王小坡 / 廣東省佛山市三水區(qū)理工學(xué)校

帕薩特B5空氣流量計的故障診斷與排除

王小坡 / 廣東省佛山市三水區(qū)理工學(xué)校

一輛帕薩特B5(1.8T)轎車，由于空氣流量計的問題，造成運轉(zhuǎn)時怠速不穩(wěn)、容易熄火、加速性能差、排氣冒黑煙。通對故障現(xiàn)象的分析，并借助于專用工具，進行故障診斷與排除。

怠速不穩(wěn)；加速性能差；空氣流量計損壞

引言

空氣流量傳感器又稱為空氣流量計，是進氣歧管空氣流量傳感器的簡稱，其功用是檢測發(fā)動機進氣量的大小，并將空氣流量信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元（ECU）以供ECU計算確定噴油時間和點火時間，進氣量信號是ECU計算噴油時間和點火時間的主要依據(jù)。根據(jù)檢測進氣量的方式不同，空氣流量計分為D型（即壓力型）和L型（即空氣流量型）兩種類型。D型是利用壓力傳感器檢測進氣歧管內(nèi)絕對壓力，測量方法屬于間接測量法。傳感器可安裝在汽車上任何部位只需要用導(dǎo)壓管將節(jié)氣門至進氣歧管之間的進氣壓力引入傳感器即可由于空氣進入進氣歧管內(nèi)流動時會產(chǎn)生壓力波動，發(fā)動機怠速（節(jié)氣門關(guān)閉）時的進氣量與汽車加速時的進氣量之差可達40倍以上，因此，D型燃油噴射系統(tǒng)的測量精度不高。L型是利用流量傳感器直接測量吸入進氣管空氣流量。因此采用直接測量法，所以進氣量的測量精度高，控制效果優(yōu)于D型燃油噴射系統(tǒng)。汽車采用的L型流量傳感器分為體積流量型和質(zhì)量流量型（如熱絲式和熱模式）傳感器。

一、故障現(xiàn)象

一輛帕薩特B5（1.8T）的轎車，在運轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、容易熄火、加速性能差、排氣冒黑煙并伴有“突突”聲的現(xiàn)象，使用該車故障自診斷裝置檢測，調(diào)出兩個故障代碼，代碼含義：（1）混合氣自適應(yīng)超限；（2）空氣流量計故障。清除故障代碼后，故障代碼依然存在。

二、故障原因分析

根據(jù)上述故障現(xiàn)象的描述我們知道出現(xiàn)上面故障現(xiàn)象的原因主要有以下幾種：

1.空氣濾清器故障。

2.點火系統(tǒng)故障（火花塞、點火線圈）。

3.節(jié)氣門門體故障（節(jié)氣門執(zhí)行元件、節(jié)氣門有污垢）。

4.空氣流量計互換。

5.氧傳感器故障。

初次讀取故障代碼故障診斷儀顯示空氣流量計有故障。為了驗證該車是否只有這一個故障，經(jīng)過讀取歷史故障碼，清除故障碼等操作后，經(jīng)過再次啟動車輛讀取故障碼發(fā)現(xiàn)仍然只有這一個故障。經(jīng)過幾次清除與重新讀取故障仍只有這一個故障碼，沒有其他故障出現(xiàn)，因此可以判斷空氣流量計可能出現(xiàn)了為題。

經(jīng)過仔細地查閱資料上海帕薩特B51.8L轎車和上海帕薩特B5 1.8T這兩種車型的電路圖，可以清楚地發(fā)現(xiàn)這兩種車型的空氣流量計的引腳數(shù)目和插頭的形狀都是一樣的，但是各引腳的功能是有差別的，通過對比可以發(fā)現(xiàn)上海帕薩特B51.8L轎車和上海帕薩特B5 1.8T轎車的空氣流量計是不可以互換的，它們的不同點在于它們的供電引腳相反，很容易混淆。但是經(jīng)過詢問車主該車空氣流量計并沒有換過。

在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，利用汽車專用故障檢測儀來檢測空氣流量計的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)故障檢測儀上顯示的空氣流量計信號為0V通過加速繼續(xù)觀察空氣流量計信號電壓變化情況，仍然是0V沒有變化，此時可以判定空氣流量計并沒有檢測到任何空氣流通過，發(fā)動機可以正常運轉(zhuǎn)但是空氣流量計檢測不到空氣流量信號這是不可能的。因此可以判斷空氣流量計可能出現(xiàn)了問題。因此，拔下空氣流量計的插頭打開點火開關(guān)，用萬用表檢測導(dǎo)線側(cè)插頭的第2號引腳有5V電壓，起動發(fā)動機，第4號引腳上也有12V電壓，3號引腳接地，根據(jù)檢測結(jié)果說明發(fā)動機ECU反饋電壓回路是正常的。將空氣流量計導(dǎo)線插頭插上，重新起動發(fā)動機，在發(fā)動機怠速情況下測量空氣流量計的5號引腳電壓很小，發(fā)動機加速時該信號不變化。將發(fā)動機熄火后再測量5號引腳對地的電阻，發(fā)現(xiàn)該電阻較大，說明該信號線沒有形成回路為了進一步確定故障位置，又重新檢測了一遍。為了排除發(fā)動機ECU也可能出現(xiàn)問題，將空氣流量計與發(fā)動機ECU之間的線路斷開，然后檢測傳感器的電壓仍然為0V，從而可以判定發(fā)動機ECU沒問題只是空氣流量計出現(xiàn)可問題。

根據(jù)對空氣流量計所提取的故障代碼和動態(tài)電壓信號分析，發(fā)動機出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、容易熄火、加速性能差的故障應(yīng)是空氣流量計或相關(guān)部件有問題，使輸出的電壓信號整體有偏差引起的，而造成信號偏差的原因主要有一下幾種可能：

1.熱線斷損

直通式的熱線式空氣流量計鉑絲很細，而進氣道中空氣流速變化大，鉑絲易斷；維修過程中由于維修人員對此種流量計結(jié)構(gòu)原理不甚了解或作業(yè)不小心，造成鉑絲斷損也時有發(fā)生。此時由于熱線斷路電橋遭破壞，流量計信號丟失或出錯，將引起發(fā)動機啟動困難、怠速熄火、行駛無力等故障。

2.線路故障

由于各種原因可能造成熱線式空氣流量計與ECU之間連線故障如接觸不良、線路老化、短路或斷路等，有些車型在空氣流量計信號丟失或出錯時，電腦便記錄故障碼，并進入故障運行模式，此時汽車只可慢速行駛、無加速，這種故障也較為常見。接觸不良或線路故障會造成輸送給ECU的電壓信號偏離。

3.流量計部件臟污，造成檢測到的信號不準(zhǔn)確

熱線式空氣流量計在使用一段時間后，由于鉑絲表面受到空氣塵埃玷污，造成熱輻射能力降低而影響傳感器的測量精度，令檢測到的信號出現(xiàn)偏差。信號不準(zhǔn)確的流量計比完全損壞的流量計，對輸送給ECU的信號電壓偏差會更大。

三、熱線式空氣流量計的結(jié)構(gòu)原理分析

上海帕薩特B5轎車，采用的是熱線式的空氣流量計其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

它由白金熱線、溫度補償電路圖2和外殼組成。其作用是利用熱線與空氣間的這種熱傳遞現(xiàn)象，進行空氣質(zhì)量流量的測定。在空氣通路中放置一根直徑很小的鉑絲經(jīng)通電會發(fā)熱，所以也稱為熱線或熱絲。

圖1　

1-進氣 2-集成運算放大器 3-輸出信號E 4-R1、R3、R5電阻器 R2-補償電阻器 R4-熱線電阻器圖2

當(dāng)空氣氣流流經(jīng)發(fā)熱元件使其受到冷卻時，發(fā)熱元件溫度降低阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發(fā)熱元件的電流使其溫度高于溫度補償電阻120℃。電流增量的大小，取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當(dāng)電橋電流增大時取樣電阻上的電壓就會升高，從而將空氣流量的信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出電壓與空氣流量之間近似于4次方根關(guān)系。信號電壓輸入ECU后ECU根據(jù)信號電壓的高低計算出空氣流量的大小。

熱線式空氣流量計的常見故障有熱線受沾染、熱線斷路、溫度補償電阻性能不良等。這些故障會使發(fā)動機運轉(zhuǎn)不平衡或不能正常工作、發(fā)動機油耗過高等。

四、故障的診斷與排除

為進一步確認氧傳感器信號的可信度，用急減速的方法來觀察氧傳感器信號的變化。急加速時，氧傳感器信號電壓為0.8V；急減速是其信號電壓降到0.1V，并保持了12s后，又升至0.8V不再變化氧傳感器信號能在急減速下顯示0.1V，是因為從加速到減速，發(fā)動機有一段斷油過程，當(dāng)減速將要進入怠速時（一般為1400r/min）將恢復(fù)供油，所以氧傳感器為0.1V時正是斷油時刻，混合氣稀，恢復(fù)供油后立即有顯示濃的狀態(tài)。經(jīng)幾次試驗均是如此。氧傳感器能反映這段過程，就可以進一步就可以確認是混合氣過濃造成發(fā)動機怠速不穩(wěn)、容易熄火和冒黑煙的故障。那么是什么原因造成混合氣過濃呢經(jīng)過查找相關(guān)資料得知，當(dāng)進氣量在3-4g/s變化時，顯示的進氣量有可能是啟用失效保護功能的信號，此時空氣流量計有故障，而此時電控單元以原有按基本狀態(tài)設(shè)定的進氣量參數(shù)來代替。用萬用表檢測空氣流量計電壓，為0.4V，無論怠速、加速均無變化，檢測電腦上插頭的電壓正常（5V，12V），搭鐵正常。

綜合以上各方面的分析，判斷出怠速不穩(wěn)、容易熄火、加速性能差、排氣管冒黑煙并伴有“突突”聲的故障應(yīng)是空氣流量計的損壞電控系統(tǒng)啟用了失效保護功能，使供給發(fā)動機的可燃混合氣不能隨不同工況變化而變化，出現(xiàn)供給過濃或過稀得混合氣而造成的。于是更換新的空氣流量計，結(jié)果該車的故障現(xiàn)象就消失了，故障就被排除了。

五、結(jié)束語

多數(shù)的空氣流量計的損壞，都是由灰塵污染所引致。熱線式空氣流量計在使用一段時間后，由于熱線表面受空氣塵埃的玷污，其熱輻射能力降低將會影響傳感器的測量精度，應(yīng)此在控制電路中設(shè)計有“自潔電路”。近年來由于我國空氣質(zhì)量的越來越差，因此空氣流量計表面容易有污垢，就會影響空氣流量計的測量精度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)空氣流量計有問題的時候，不要想象的過于復(fù)雜。冷靜的測量及分析是很重要的。所以在平時的維修過程中不能夠盲目的拆卸，要經(jīng)過認真的分析過后，加上先進的檢測儀器才能有效地進行故障診斷與排除。

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