豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)故障診斷與檢測

吳興明

【摘要】? ? 空氣流量計(jì)一般有熱線式空氣流量計(jì)和熱模式空氣流量計(jì)兩種，是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的重要傳感器之一。它將吸入的空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至電控單元（ECU），作為決定噴油的基本信號(hào)之一，是測定吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量的傳感器。本文論述了豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的作用、組成、結(jié)構(gòu)、工作原理、故障的檢測步驟和排除方法。

【關(guān)鍵詞】? ? 惠斯頓電橋? ? 電壓降? ? 萬用表

引言：

豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)裝配一汽豐田的威馳等車型上。豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)使用的是熱線式空氣流量計(jì)，目前這個(gè)類型的空氣流量計(jì)應(yīng)用廣泛，大多數(shù)L型進(jìn)氣系統(tǒng)都采用了此類傳感器。熱線式空氣流量計(jì)可以通過電阻溫度的上升下降，改變電壓，通過空氣流量計(jì)電壓信號(hào)、進(jìn)氣溫度傳感器的信號(hào)、水溫傳感器的信號(hào)、氧傳感器的信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，即可作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油基準(zhǔn)信號(hào)，豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的故障碼主要由三個(gè)PT0100、PT0102、PT0103。

一、豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)

5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的作用是把進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的新鮮空氣量轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再把這個(gè)信號(hào)傳輸給行車電腦，而且NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)使用的是熱線式空氣流量計(jì)，這種空氣流量計(jì)的特點(diǎn)就是反應(yīng)速度快，可以在怠速和加速時(shí)精準(zhǔn)的算出基本噴油量，行車電腦ECU即可通過這個(gè)基本噴油量加修正噴油量得出此時(shí)應(yīng)該給氣缸噴多少油。

1.1 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的原理

熱線式空氣流量計(jì)使用了惠斯頓電橋作為檢測裝置，當(dāng)空氣流過傳感器時(shí)，空氣會(huì)帶走惠斯頓電橋上鉑熱線的的熱量，使得惠斯頓電橋上面的鉑熱線電阻越來越大，電阻越來越大會(huì)使得電壓降發(fā)生變化，而電壓降發(fā)生的變化就是對(duì)新鮮空氣的進(jìn)入量的度量結(jié)果。[1]

經(jīng)過電腦內(nèi)存儲(chǔ)的固定程序進(jìn)行比較，計(jì)算出此時(shí)需要的噴油量，豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)內(nèi)部還設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度補(bǔ)償電阻，其阻值也會(huì)隨空氣溫度的變化而變化，起到一個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)的作用，用以抵消進(jìn)入發(fā)動(dòng)的空氣的溫度不同對(duì)噴油的影響。

1.2 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的安裝位置

以豐田威馳為例，5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣總管上，位于節(jié)氣門之前，空濾之后，安裝在較明顯的位置，便于尋找維修或更換。

1.3 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)

空氣流量計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中非常重要的傳感器之一，他決定了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油基本量。5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)由傳感器密封蓋、印刷電路板、接線插座、防護(hù)塞、取樣管、鉑金屬絲、溫度補(bǔ)償電阻、防護(hù)網(wǎng)、卡環(huán)等部件組成，因?yàn)槠涔ぷ鳝h(huán)境比較惡劣，所以需要防護(hù)網(wǎng)防護(hù)塞等部件進(jìn)行保護(hù)。

1.4 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的內(nèi)部電路

如圖2所示5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)內(nèi)部由三極管、惠斯頓電橋、放大器等部件組成，當(dāng)沒有空氣流通時(shí)電橋處于平衡狀態(tài)，熱線與冷線溫度相差保持100℃。而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后開始吸入空氣時(shí)，熱線會(huì)因?yàn)槲氲目諝鈳ё邿崃拷禍?，此時(shí)熱線的會(huì)電阻變小，惠斯頓電橋因此失去平衡，因?yàn)殡娮韪淖兌a(chǎn)生壓降。只要通過ECU的內(nèi)部電路所輸出的電壓，即可知道惠斯頓電橋的電壓變化，再通過ECU芯片的固定算法，可以算得進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)新鮮空氣的流量。[2]

1.5 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的端子設(shè)計(jì)

5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)選用熱線式空氣流量傳感器，在傳感器連接端有5個(gè)接線端，分別為1、2、3、4、5。其中1號(hào)接線端為5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器的信號(hào)接線，2號(hào)接線端為5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度傳感器的搭鐵接線，3號(hào)接線端為5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量傳感器的電源接線，4號(hào)接線端為5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量傳感器的搭鐵接線，5號(hào)接線端為5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量傳感器的信號(hào)接線。

1.6 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)與ECU的連接

5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量傳感器與ECU連接的端子為+B、E2G和VG，其中3和VG相連、

4和E2G相連、5和+B相連，可查詢ECU的端子圖找到其連接線，檢測時(shí)可使用萬用表蜂鳴檔檢測這些線路的通斷。

二、豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的故障現(xiàn)象及檢修

熱絲式空氣流量傳感器的檢修，檢測熱式空氣流量傳感器的有效方法是測量它的輸出電壓。[3]將電壓表接到傳感器的電壓輸出端，這些端口可參考廠家給出的插頭或插座說明手冊(cè)。例如博世公司生產(chǎn)的系列熱式空氣流量傳感器。由于它的價(jià)格較高，因此平時(shí)要注意檢查，可讀取故障碼，看傳感器是否存在故障。還要區(qū)分傳感器故障和相關(guān)電路的故障。當(dāng)確定相關(guān)電路沒有故障，其他地方檢查也正常，說明確定是傳感器存在故障，再進(jìn)行更換。具體故障現(xiàn)象有怠速不穩(wěn)、排氣管冒黑煙、加速不良、行駛無力、間歇性熄火、熱車冒黑煙等故障現(xiàn)象。

2.1 豐田5NR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量計(jì)的故障檢測方法

1.打到ON檔，使用解碼儀對(duì)車輛讀碼，根據(jù)故障碼按一下檢測流程對(duì)車輛進(jìn)行檢測。

2.拔下空氣流量計(jì)插頭，在開關(guān)處于ON檔時(shí)，使用萬用表紅色表筆插空氣流量計(jì)端5號(hào)端子，黑色表筆插搭鐵，測量值不低于11V。若低于該值，應(yīng)檢查ECU和電瓶供電。

3.關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)之后，我們可以使用萬用表的蜂鳴檔，拔開傳感器端的插頭，用紅色表筆插空氣流量計(jì)插頭端4號(hào)端子，黑色表筆插搭鐵測量折斷線的電阻，電阻不高于2Ω。若高于該值，應(yīng)檢查空氣流量計(jì)的4號(hào)插頭端子-E2G的線路是否已經(jīng)斷路。

4.在開關(guān)處于ON檔，未拔插頭時(shí)使用萬用表測量空氣流量計(jì)端3號(hào)端子，并同時(shí)使用吹風(fēng)機(jī)對(duì)傳感器吹氣，電壓應(yīng)從0.7V快速上升。若該值不符合，應(yīng)更換傳感器試驗(yàn)。

5. 若該值略高或者略低于正常值，則要檢查進(jìn)氣道曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)管、碳罐電磁閥連接處是否有漏氣。

2.2 一些豐田威馳車型的故障維修案例

1. 一臺(tái)2016款豐田威馳怠速不穩(wěn)，部分負(fù)荷冒黑煙，有時(shí)換擋熄火。使用解碼儀檢測為空氣流量計(jì)故故障，但具體檢測空氣流量計(jì)電路時(shí)請(qǐng)況正常，更換空氣流量計(jì)故障依舊，更換電腦后冷車正常，熱車后故障依舊。在讀數(shù)據(jù)流時(shí)發(fā)現(xiàn)此故障在為空氣流量計(jì)信號(hào)與氧傳感器信號(hào)矛盾，實(shí)際上是由氧傳感器失準(zhǔn)，造成誤調(diào)節(jié)，結(jié)果造成空氣流量計(jì)信號(hào)誤差，和氧傳感器無法一致的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油進(jìn)行調(diào)整。

2.一臺(tái)2015款豐田威馳5NRR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)、行駛無力并冒黑煙，做過一次基本設(shè)定故障排除，但幾天后又出現(xiàn)反檢測過程：電腦顯示空氣流量計(jì)臨時(shí)性故障，更換空氣流量計(jì)故防依舊，更換電腦故障依舊，用道通故障診斷儀，再檢測發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)一切正常，但使用萬用表檢測空氣流量計(jì)電路，發(fā)現(xiàn)空氣流量計(jì)5號(hào)線電阻值偏大，正常值為0.1-1Ω， 而實(shí)際值達(dá)3.6Ω。這種故障屬于特別故障， 但是在實(shí)際維修中卻經(jīng)常遇到，而且間歇性故障維修檢查起來相對(duì)困難。

3.一臺(tái)2016款威馳5NRR-FE發(fā)動(dòng)機(jī)行駛中突然出現(xiàn)間斷性熄火， 繼而完全熄火。 但是我們對(duì)該車進(jìn)行檢查時(shí)卻發(fā)現(xiàn)，該車能很快的打著，但是在發(fā)動(dòng)機(jī)打著后，無論踩下油門或松油門就會(huì)很快的熄火，此時(shí)儀表板上的故障報(bào)等燈沒有發(fā)現(xiàn)閃爍或者報(bào)警。在檢查時(shí)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拔下空氣流量計(jì)接線插頭時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后卻能正常打著并且穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，但其怠速也會(huì)不穩(wěn)，并且加速不良，此時(shí)儀表盤上的故障燈能正常的閃爍報(bào)警。發(fā)現(xiàn)這是空氣流量計(jì)的錯(cuò)誤信號(hào)，致使發(fā)動(dòng)機(jī)打著后立即熄火。當(dāng)拔下空氣流量計(jì)接線插頭時(shí)，由于電腦可識(shí)別此人為故障，ECU此時(shí)可以采信節(jié)氣門位置信號(hào)，以此代替空氣流量計(jì)的進(jìn)氣信號(hào)，雖然不夠精準(zhǔn)，但是可以使汽車進(jìn)入自救回家的跋行狀態(tài)。在更換空氣流量計(jì)后系統(tǒng)正常。

三、結(jié)束語

由于熱絲式質(zhì)量流量傳感器有著計(jì)量精確的優(yōu)點(diǎn)，目前很多車輛采用這種傳感器，雖然精準(zhǔn)，但是也會(huì)有一定的發(fā)生故障的幾率，比如回火使其表面被包裹，作為汽修人員，必須掌握診斷的思路和先進(jìn)工具的使用只有這樣，才能適應(yīng)新時(shí)代汽車維修人員的要求， 從而保證快速、準(zhǔn)確地排除汽車質(zhì)量流量傳感器方面的故障。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 劉營營，劉紅艷.熱線式空氣流量計(jì)檢測方法的研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與備，2018（11）：14-16

[2] 董雪梅.卡羅拉轎車空氣流量計(jì)故障的修復(fù)[J].汽車維修，2018（09）：39-40.

[3] 趙寶平.空氣流量傳感器工作原理及其檢測[J].汽車維修，2018（09）：45-48.