诊断发动机空气质量流量计的策略

颜华平

（常州交通技师学院，江苏 常州 213016）

发动机空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门之间，偶尔它能“插入”到空气滤清器壳体内或装在进气通道中的传感器管段中。用来测定吸进发动机中空气的体积流量(m3/h)。现在测量负荷的传感器被优先选用，热线式和热膜式空气质量流量计都属于“热式”负荷传感器。这两种型式的空气质量流量计的工作原理相同。一个电热元件安装在进气空气流中，它被吸入的空气流冷却。由控制回路调整加热电路中电流的大小，使受热的热线(热膜)与吸入的空气之间温度的差值调整为一个常量。因此就可以通过测量维持恒定温度差的加热电流的大小，来反映实际流人的空气质量的大小。这种原理的空气质量流量计，能够自动补偿空气密度变化带来的影响，而这也是确定流入空气从电热元件吸收热量多少的重要方法之一。HFM2、HFM5 、HFM6、HFM7与HFM7-1P热膜式空气质量流量计，其测量精确度比以往的空气质量流量计有了很大提高，如图1 HFM5热膜式空气质量流量计所示：测量逆向气流，监测的精确性进一步提高，从而保证发动机最佳运行特性和最佳动力性，实现更低的燃油消耗、更低的排放水平。

1 概述

发动机空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门之间，偶尔它能“插入”到空气滤清器壳体内或装在进气通道中的传感器管段中。用来测定吸进发动机中空气的体积流量(m3/h)。现在测量负荷的传感器被优先选用，热线式和热膜式空气质量流量计都属于“热式”负荷传感器。这两种型式的空气质量流量计的工作原理相同。一个电热元件安装在进气空气流中，它被吸入的空气流冷却。由控制回路调整加热电路中电流的大小，使受热的热线(热膜)与吸入的空气之间温度的差值调整为一个常量。因此就可以通过测量维持恒定温度差的加热电流的大小，来反映实际流人的空气质量的大小。这种原理的空气质量流量计，能够自动补偿空气密度变化带来的影响，而这也是确定流入空气从电热元件吸收热量多少的重要方法之一。HFM2、HFM5 、HFM6、HFM7与HFM7-1P热膜式空气质量流量计，其测量精确度比以往的空气质量流量计有了很大提高，如图1 HFM5热膜式空气质量流量计所示：测量逆向气流，监测的精确性进一步提高，从而保证发动机最佳运行特性和最佳动力性，实现更低的燃油消耗、更低的排放水平。

图1 HFM5热膜式空气质量流量计

图2 空气质量流量计与发动机控制单元系统图

2、空气质量流量计的诊断

空气质量流量计与发动机控制单元（如图2）空气质量流量计与发动机控制单元系统图如图所示。空气质量流量计上有三个端子和四个端子两种。它们共同的特点是电源系统都供给空气质量流量计电压12V；及空气质量流量计把计算出来的进气量以电压的形式通过导线传给发动机控制单元；为了防止干扰，空气质量流量计与发动机控制单元直接通过导线连接构成回路即信号回路采用双线制。不同点三线没有发动机控制单元供空气质量流量计的5V基准电压。

通过空气质量流量计与发动机控制单元系统图，就能得出空气质量流量计的工作范围：

1）空气质量流量计没有12V的电源电压的故障。

2）空气质量流量计没有5V的基准电压的故障。

3）空气质量流量计本身的故障

4）空气质量流量计与发动机控制单元之间线束的故障。

5）发动机控制单元的故障。

为了达到提高维修效率和一次修复率的目的，特设计如图3（故障诊断流程图）。以下就用卡罗拉、帕萨特车型进行详细分析：

图3 故障诊断流程图

2.1 观察症状

空气质量流量计出现故障主要症状表现在：故障灯亮、发动机怠速不稳、抖动（怠速不良）、喘抖/加速不良（操纵性能差）、刚刚起动后发动机失速等。在进行检测前，应仔细辨认发动机的故障症状。有时还能发现尾气冒黑烟或闻到刺鼻的味道。当看见发动机故障灯亮时，应连接仪器读取故障码。

2.2 读故障代码

只要出现故障代码，则说明控制单元已经辨别出传感器的信号已经超出规定值的阈值范围。

故障代码必须理解其故障含义，检查应有针对性。

当出现质量或体积空气流量电路低输入的故障含义时，应直接检查空气质量流量计的电源电路。如图4(卡罗拉空气质量流量计电路图)所示。用试灯分别检查3号端子电源12V和4号端子传感器到ECM的接地情况。如图5(帕萨特空气质量流量计电路图)所示。用试灯分别检查2号端子电源12V和3号端子传感器到ECM的接地情况。用万用表检查4号端子基准电压5V。在保证电源没有任何问题后，就要检查元件及信号线的情况。

元件的检测。卡罗拉车型，只需元件供上12V的电源，测量5号端子的电压，帕萨特车型，电源要连接12V和5V。用万用表测量5号端子的电压，如果没有电压，说明元件损坏，只要有电压，说明元件输出信号。接下来就是信号线及各个端子了，用万用表检查导线通断后及信号线对地短路。

图4 卡罗拉空气质量流量计电路图

图5 帕萨特空气质量流量计电路图

当出现质量或体积空气流量电路高输入含义时，这时在电源方面，无需考虑正极，只需测量元件的接地线情况。元件的检测与上述操作一致，只不过检测信号电压时，看电压是否大于等于5V，大于等于5V说明元件内部对电源短路，元件已损坏。小于5V，则元件是好的。接下来就是信号线及各个端子了，用万用表检查导线通断后及信号线对电源短路。

我们将元件、线束包括各连接端子都检查后，发现没有问题，按排除法只有控制单元有问题了，只能更换控制单元。

图6 卡罗拉空气实际值

表1 发动机在各个工况下正常实际值

图7 卡罗拉空气量与发动机转速实际值

2.3 分离隔离对比法

当故障灯没有亮，调取故障代码又没有的情况下，这说明控制单元接收到空气质量流量计的电信号。此故障症状又非常像空气质量流量计故障，比较简单而且非常直观的方法就是分离隔离对比法。当隔离元件时，发动机控制单元检测出元件故障，当代发动机能通过转速传感器及节气门位置传感器信号替代空气质量流量计信号工作。

将空气质量流量计的连接端子拔下，观察发动机在故障非常明显工况下的症状。症状明显缓解，就说明空气质量流量计的错误信号导致发动机出现故障。如果配件充足，还可以采用更直观的替换对比法。

判断出元件故障范围时，应进行数值验证，这样可以减少误判的可能性。传感器的错误信号可以通过两种检测手段获得。

1）读取静态实际值

在发动机症状比较明显的情况下，读空气质量流量计的实际值是没有多大价值的。因为这时进气道内空气波动很大，所以导致实际值一直在变化。以这时的数据为依据，这肯定是站不住脚的，会导致误判。

空气质量流量计有参考价值的应是静态实际值，这时进气道内的空气是静止的。同时这也是空气质量流量计信号的起点。卡罗拉发动机不运转，点火开关置于ON(IG)位置30秒钟后，MAF实际值应低于0.23g/s。如图6（卡罗拉空气实际值）所示。

2）读取动态实际值

如表1（发动机在各个工况下正常实际值）所示。在发动机的运转比较平稳的工况下读取实际值与表中的实际值进行对比。实际值相差较多就可判断发动机控制单元接收了错误的信号。

如图7（卡罗拉空气量与发动机转速实际值）所示。连续监测实际空气质量和发动机转速。利用纵坐标可以看清在不同的转速下实际空气质量。只有这样才能判断出空气质量流量计信号的准确性。

当空气质量流量计的连接端子拔下，发动机的故障症状没有明显变化。说明空气质量流量计没有发出错误信号。如果继续判断是空气质量流量计故障，则只可能是线束、控制单元或包括连接端子有故障。

排除故障后，应进行修复后的验证，系统正常后，应再次读故障码，包括在维修时涉及到得其它系统的故障码，必须消除。

结语

通过设计合理完整的诊断流程，以故障症状入手，充分利用现有检测设备，尽可能少的拆解步骤，提高了诊断效率及准确率。大量减少了不必要的拆解步骤，无论是在教学中还是在生产实践工作中，将起到很好的指引作用。使一些盲区及疑难杂症迎刃而解。培养应用设备分析问题的能力。

[1]朱 军.汽车故障诊断方法[M].北京:人民交通出版社，2008.

[2]吴 森.汽油机管理系统[M].北京：北京理工大学出版社，2002.

[3]《卡罗拉维修手册》第一卷[M].丰田汽车公司，2007.

[4]上海大众维修手册[M].上海大众售后服务技术信息，2006.