判別及檢修要領

文：趙寶平、宗華

淺析空氣流量傳感器工作性能的判別及檢修要領

文：趙寶平、宗華

眾所周知，汽車電控系統(tǒng)上的所有傳感器是用于采集車輛在運行狀態(tài)時的信息的。而空氣流量傳感器只是發(fā)動機電控系統(tǒng)主要傳感器之一，用于采集發(fā)動機在工作狀態(tài)下所吸入到發(fā)動機內的空氣流量或質量。該傳感器屬有源傳感器，其空氣流量信號是發(fā)動機電子控制單元（ECU）控制發(fā)動機混合氣濃度的主信號之一，如果進氣量增大，ECU則控制噴油量也增大，反之亦然。本文將就空氣流量傳感器工作性能的判別及檢修要領進行探討。

1.空氣流量傳感器工作性能的判別

空氣流量傳感器故障通常分為兩大類。

一類是信號超出規(guī)定的范圍，表示空氣流量傳感器已經失效?，F(xiàn)代電控汽車具有失效保護功能，當某個傳感器的信號失效時，電子控制單元（ECU）會以一個固定的數(shù)值來代替，或者用其他傳感器的信號來代替有故障的傳感器信號?？諝饬髁總鞲衅魇Ш螅珽CU用節(jié)氣門位置傳感器（TPS）的信號代替之。

另一類是信號不準確（即性能漂移）?？諝饬髁總鞲衅餍盘柌粶蚀_產生的危害性可能比沒有信號更大。這是因為，既然信號沒有超出規(guī)定的范圍，發(fā)動機控制單元（ECU）會按照這一不準確的空氣流量信號控制噴油量，所以往往造成混合氣過稀或者過濃。如若ECU沒有接收到空氣流量傳感器信號，ECU會利用節(jié)氣門位置傳感器的信號代替，發(fā)動機的怠速反而比較穩(wěn)定。

利用這一特性，可以通過拔下空氣流量傳感器插接器來判別其性能。

如果拔下空氣流量傳感器插接器后，發(fā)動機故障現(xiàn)象沒有發(fā)生變化，說明空氣流量傳感器已經損壞。這是因為ECU確認空氣流量傳感器失效后，已經采用節(jié)氣門位置傳感器信號代替之，此時有沒有空氣流量傳感器的結果是一樣的，所以故障現(xiàn)象沒有變化。

如果拔下空氣流量傳感器插接器后，發(fā)動機故障現(xiàn)象有所減輕，說明空氣流量傳感器的性能發(fā)生漂移，信號偏值。由于空氣流量傳感器信號處在有效范圍之內，ECU則按照失真的信號控制噴油量，引起明顯的故障現(xiàn)象。拔下空氣流量傳感器的插接器后，ECU認為空氣流量傳感器完全失效，就改用節(jié)氣門位置傳感器的信號來代替，所以發(fā)動機的工作狀況有所好轉。

如果拔下空氣流量傳感器后，發(fā)動機故障現(xiàn)象有所惡化，說明空氣流量傳感器正常。這是因為在拔下插接器前，ECU按照正常的空氣流量傳感器信號控制噴油量。拔下插接器后，ECU改用節(jié)氣門位置傳感器信號控制噴油，由于后者的控制精度不如前者高，所以故障現(xiàn)象有所惡化。

另外，由于空氣流量傳感器信號是用以控制空燃比的主要依據(jù)，所以可以使用紅外線尾氣分析儀來測量發(fā)動機怠速工況以及2 000 r/min穩(wěn)定工況時的尾氣成分，如果與標準數(shù)值相差太大，則可能是空氣流量傳感器性能不良引起的故障。

2. 空氣流量傳感器失常對汽車性能的影響

雖然空氣流量傳感器失常不至于造成發(fā)動機無法起動，但是肯定會影響發(fā)動機的動力性能，如怠速不穩(wěn)、加速不良、起動困難、進氣管“回火”以及排氣管冒黑煙等。同時，還會引起尾氣排放超標。下面來看幾個案例。

（1）引起發(fā)動機加速不良

一輛帕薩特GLi轎車，行駛里程約4.5萬km，將發(fā)動機加速到4 200 r/min，再踩加速踏板，發(fā)動機的轉速不但不能上升反而下降。用VAG1551故障診斷儀檢測，無故障代碼存儲。讀取發(fā)動機4 200 r/min時的數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)空氣流量數(shù)據(jù)流數(shù)值只能達到1.1～1.3 g/s，而且不能隨著節(jié)氣門的開閉而變化。更換空氣流量傳感器后，故障被排除。究其原因，空氣流量傳感器的輸出信號偏差不足以讓ECU紀錄故障代碼，但是由于空氣流量傳感器信號不能準確反映實際的進氣量，導致ECU據(jù)此控制的噴油量偏少，所以發(fā)動機的轉速不升反降。

（2）導致進氣管“回火”

一輛捷達王轎車，出現(xiàn)發(fā)動機怠速抖動，急加速時進氣管“回火”的故障現(xiàn)象。檢查進氣系統(tǒng)，沒有發(fā)現(xiàn)漏氣；更換燃油濾清器，清洗4個噴油器，故障依舊；檢查燃油系統(tǒng)壓力，發(fā)動機怠速和加速狀態(tài)時都正常。拆下空氣流量傳感器的5針插接器試車，故障現(xiàn)象大有好轉。測量空氣流量傳感器各端子的電阻值，正常。最后發(fā)現(xiàn)，空氣流量傳感器的熱膜式電阻上粘有灰塵，用節(jié)氣門清洗劑清除積塵后，故障被排除。

注：對于采用熱膜式空氣流量傳感器的電控發(fā)動機，它以恒定的電壓加在熱膜（電阻）的兩端，使電阻發(fā)熱，其溫度由電路控制。ECU根據(jù)流過熱膜電阻的電流大小來判斷進氣量的多少，并決定噴油量，以適應發(fā)動機不同工況的需要。如果熱膜上積塵，形成隔熱層，當進氣量變大時，其溫度變化減慢，所需電流變小，ECU據(jù)此確定的噴油量也會減少，而此時的實際進氣量比較大，于是導致混合氣過稀，最終引起發(fā)動機怠速抖動，急加速時“回火”等故障現(xiàn)象。

（3）自動變速器無法升入超速擋

如果空氣流量傳感器對地搭鐵，將造成混合汽過稀，使發(fā)動機的輸出功率下降，會導致自動變速器無法升入超速擋。此時應當更換空氣流量傳感器。

3. 大眾車系空氣流量傳感器故障碼的特點

大眾車系采用的熱膜式空氣流量傳感器（G70）失效后， ECU不直接給出空氣流量傳感器的故障代碼，而是通過其他故障代碼表現(xiàn)出來，通常故障代碼是“00561"（混合氣調整值超過調整極限）或者“17916"（達到怠速調整系統(tǒng)理論上限值）。

發(fā)動機其他部件失常也可能記錄空氣流量傳感器的故障碼。在維修實踐中，常見以下幾種情況記錄空氣流量傳感器的故障代碼。

（1）節(jié)氣門臟污

節(jié)氣門臟污時，可能記錄空氣流量傳感器的故障代碼。

案例：一輛寶來1.8T轎車，在正常行駛中，有時儀表板上的ASR（驅動防滑控制）指示燈突然點亮，按壓ASR燈開關無效，只有關閉點火開關，重新起動發(fā)動機，ASR燈才會熄滅。連接故障診斷儀VAS5051進行檢測，讀出“發(fā)動機系統(tǒng)中顯示的空氣流量傳感器G70信號值過小”的故障信息。檢測G70各端子之間的電阻，均未超過1.5 Ω。觀察G70的波形，正常。更換G70，無效。該車采用CANBUS多路信息傳輸系統(tǒng)， ABS/ASR控制單元與發(fā)動機控制單元通過CAN一BUS總線進行通信聯(lián)絡。

一方面，當節(jié)氣門體臟污后，節(jié)氣門的開度值增大，而實際進氣量并沒有增加，導致G70的信號與節(jié)氣門的開度不匹配，因而記錄“發(fā)動機系統(tǒng)中顯示的空氣流量傳感器G70信號值過小”的故障信息。

另一方面，ASR系統(tǒng)實行驅動防滑控制是通過降低發(fā)動機的轉速以調節(jié)發(fā)動機的輸出轉矩來實現(xiàn)的，因此故障現(xiàn)象雖然表現(xiàn)在制動系統(tǒng)，但是故障根源卻在發(fā)動機。當節(jié)氣門開度信號和空氣流量傳感器信號出現(xiàn)偏差時（節(jié)氣門的開度大，而G70測出的實際進氣量偏小），ABS/ASR控制單元認為發(fā)動機減少了功率輸出，正在進行驅動防滑控制，于是點亮ASR指示燈。

（2）節(jié)氣門位置傳感器性能失常

節(jié)氣門位置傳感器性能失常時，可能記錄空氣流量傳感器的故障代碼。

案例：一輛捷達轎車，用故障診斷儀檢測，讀出空氣流量傳感器信號不合理的故障代碼，更換空氣流量傳感器，卻無效。所謂“不合理”，是與相關傳感器的信號進行比較而言的。事實上，ECU是根據(jù)發(fā)動機轉速、節(jié)氣門位置信號與空氣流量信號的比較來確定發(fā)動機負荷的。進一步檢查節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)現(xiàn)其最大學習值和最小學習值與規(guī)定值不相符，并且無法進行基本設定。更換節(jié)氣門閥體總成（含節(jié)氣門位置傳感器）并進行基本設定后，故障被排除。

（3）氧傳感器損壞

氧傳感器損壞時，可能記錄空氣流量傳感器的故障代碼。其原理是:由于“缺缸”等原因引起燃油燃燒不完全，超出λ的調節(jié)范圍，造成氧傳感器的信號失準，于是發(fā)動機ECU在混合氣過稀與過濃之間持續(xù)地來回調節(jié)。ECU接收到的空氣流量信號與氧傳感器信號相互矛盾。但是從實際效果上看，氧傳感器損壞無法調整λ與空氣流量傳感器信號嚴重漂移是一樣的，ECU按照優(yōu)先原則，便記憶空氣流量傳感器的故障代碼。

4. 空氣流量傳感器數(shù)據(jù)流分析

（1）空氣流量傳感器信號單位的識別

空氣流量傳感器信號參數(shù)的單位和變化范圍取決于空氣流量傳感器的類型及車型。通常翼板式、熱線式和熱膜式空氣流量傳感器的參數(shù)單位是“V、mV”，范圍為 0～5 V。該參數(shù)的大小一般與進氣量成反比，即進氣量增加時，輸出電壓數(shù)值下降，"5 V”表示進氣量最小，“0 V”表示進氣量最大。而卡門渦流式空氣流量傳感器（以前三菱車系使用較多，如東南得利卡、富利卡等車型）的信號參數(shù)的單位表達形式是“Hz”或“ms”，其變化范圍為0～1 600 Hz或0～625 ms。發(fā)動機怠速時的數(shù)值為25～50 Hz，2 000 r/min時的數(shù)值為70～100 Hz。如果在不同工況下的數(shù)值與標準值相差很大或者沒有變化，說明空氣流量傳感器有故障。

對于韓系（現(xiàn)代）車型及日系（豐田）車型空氣流量傳感器的信號通常以“V或mV”方式表示，而大眾車系（桑塔納、帕薩特、奧迪等）空氣流量傳感器信號則以“g/s”的方式來表示。

韓國現(xiàn)代車系在發(fā)動機標準怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號電壓應在263～273 mV， 且信號電壓應該能夠隨著發(fā)動機轉速的升高而升高；而日系（豐田卡羅拉）車型，發(fā)動機在標準怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號電壓應在0.3～1.2 V之間；大眾車系（桑塔納2000GSi等）車型，發(fā)動機在標準怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號應在2.4～2.6 g/s，其信號應該能隨發(fā)動機轉速的升高而升高。另外，桑塔納2000GSi車型，當拔下空氣流量傳感器插接器后，在發(fā)動機怠速狀態(tài)下空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)流數(shù)值會出現(xiàn)一個固定的值：28.78 g/s。

案例：一輛2002年產HFC6470A江淮瑞風商務車，搭載韓國現(xiàn)代G4JS 2.4L DOHC多點噴射電控汽油發(fā)動機和5擋手動變速器；該車發(fā)動機出現(xiàn)加速不暢、怠速不穩(wěn)，且儀表板上的發(fā)動機故障報警燈常亮。

用ADC2000故障診斷儀對發(fā)動機電控系統(tǒng)進行檢測，故障診斷儀顯示P0100—空氣流量傳感器故障。拔下空氣流量傳感器插接器，將點火開關置于ON擋位置，檢查空氣流量傳感器插接器電源端子、搭鐵端子和信號端子上的電壓，結果都正常。讀取發(fā)動機怠速時空氣流量傳感器的電壓為0 V，正常情況下，發(fā)動機怠速時應在263～273 mV，懷疑空氣流量傳感器已經損壞。于是，準備拆下空氣流量傳感器作進一步的檢查。拆下空氣流量傳感器后發(fā)現(xiàn)一個紙質空氣濾清器的合格證剛好堵住了空氣流量傳感器的進氣口。去除堵住空氣流量傳感器進氣口的紙質合格證，將空氣流量傳感器復位，重新起動發(fā)動機，發(fā)動機怠速平穩(wěn)、加速順暢，發(fā)動機故障燈也不再常亮，至此故障排除。

（2）空氣流量傳感器數(shù)據(jù)流分析在維修中的應用

通過分析空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)流，可以判斷發(fā)動機進氣系統(tǒng)是否存在漏氣現(xiàn)象。在正常情況下，大眾車型在發(fā)動機標準怠速時空氣流量傳感器信號數(shù)據(jù)應為：2.5 g/s左右。若小于2.0 g/s，說明進氣系統(tǒng)存在漏氣；若大于4.0 g/s，說明發(fā)動機存在額外負荷。

案例：一輛奧迪A6 1.8T轎車，裝備手動變速器，發(fā)動機怠速運轉時，每隔2～3 min就抖動一次，但是發(fā)動機起動及加速都正常。連接故障診斷儀VAS5052，進入01—08—02，讀取發(fā)動機數(shù)據(jù)流，第4區(qū)顯示的空氣流量數(shù)據(jù)在0.3～3.5 g/s做周期性的頻繁跳動。經檢查發(fā)現(xiàn)，空氣濾清器殼體與進氣軟管連接處下部的卡箍沒有安裝好，造成漏氣。對漏氣處進行處理后，故障排除。

在檢測過程中，維修人員會發(fā)現(xiàn)，斷開空氣流量傳感器的插接器后，數(shù)據(jù)流里依然可以看到空氣流量傳感器的數(shù)據(jù)，而且處在正常的范圍內，急加速時反應也靈敏。它實際上是控制系統(tǒng)的故障運行模式，是發(fā)動機ECU根據(jù)轉速和負荷等信號給出的空氣流量備用數(shù)據(jù)。

5. 空氣流量傳感器插接器供電線路檢測實例

下面以3款不同車系的車輛為例介紹空氣流量傳感器插接器供電線路的檢測方法。

（1）江淮瑞風商務車

江淮瑞風商務車G4JS 2.4L DOHC 16氣門電控汽油發(fā)動機空氣流量傳感器接線圖如圖1所示。注：該款發(fā)動機空氣流量傳感器帶有進氣溫度傳感器?？諝饬髁總鞲衅靼惭b位置及插接器導線顏色如圖2所示，其中1號端子（粉紅色）為空氣流量傳感器信號線、2號端子（紅/黑色）為進氣溫度傳感器5 V參考電源、3號端子（紫色）為傳感器搭鐵線、4號端子（灰色）為空氣流量傳感器12 V（ON擋）供電電源（至發(fā)動機控制繼電器）、5號端子（綠色）為空氣流量傳感器搭鐵線；插接器供電線路檢測方法如圖3～圖6所示。

（2）豐田卡羅拉

豐田卡羅拉1ZR 1.6L電控汽油發(fā)動機空氣流量傳感器帶有進氣溫度傳感器，其傳感器安裝位置及插接器導線顏色如圖7所示，空氣流量傳感器接線圖如圖8所示。其中1號端子（藍色線）為進氣溫度傳感器5 V參考電源，2號端子（白色線）為進氣溫度傳感器搭鐵線，3號端子（黑色線）為空氣流量傳感器12 V供電電源（至發(fā)動機主繼電器），4號端子（黃色線）為空氣流量傳感器搭鐵線，5號端子（紫色線）為空氣流量傳感器信號線。傳感器供電線路檢測方法如圖9、圖10所示。

（3）桑塔納2000GSi

桑塔納2000GSi電控汽油發(fā)動機空氣流量傳感器不帶有進氣溫度傳感器，其接線圖如圖11所示。空氣流量傳感器電壓值的檢測如下：點火開關置于ON檔位置，空氣流量計插接器的3號腳與ECU的12號腳信號線相通，呈搭鐵狀態(tài)（經ECU內部搭鐵）；4號腳與ECU的11號腳相通，其參考電源電壓為4.98 V；5號腳與ECU的13號腳相通，為信號線；2號腳供12 V電壓（電源來自燃油泵繼電器）。

注：燃油泵繼電器須在發(fā)動機運轉狀態(tài)下才能工作（即ECU必須采集到發(fā)動機轉速傳感器G28的轉速信號，才會接通燃油泵繼電器線圈控制信號），即給燃油泵、噴油器、活性炭罐電磁閥、氧傳感器加熱線圈和空氣流量計提供電源（12 V）。

待發(fā)動機起動后，可測得空氣流量計2腳處13.5～14.5 V的電壓。

另外，在發(fā)動機怠速狀態(tài)下，還可以通過診斷儀讀取空氣流量計動態(tài)數(shù)據(jù)流數(shù)值來判斷其工作的好壞。維修手冊所提供的參數(shù)：怠速狀態(tài)下標準數(shù)值為2.0～4.0 g/s，而在熱車狀態(tài)下（冷卻液溫度達到85～90℃左右時），實際測量數(shù)值應在2.5～2.6 g/s范圍內。在發(fā)動機起動狀態(tài)下，2號腳和3號腳之間也可測得電壓13.5～14.5 V ，4號腳可測得電壓5.0 V ，5號腳可測得電壓1.3～1.4 V。

6. 空氣流量傳感器的檢修要領

（1）熱線和熱膜臟污后的清洗

如果發(fā)動機存在“回火”故障，往往對空氣流量傳感器造成嚴重危害。由于發(fā)動機的氣流在進氣歧管內逆向流動（即“回火”），其中含有炭顆粒，這些炭顆粒容易粘附在空氣流量傳感器的感應元件上，并產生如下后果：在怠速時，空氣流量傳感器的信號偏大，而在加速及大負荷時信號反而偏小。

熱線是否具有自潔能力的檢查方法是：拆下空氣濾清器，從空氣流量傳感器的進氣口處查看熱線，若發(fā)動機熄火5 s后看不到熱線發(fā)出微紅的輝光約1 s，說明熱線的自潔能力已經喪失。

熱線（熱膜）污染后，可以在熱機、怠速狀態(tài)下，拆下空氣濾清器的濾網，使用節(jié)氣門清洗劑直接噴灑在熱線或熱膜上，以清除粘附在其上的積炭。

（2）熱膜式空氣流量傳感器損壞后的處理

目前很多車型采用BOSCH公司生產的熱膜式空氣流量傳感器，其核心部分由一塊集成電路（數(shù)/模轉換電路）和惠斯登電橋所組成，沒有設置穩(wěn)壓電路。因此，當電源電壓過高或者出現(xiàn)瞬間高電壓時，這種熱膜式空氣流量傳感器容易燒壞。而電路峰值電壓過高（超過16 V的原因），往往是蓄電池硫化嚴重，使其容量下降，無法吸收發(fā)電機的峰值電壓，所以蓄電池硫化是導致熱膜式空氣流量傳感器損壞的原因之一。解決辦法是：在熱膜式空氣流量傳感器的前端加裝一個7812三端子穩(wěn)壓集成電路。

（3）堵住空氣不經過計量的進入途徑

這些不正常途徑包括：進氣管破裂，真空軟管松脫，進氣歧管與氣缸蓋密封不嚴。如果存在以上情況，部分空氣將不經過空氣流量傳感器的計量而直接進入氣缸，最終導致發(fā)動機混合氣失調。