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(lǐng)

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(yùn)行狀態(tài)時的信息的。而空氣流量傳感器只是發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)主要傳感器之一，用于采集發(fā)動機(jī)在工作狀態(tài)下所吸入到發(fā)動機(jī)內(nèi)的空氣流量或質(zhì)量。該傳感器屬有源傳感器，其空氣流量信號是發(fā)動機(jī)電子控制單元（ECU）控制發(fā)動機(jī)混合氣濃度的主信號之一，如果進(jìn)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(lǐng)進(jìn)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(jīng)失效?，F(xiàn)代電控汽車具有失效保護(hù)功能，當(dāng)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?，ECU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(zhǔn)確（即性能漂移）?？諝饬髁總鞲衅餍盘柌粶?zhǔn)確產(chǎn)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(jī)控制單元（ECU）會按照這一不準(zhǔn)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(jī)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(jī)故障現(xiàn)象沒有發(fā)生變化，說明空氣流量傳感器已經(jīng)損壞。這是因為ECU確認(rèn)空氣流量傳感器失效后，已經(jīng)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(jié)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(jī)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(nèi)，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(rèn)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(jī)的工作狀況有所好轉(zhuǎn)。

如果拔下空氣流量傳感器后，發(fā)動機(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)無法起動，但是肯定會影響發(fā)動機(jī)的動力性能，如怠速不穩(wěn)、加速不良、起動困難、進(jìn)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(biāo)。下面來看幾個案例。

（1）引起發(fā)動機(jī)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(jī)加速到4 200 r/min，再踩加速踏板，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)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(jī)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(dá)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(jì)錄故障代碼，但是由于空氣流量傳感器信號不能準(zhǔn)確反映實際的進(jìn)氣量，導(dǎo)致ECU據(jù)此控制的噴油量偏少，所以發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不升反降。

（2）導(dǎo)致進(jìn)氣管“回火”

一輛捷達(dá)王轎車，出現(xiàn)發(fā)動機(jī)怠速抖動，急加速時進(jìn)氣管“回火”的故障現(xiàn)象。檢查進(jìn)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(jī)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(zhuǎn)。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(jī)，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(jìn)氣量的多少，并決定噴油量，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)不同工況的需要。如果熱膜上積塵，形成隔熱層，當(dāng)進(jìn)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(jìn)氣量比較大，于是導(dǎo)致混合氣過稀，最終引起發(fā)動機(jī)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(jī)的輸出功率下降，會導(dǎo)致自動變速器無法升入超速擋。此時應(yīng)當(dāng)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(diǎn)

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(diào)整值超過調(diào)整極限）或者“17916"（達(dá)到怠速調(diào)整系統(tǒng)理論上限值）。

發(fā)動機(jī)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(qū)動防滑控制）指示燈突然點(diǎn)亮，按壓ASR燈開關(guān)無效，只有關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，重新起動發(fā)動機(jī)，ASR燈才會熄滅。連接故障診斷儀VAS5051進(jìn)行檢測，讀出“發(fā)動機(jī)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(jī)控制單元通過CAN一BUS總線進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)。

一方面，當(dāng)節(jié)氣門體臟污后，節(jié)氣門的開度值增大，而實際進(jìn)氣量并沒有增加，導(dǎo)致G70的信號與節(jié)氣門的開度不匹配，因而記錄“發(fā)動機(jī)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(qū)動防滑控制是通過降低發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)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(jī)。當(dāng)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(jìn)氣量偏小），ABS/ASR控制單元認(rèn)為發(fā)動機(jī)減少了功率輸出，正在進(jìn)行驅(qū)動防滑控制，于是點(diǎn)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(dá)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(guān)傳感器的信號進(jìn)行比較而言的。事實上，ECU是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(jī)負(fù)荷的。進(jìn)一步檢查節(jié)氣門位置傳感器，發(fā)現(xiàn)其最大學(xué)習(xí)值和最小學(xué)習(xí)值與規(guī)定值不相符，并且無法進(jìn)行基本設(shè)定。更換節(jié)氣門閥體總成（含節(jié)氣門位置傳感器）并進(jìn)行基本設(shè)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(diào)節(jié)范圍，造成氧傳感器的信號失準(zhǔn)，于是發(fā)動機(jī)ECU在混合氣過稀與過濃之間持續(xù)地來回調(diào)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(diào)整λ與空氣流量傳感器信號嚴(yán)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(jìn)氣量成反比，即進(jìn)氣量增加時，輸出電壓數(shù)值下降，"5 V”表示進(jìn)氣量最小，“0 V”表示進(jìn)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(dá)形式是“Hz”或“ms”，其變化范圍為0～1 600 Hz或0～625 ms。發(fā)動機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)標(biāo)準(zhǔn)怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號電壓應(yīng)在263～273 mV， 且信號電壓應(yīng)該能夠隨著發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而升高；而日系（豐田卡羅拉）車型，發(fā)動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號電壓應(yīng)在0.3～1.2 V之間；大眾車系（桑塔納2000GSi等）車型，發(fā)動機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)怠速狀態(tài)下，空氣流量傳感器信號應(yīng)在2.4～2.6 g/s，其信號應(yīng)該能隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而升高。另外，桑塔納2000GSi車型，當(dāng)拔下空氣流量傳感器插接器后，在發(fā)動機(jī)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(chǎn)HFC6470A江淮瑞風(fēng)商務(wù)車，搭載韓國現(xiàn)代G4JS 2.4L DOHC多點(diǎn)噴射電控汽油發(fā)動機(jī)和5擋手動變速器；該車發(fā)動機(jī)出現(xiàn)加速不暢、怠速不穩(wěn)，且儀表板上的發(fā)動機(jī)故障報警燈常亮。

用ADC2000故障診斷儀對發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)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(diǎn)火開關(guān)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(jié)果都正常。讀取發(fā)動機(jī)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(jī)怠速時應(yīng)在263～273 mV，懷疑空氣流量傳感器已經(jīng)損壞。于是，準(zhǔn)備拆下空氣流量傳感器作進(jìn)一步的檢查。拆下空氣流量傳感器后發(fā)現(xiàn)一個紙質(zhì)空氣濾清器的合格證剛好堵住了空氣流量傳感器的進(jìn)氣口。去除堵住空氣流量傳感器進(jìn)氣口的紙質(zhì)合格證，將空氣流量傳感器復(fù)位，重新起動發(fā)動機(jī)，發(fā)動機(jī)怠速平穩(wěn)、加速順暢，發(fā)動機(jī)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(yīng)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(jī)進(jìn)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(jī)標(biāo)準(zhǔn)怠速時空氣流量傳感器信號數(shù)據(jù)應(yīng)為：2.5 g/s左右。若小于2.0 g/s，說明進(jìn)氣系統(tǒng)存在漏氣；若大于4.0 g/s，說明發(fā)動機(jī)存在額外負(fù)荷。

案例：一輛奧迪A6 1.8T轎車，裝備手動變速器，發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，每隔2～3 min就抖動一次，但是發(fā)動機(jī)起動及加速都正常。連接故障診斷儀VAS5052，進(jìn)入01—08—02，讀取發(fā)動機(jī)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(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，空氣濾清器殼體與進(jìn)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(jìn)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(nèi)，急加速時反應(yīng)也靈敏。它實際上是控制系統(tǒng)的故障運(yùn)行模式，是發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)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(fēng)商務(wù)車

江淮瑞風(fēng)商務(wù)車G4JS 2.4L DOHC 16氣門電控汽油發(fā)動機(jī)空氣流量傳感器接線圖如圖1所示。注：該款發(fā)動機(jī)空氣流量傳感器帶有進(jìn)氣溫度傳感器?？諝饬髁總鞲衅靼惭b位置及插接器導(dǎo)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(jìn)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(jī)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(jī)空氣流量傳感器帶有進(jìn)氣溫度傳感器，其傳感器安裝位置及插接器導(dǎo)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(lán)色線）為進(jìn)氣溫度傳感器5 V參考電源，2號端子（白色線）為進(jìn)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(jī)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(jī)空氣流量傳感器不帶有進(jìn)氣溫度傳感器，其接線圖如圖11所示?？諝饬髁總鞲衅麟妷褐档臋z測如下：點(diǎn)火開關(guān)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(jīng)ECU內(nèi)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下才能工作（即ECU必須采集到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器G28的轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為2.0～4.0 g/s，而在熱車狀態(tài)下（冷卻液溫度達(dá)到85～90℃左右時），實際測量數(shù)值應(yīng)在2.5～2.6 g/s范圍內(nèi)。在發(fā)動機(jī)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(lǐng)

（1）熱線和熱膜臟污后的清洗

如果發(fā)動機(jī)存在“回火”故障，往往對空氣流量傳感器造成嚴(yán)重危害。由于發(fā)動機(jī)的氣流在進(jìn)氣歧管內(nèi)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(yīng)元件上，并產(chǎn)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(fù)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(jìn)氣口處查看熱線，若發(fā)動機(jī)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(jīng)喪失。

熱線（熱膜）污染后，可以在熱機(jī)、怠速狀態(tài)下，拆下空氣濾清器的濾網(wǎng)，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(chǎn)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(zhuǎn)換電路）和惠斯登電橋所組成，沒有設(shè)置穩(wěn)壓電路。因此，當(dāng)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(yán)重，使其容量下降，無法吸收發(fā)電機(jī)的峰值電壓，所以蓄電池硫化是導(dǎo)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(jīng)過計量的進(jìn)入途徑

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