診斷發動機空氣質量流量計的策略

顏華平

（常州交通技師學院，江蘇 常州 213016）

發動機空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和節氣門之間，偶爾它能“插入”到空氣濾清器殼體內或裝在進氣通道中的傳感器管段中。用來測定吸進發動機中空氣的體積流量(m3/h)。現在測量負荷的傳感器被優先選用，熱線式和熱膜式空氣質量流量計都屬于“熱式”負荷傳感器。這兩種型式的空氣質量流量計的工作原理相同。一個電熱元件安裝在進氣空氣流中，它被吸入的空氣流冷卻。由控制回路調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，來反映實際流人的空氣質量的大小。這種原理的空氣質量流量計，能夠自動補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熱膜式空氣質量流量計，其測量精確度比以往的空氣質量流量計有了很大提高，如圖1 HFM5熱膜式空氣質量流量計所示：測量逆向氣流，監測的精確性進一步提高，從而保證發動機最佳運行特性和最佳動力性，實現更低的燃油消耗、更低的排放水平。

1 概述

發動機空氣流量傳感器安裝在空氣濾清器和節氣門之間，偶爾它能“插入”到空氣濾清器殼體內或裝在進氣通道中的傳感器管段中。用來測定吸進發動機中空氣的體積流量(m3/h)。現在測量負荷的傳感器被優先選用，熱線式和熱膜式空氣質量流量計都屬于“熱式”負荷傳感器。這兩種型式的空氣質量流量計的工作原理相同。一個電熱元件安裝在進氣空氣流中，它被吸入的空氣流冷卻。由控制回路調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，來反映實際流人的空氣質量的大小。這種原理的空氣質量流量計，能夠自動補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熱膜式空氣質量流量計，其測量精確度比以往的空氣質量流量計有了很大提高，如圖1 HFM5熱膜式空氣質量流量計所示：測量逆向氣流，監測的精確性進一步提高，從而保證發動機最佳運行特性和最佳動力性，實現更低的燃油消耗、更低的排放水平。

圖1 HFM5熱膜式空氣質量流量計

圖2 空氣質量流量計與發動機控制單元系統圖

2、空氣質量流量計的診斷

空氣質量流量計與發動機控制單元（如圖2）空氣質量流量計與發動機控制單元系統圖如圖所示。空氣質量流量計上有三個端子和四個端子兩種。它們共同的特點是電源系統都供給空氣質量流量計電壓12V；及空氣質量流量計把計算出來的進氣量以電壓的形式通過導線傳給發動機控制單元；為了防止干擾，空氣質量流量計與發動機控制單元直接通過導線連接構成回路即信號回路采用雙線制。不同點三線沒有發動機控制單元供空氣質量流量計的5V基準電壓。

通過空氣質量流量計與發動機控制單元系統圖，就能得出空氣質量流量計的工作范圍：

1）空氣質量流量計沒有12V的電源電壓的故障。

2）空氣質量流量計沒有5V的基準電壓的故障。

3）空氣質量流量計本身的故障

4）空氣質量流量計與發動機控制單元之間線束的故障。

5）發動機控制單元的故障。

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

圖3 故障診斷流程圖

2.1 觀察癥狀

空氣質量流量計出現故障主要癥狀表現在：故障燈亮、發動機怠速不穩、抖動（怠速不良）、喘抖/加速不良（操縱性能差）、剛剛起動后發動機失速等。在進行檢測前，應仔細辨認發動機的故障癥狀。有時還能發現尾氣冒黑煙或聞到刺鼻的味道。當看見發動機故障燈亮時，應連接儀器讀取故障碼。

2.2 讀故障代碼

只要出現故障代碼，則說明控制單元已經辨別出傳感器的信號已經超出規定值的閾值范圍。

故障代碼必須理解其故障含義，檢查應有針對性。

當出現質量或體積空氣流量電路低輸入的故障含義時，應直接檢查空氣質量流量計的電源電路。如圖4(卡羅拉空氣質量流量計電路圖)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，用萬用表檢查導線通斷后及信號線對地短路。

圖4 卡羅拉空氣質量流量計電路圖

圖5 帕薩特空氣質量流量計電路圖

當出現質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，發現沒有問題，按排除法只有控制單元有問題了，只能更換控制單元。

圖6 卡羅拉空氣實際值

表1 發動機在各個工況下正常實際值

圖7 卡羅拉空氣量與發動機轉速實際值

2.3 分離隔離對比法

當故障燈沒有亮，調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量流量計的電信號。此故障癥狀又非常像空氣質量流量計故障，比較簡單而且非常直觀的方法就是分離隔離對比法。當隔離元件時，發動機控制單元檢測出元件故障，當代發動機能通過轉速傳感器及節氣門位置傳感器信號替代空氣質量流量計信號工作。

將空氣質量流量計的連接端子拔下，觀察發動機在故障非常明顯工況下的癥狀。癥狀明顯緩解，就說明空氣質量流量計的錯誤信號導致發動機出現故障。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，應進行數值驗證，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）讀取靜態實際值

在發動機癥狀比較明顯的情況下，讀空氣質量流量計的實際值是沒有多大價值的。因為這時進氣道內空氣波動很大，所以導致實際值一直在變化。以這時的數據為依據，這肯定是站不住腳的，會導致誤判。

空氣質量流量計有參考價值的應是靜態實際值，這時進氣道內的空氣是靜止的。同時這也是空氣質量流量計信號的起點。卡羅拉發動機不運轉，點火開關置于ON(IG)位置30秒鐘后，MAF實際值應低于0.23g/s。如圖6（卡羅拉空氣實際值）所示。

2）讀取動態實際值

如表1（發動機在各個工況下正常實際值）所示。在發動機的運轉比較平穩的工況下讀取實際值與表中的實際值進行對比。實際值相差較多就可判斷發動機控制單元接收了錯誤的信號。

如圖7（卡羅拉空氣量與發動機轉速實際值）所示。連續監測實際空氣質量和發動機轉速。利用縱坐標可以看清在不同的轉速下實際空氣質量。只有這樣才能判斷出空氣質量流量計信號的準確性。

當空氣質量流量計的連接端子拔下，發動機的故障癥狀沒有明顯變化。說明空氣質量流量計沒有發出錯誤信號。如果繼續判斷是空氣質量流量計故障，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，應進行修復后的驗證，系統正常后，應再次讀故障碼，包括在維修時涉及到得其它系統的故障碼，必須消除。

結語

通過設計合理完整的診斷流程，以故障癥狀入手，充分利用現有檢測設備，盡可能少的拆解步驟，提高了診斷效率及準確率。大量減少了不必要的拆解步驟，無論是在教學中還是在生產實踐工作中，將起到很好的指引作用。使一些盲區及疑難雜癥迎刃而解。培養應用設備分析問題的能力。

[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.汽油機管理系統[M].北京：北京理工大學出版社，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].上海大眾售后服務技術信息，2006.