捷達(dá)轎車空氣流量計的檢測與維修

劉勛

摘要：隨著電子控制燃油噴射系統(tǒng)的普及，相應(yīng)的維修技術(shù)問題也不斷出現(xiàn)，尤其是發(fā)動機(jī)控制中的傳感器故障.以及各傳感器之間的相關(guān)性故障更顯突出.空氣流量計就是典型的例子，空氣流量計是安裝在節(jié)氣門體上，將空氣流量的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬟f給動力控制模塊。空氣流量大，表明發(fā)動機(jī)在加速運(yùn)轉(zhuǎn)，空氣流量小，表明發(fā)動機(jī)在減速或怠速運(yùn)轉(zhuǎn)?？諝饬髁啃盘栐谄囂幱谘埠綘顟B(tài)時應(yīng)保持相對穩(wěn)定，并隨著節(jié)氣門開度逐漸變化，能在突然加速時劇烈變化。在檢測發(fā)動機(jī)電控單元時，故障診斷儀經(jīng)常顯示空氣流量計故障，但在實際維修中空氣流量計卻沒有故障，本文以一汽大眾捷達(dá)轎車為實例談?wù)勥@個問題。

關(guān)鍵詞：空氣流量計;傳感器;檢修

一.常見空氣流量計形式、特點及檢查方法

空氣流量計安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間，用來測量進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣量的多少，然后，將進(jìn)氣量信號轉(zhuǎn)換成電氣信號輸入電控單元，從而由電控制單元計算出噴油量，控制噴油器向節(jié)氣門室（進(jìn)氣管）噴入與進(jìn)氣量成最佳比例的燃油。

目前汽車上所用的空氣流量計主要有葉片式空氣流量計、卡門渦旋式空氣流量計、真空度-轉(zhuǎn)速（壓感式）空氣流量計（進(jìn)氣歧管壓力傳感器）、熱線式空氣流量計和熱膜式空氣流量計等五種。其中真空度-轉(zhuǎn)速空氣流量計僅為一只進(jìn)氣歧管壓力傳感器。

1.1機(jī)械式空氣流量計

機(jī)械式空氣流量計，即可動葉片式空氣流量計。其特點是將燃油泵控制開關(guān)、空氣溫度傳感器、CO調(diào)節(jié)器及空氣流量計等功能融為一體，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但精度較高。不過由于葉片具有彈簧阻力增加了進(jìn)氣阻力，使它對發(fā)動機(jī)在急加速時的響應(yīng)不夠理想，故現(xiàn)在很少使用。

1-卷簧;2-電位計;3-翼片;4-進(jìn)氣溫度傳感器;5-緩沖片;6-旁通空氣調(diào)節(jié)螺釘;

7-旁通空氣道;8-主流道;9-空氣流量計殼體;10-銷軸;11-緩沖室

1.2卡門渦流式空氣流量計

卡門渦流式空氣流量計是通過采集渦流頻率完成空氣流速測量，主要是通過光電（如豐田車型）和超聲波采集（如韓國現(xiàn)代、日本三菱等）進(jìn)氣渦流，具有進(jìn)氣阻力小、計量準(zhǔn)確的特點，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不耐振動且造價高，現(xiàn)已逐步被熱線式空氣流量計取代。

1.3真空度-轉(zhuǎn)速式（壓感式）空氣流量計

從某種角度上講，它并不是空氣流量計，僅為一只進(jìn)氣歧管壓力傳感器，但由于其功用仍是測量進(jìn)入發(fā)動機(jī)氣缸的進(jìn)氣量，故我們?nèi)宰鳛橐环N空氣流量計來討論。在電控汽油噴射系統(tǒng)中常用的進(jìn)氣歧管壓力傳感器有真空膜盒式和半導(dǎo)體式兩種。

1.4熱線式空氣流量計

熱線式空氣流量計按其熱線形又分為3種。

熱絲式——將加熱絲均勻分布在計量通道內(nèi)。熱絲式空氣流量計精度高、分布均勻，可精確計量空氣量，但由于熱絲很細(xì)（0.01～0.05mm）且暴露在空氣中，在空氣高速流動時，空氣中的沙粒很容易擊斷熱絲。

熱膜式——將加熱絲印刷在一塊線路板上，并將線路板固定在空氣通道中間。由于熱絲被固定且受到保護(hù)膜的保護(hù)，壽命提高，但由于保護(hù)膜熱傳導(dǎo)較差，影響計量精度。

熱阻式——將加熱絲繞成線圈形式固定在石英玻璃管內(nèi)或暴露在空氣通道內(nèi)。由于熱阻式空氣流量計熱絲被固定，故熱線壽命延長，但由于熱阻面積很小，只能部分采空氣流量，要求空氣通道內(nèi)空氣流速均勻，所以常在進(jìn)氣側(cè)安裝梳流格柵。

由于熱膜式和熱阻式空氣流量計均是部分采集空氣計量空氣量，故精度較熱絲式較差。另外，熱絲式、熱膜式和熱阻式空氣流量計還都易受空氣中水分及灰塵的污染，所以在控制電路上都做了專門的設(shè)計，每次打開點火開關(guān)或關(guān)閉點火開關(guān)后，流量計中的熱絲會由電路提供瞬時大電流加熱，使熱絲瞬間產(chǎn)生高溫（700-1 000℃），燒掉污染在熱絲、熱膜或熱阻表面的雜質(zhì)，保持空氣流量計量精度。

二.捷達(dá)轎車流量計的故障與排除

電子控制燃油噴射系統(tǒng)的ECU有故障存儲功能，它將各傳感器及執(zhí)行元件的工作情況匯總起來，并與電腦內(nèi)存儲的固定程序進(jìn)行比較，如其誤差超出規(guī)定范圍即作為故障存儲。維修人員可通過故障閱讀器（檢測儀）讀到具體故障情況。這里存在一個相似故障的分辨問題，如空氣流量計信號與氧傳感器信號發(fā)生矛盾，電腦將怎樣輸出？下面以一汽大眾捷達(dá)轎車為例來說明。

案例1

故障現(xiàn)象：

起動發(fā)動機(jī)后，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)抖動，有個別缸工作不良感覺，加大油門抖動稍好。

故障檢修：

1.首先對點火系統(tǒng)進(jìn)行檢查。拔下各缸高壓線插上備用火花塞，高壓線與點火線圈連接，轉(zhuǎn)動點火開關(guān)使起動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，觀察各缸火花均是藍(lán)火，火花很強(qiáng)。從發(fā)動機(jī)拆下火花塞，火花塞間隙正常，電極部分燃燒良好，呈棕黃色，瓷絕緣良好。裝上火花塞、高壓線，起動發(fā)動機(jī)后進(jìn)行斷火試驗，各缸均工作，說明點火系統(tǒng)工作正常。

2.檢查燃油供給系統(tǒng)。如果燃油供給不足，也會造成發(fā)動機(jī)抖動。在燃油分配管和壓力油進(jìn)口橡膠管連接處斷開，串入燃油壓力表，起動發(fā)動機(jī)檢查燃油壓力，分別檢查怠速油壓、加速變化油壓及熄火后保持壓力均正常。

3.使用易網(wǎng)通解碼器對發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行檢查。進(jìn)入發(fā)動機(jī)電控單元，查詢故障存儲器，無故障碼顯示。如果有故障碼出現(xiàn)，應(yīng)先排除相應(yīng)故障，再進(jìn)行下步檢查。

4.用易網(wǎng)通閱讀發(fā)動機(jī)電腦的數(shù)據(jù)塊，通過數(shù)據(jù)觀察各元件性能。進(jìn)入007數(shù)據(jù)塊、第二區(qū)域顯示0.15V，次顯示值是氧傳感器電壓，一般正常顯示應(yīng)在0.1V至0.9V之間進(jìn)行跳動顯示。懷疑氧傳感器堵塞，這一數(shù)值是排氣系統(tǒng)反饋給電腦的信號，影響噴油量。更換一只氧傳感器故障依然未排除。

5.閱讀數(shù)據(jù)塊002，第四顯示區(qū)，顯示2.2g/so。一般顯示2.7g/s左右比較正常，此值顯示的是空氣流量計測量的空氣流量。是控制燃油混合比的重要參數(shù)，更換空氣流量計，故障仍未排除。

6.根據(jù)對數(shù)據(jù)塊的閱讀及更換的元件分析，氧傳感器和空氣流量計問題不大，數(shù)據(jù)塊顯示值是實測值，氧傳感器電壓低，說明燃油混合氣稀，空氣流量值低，說明進(jìn)氣量小，如果進(jìn)氣量小信號輸給控制電腦，噴油量經(jīng)過控制電腦修正使噴油量變小，燃油混合氣稀說明進(jìn)氣量大，這就很可能是進(jìn)氣管路漏氣，多余空氣沒經(jīng)過空氣流量計而進(jìn)入氣缸燃燒。

7.檢查進(jìn)氣系統(tǒng)無泄露情況。另一個進(jìn)氣通道是活性炭真空系統(tǒng)。檢查該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)活性炭罐電磁閥長開不能關(guān)閉。一般情況活性炭系統(tǒng)不工作，電磁閥是應(yīng)關(guān)閉的。更換活性炭罐電磁閥故障排除，怠速平穩(wěn)正常。

活性炭罐是用來收集汽油箱內(nèi)燃油蒸氣的裝置，同時又是汽油箱通向大氣的通道。為了防止燃油蒸氣對空氣污染，由活性炭罐中活性炭收集并吸附從汽油箱來的燃油蒸氣再送到發(fā)動機(jī)燃燒。活性炭罐到發(fā)動機(jī)有一管路，管路上安裝一個電磁閥，由發(fā)動機(jī)電腦控制其開閉。當(dāng)發(fā)動機(jī)加速和轉(zhuǎn)速較高時，活性炭電磁閥打開，通過進(jìn)氣道真空將活性炭收集的燃油蒸氣吸入進(jìn)氣道再燃燒。當(dāng)活性炭罐電磁閥損壞，常開電磁閥開啟與關(guān)閉不受發(fā)動機(jī)電腦控制，有一股空氣直接通過活性炭罐及管路進(jìn)入進(jìn)氣管，而沒有通過空氣流量計測量，使發(fā)動機(jī)電腦收到一個比正?？諝饬啃〉目諝饬髁啃盘枺箛娪土繙p少，混合氣稀，造成發(fā)動機(jī)功率不足，發(fā)動機(jī)抖動。

案例2

故障現(xiàn)象：

該車是一汽大眾新生產(chǎn)的2V電噴LPG雙燃料車，在使用液化石油氣時沒有不良感覺，把液化氣用完后轉(zhuǎn)換成汽油時，感覺怠速不穩(wěn)，加速不良，油耗增大，觀察排氣管發(fā)現(xiàn)冒黑煙。

故障檢修：

首先用CO測試儀測量尾氣中CO含量，在怠速時是62%，用易網(wǎng)通解碼器檢查故障記憶，無故障。進(jìn)一步測量有關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)有如下異常：

860/min 479mbar 7.8% 3.7゜ V.ot

顯示區(qū)2是進(jìn)氣壓力，它反映發(fā)動機(jī)負(fù)荷的大小，測量值比正常值大許多;顯示區(qū)3是節(jié)氣門開度，比正常值稍大。根據(jù)電噴發(fā)動機(jī)修理經(jīng)驗，節(jié)氣門開度增大，所測得的負(fù)荷也隨之變大，會造成怠速不良，但不會冒黑煙，這不一定說明進(jìn)氣壓力傳感器故障。懷疑氧傳感器損壞，試更換氧傳感器，故障不能排除。因捷達(dá)2V電噴車沒有空氣流量計，由進(jìn)氣壓力傳感器感知發(fā)動機(jī)負(fù)荷，于是又更換了進(jìn)氣壓力傳感器，故障還是不能排除?，F(xiàn)在，影響尾氣排放的兩個主要部件都已經(jīng)更換了，只剩下發(fā)動機(jī)控制單元了，更換控制單元并進(jìn)行基本匹配后，再測量有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

860/min 316mbar 3.5% 4.5゜ V.ot

觀察排氣管有輕微黑煙，但CO測量值已降到0.02%，證明故障已經(jīng)排除，所冒黑煙為排氣管中殘留的積炭。

所有的LPG雙燃料車在從液化氣轉(zhuǎn)換到汽油時都出現(xiàn)上述故障，燃料的轉(zhuǎn)化不會引起電控單元的硬件損壞，通過把原來更換下來的電控單元裝回車上，并重新進(jìn)行基本匹配，發(fā)現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象不再重現(xiàn)。由此可見，原車電控單元并沒有損壞，只是燃料轉(zhuǎn)換時自適應(yīng)出現(xiàn)了偏差。

發(fā)動機(jī)電控單元能夠在一定范圍內(nèi)自動適應(yīng)某些部件的參數(shù)變化，如節(jié)流閥變臟。噴油器輕微堵塞及油壓變化等。即使更換電控單元或節(jié)流閥體后，電控單元也能通過自學(xué)習(xí)完成基本匹配，只是速度較慢。但在發(fā)動機(jī)燃料從液化氣轉(zhuǎn)換到汽油時，相當(dāng)與這些部件的參數(shù)發(fā)生了突變，超出了發(fā)動機(jī)電控單元的自適應(yīng)范圍，導(dǎo)致控制出現(xiàn)偏差，對于這種情況，只要進(jìn)行基本匹配并清除自學(xué)習(xí)值即可恢復(fù)正常。對于行駛里程較長，節(jié)流閥體變臟的車輛，需先清洗節(jié)流閥體后再進(jìn)行匹配，否則會產(chǎn)生怠速不穩(wěn)的新故障。

案例3

故障現(xiàn)象：

一輛配備4缸20氣門發(fā)動機(jī)的捷達(dá)王轎車，起動發(fā)動機(jī)之后，它的怠速轉(zhuǎn)速300-1500r/min之間擺動，且擺動數(shù)次后才穩(wěn)定在正常值，行車過程中則感覺基本正常。

故障檢修：

引起怠速游車的原因可能有：電控系統(tǒng)異常，進(jìn)氣管道漏氣等。用元征431ME電控系統(tǒng)檢測儀檢查，獲取故障信息為空氣流量計信號異常。該車空氣流量計為熱線式空氣流量計，檢查其線路及插接件，發(fā)現(xiàn)連接情況正常。該車空氣流量計插接件有4個端子，分別為12V電源線、搭鐵線、5V標(biāo)準(zhǔn)電壓、信號輸出端子。測量信號輸出端子電壓，為0.03V，起動發(fā)動機(jī)及加、減速時再測，電壓均為0.03V（即輸出的電壓信號無變化），由此判定空氣流量計已損壞。

結(jié)束語：

根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗分析，空氣流量計損壞可能引起加速不良或油耗增加，但對怠速游車癥狀的相對影響不大，因此懷疑可能進(jìn)氣管道存在有漏氣的地方，但經(jīng)檢查并未發(fā)現(xiàn)有漏氣之處。再檢查怠速控制電動機(jī)及電位槽，也未發(fā)現(xiàn)異常情況，而且在游車狀態(tài)下還可以看到節(jié)氣門能在怠速控制電動機(jī)驅(qū)動下進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)（如打開空調(diào)時怠速提升正常），由此判斷怠速控制系統(tǒng)正常。那么，故障是不是由錯誤的空氣流量信號引起的呢？于是用傳感器模擬檢測儀從空氣流量計信號輸出端子向ECU輸入怠速時的模擬電壓值，發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入電壓為1.3V左右時，怠速游車現(xiàn)象消失，且重新起動發(fā)動機(jī)后，也不再出現(xiàn)怠速游車現(xiàn)象，這說明故障確實是由錯誤的空氣流量信號引起的。更換空氣流量計后，故障排除。

參考文獻(xiàn)

[1]陳家瑞，《汽車構(gòu)造（上冊）》，機(jī)械工業(yè)出版社出版;

[2]??????? 陳文華，汽車電控發(fā)動機(jī)構(gòu)造與檢修，浙江大學(xué)出版社;

[3]??????? 申屠小燕，中國科技信息，2005年 第2卷 第22期，中國科技信息雜志社出版;

[4]??????? 姚明，聞公玉，汽車維修，2001年 第03期，汽車維修雜志社出版;

[5]??????? 李東江等，現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社;

[6]??????? 盛森芝等，流速測量技術(shù)[M].北京：北京大學(xué)出版社。