热线式空气流量计检测方法的研究

刘营营 刘红艳

（山东职业学院，济南 250000）

1 空气流量计的作用

在电控燃油喷射系统中，电控单元（ECU）根据计算进气量，制定燃油喷油时间、喷油量和点火时刻。L型空气供给系统，如图1所示，进入气缸的空气流量通过空气流量计进行检测，进气量信息转换成电压信号传递至ECU，ECU再根据采集到的空气流量计信号，计算出准确的燃油喷油量和点火时刻，在气缸中形成最佳的空燃比，达到优化发动机燃油经济性与动力性的目的。

图1 L型多点燃油喷射系统组成

2 空气流量计常见类型

空气流量计一般安装在空气滤清器和节气门体之间。进入气缸中的清洁空气，经空气滤清器过滤后，通过空气流量计、节气门、进气总管以及进气歧管，最终进入各气缸。空气流量计的种类比较多，常见的类型有热线式、热膜式、卡门漩涡式等，其中热线式与热模式统称为热式空气流量，是目前主流产品，德系车型上大部分选用热式空气流量计。

2.1 卡门漩涡式空气流量计

卡门漩涡式空气流量计主要是在进气管道中间安装一个漩涡发生器，如图2所示。通过整流后的空气流经漩涡发生器后，会产生一列不对称却十分规则的空气涡流，称之为卡门漩涡。测量单位时间内经过涡流发生器后的产生涡流数量，即可推算出空气流速和流量。

2.2 热线式空气流量计

热线式空气流量计结构如图3所示，内部装有一个取样管4，取样管中安装有一根铂金属丝3作为发热元件，并张紧在取样管内。

图2 卡门漩涡式空气流量计示意图

图3 热线式空气流量计的结构

取样管中的铂金热线的电阻值会随温度的变化而改变，具体流量计工作原理如图4所示，其中功率放大器控制给四个臂的电流，使电桥保持平衡，图中RH为热线式空气流量计的铂金热线电阻；RK为温度补偿电阻；RA为精密电阻；RB为电桥电阻，安装在控制线路板上。这电阻和热丝电阻RH共同构成惠斯顿电桥的四个臂。

电流增量的大小取决于流过传感器的空气量，当空气流通经铂金热线时，进入取样管的空气流会使铂金热线周围温度降低，电阻值也随之减小，此时电桥电压失去平衡，这样的情况下功率放大器会自动增大供给发热元件的电流，使其温度升高，从而补偿电阻温度，直至电桥平衡。电控单元ECU只能采集、计算电压信号，空气流量的变化经过转化后成为电压信号，电桥电流增大或者减小，也会引起精密电阻RA上的电压升高或者降低，电控单元ECU根据变化的电压信号，计算出相应的空气流量。

图4 热线式空气流量计原理图

2.3 热膜式空气流量计

热膜式空气流量计与热线式空气流量计工作原理相同，只是在结构上进行了改进，主要区别在于前者发热元件采用平面铂金属膜电阻器，空气流经过取样管中的铂金属膜时，电阻发生变化，通过电阻的变化来判断空气的流量。同时，铂金属膜既可以增加发热体的面积，又可以提高采集空气流量可靠性，而且无需加热清洁电路。

3 空气流量计的检修案例

桑塔纳2000GSi型轿车，搭载AJR发动机，该车采用电控燃油喷射系统，检测后发现发动机加速回火、行驶无力且有冒黑烟问题。通过直观检查，发现该车燃油供给系统、点火系统以及进气管道均为正常。根据以上故障现象，更换了发动机的电控单元，检修空气流量计后故障消失。

3.1 空气流量计检修流程

空气流量计的检修流程如图5所示。

通过直观诊断法判断空气流量计有没有损坏，并详细了解和判断故障现象和特点，从而查找故障发生点，但这种方法需要丰富的经验。利用汽车自带故障自诊断功能查找空气流量计相关的故障码，如果存在说明空气流量计存在故障。采用仪器进行诊断，利用万用表、故障诊断仪和示波器读取数据，通过万用表数据、故障诊断仪的故障码、示波器的波形进行诊断。

3.2 用万用表检测

第一种检测方式是采用万用表检测。桑塔纳2000AJR空气流量计中间的定义如图6所示。端子1为空端子，端子2连接燃油泵继电器J17，燃油泵继电器工作时电路即可接通，即端子2为电源正极12V，端子3、端子4，端子5均连接发动电控单元J220。

图5 空气流量计的检修流程

图6 桑塔纳2000AJR空气流量计

利用万用表测量空气流量计各个端子的测量标准如表1所示，其中端子2和3之间为蓄电池电压12V，2和4之间测量为参考电压，参考电压最大为5V，3和5之间为信号电压。

经检测，端子2与端子3之间电压为12V，这说明蓄电池工作正常。检测端子5和端子3之间电压，怠速时为1.3V左右，处于1.0～1.5V之间；急加速时应为2.0～5.0V，单检测结果为2.8V左右，这说明空气流量计中的输出电压偏低。

表1 桑塔纳2000AJR空气流量计的检测标准

3.3 用故障诊断仪检测

汽车故障诊断仪属于综合检测仪器，目前多采用金德KT600故障诊断仪，通过读取故障码、动态数据、信号波形判断故障。

首先进行读取、清除故障码。连接OBD-II接口，打开点火开关，利用金德KT600读取故障码。查阅故障含义，直至故障诊断并排除。接下来清除故障码，并进行检测。最后重新读取故障码，直至故障消失，关闭点火开关，拆下诊断仪。

若属于无码故障，可利用诊断仪、示波器、万用表读取发动机相关数据和波形，对比标准数据，找出故障点。

3.4 信号波形的测试

波形检测主要是利用BOSCH-FSA740多功能汽车系统诊断仪进行检测，该方法能快速对空气流量变化做出反应。当发动机运转时，波形的幅值不断变动，如果此时检测波形与标准波形不同，或空气流量计在怠速时输出信号电压太高（应为0.25V），且测得节气门全开时输出电压不到5V，则说明空气流量计已经损坏，需要更换。

4 结论

经过判断可以发现出现，多数设备故障是由于空气流量计损坏造成，拆下空气流量计后，发现取样管内的铂金属丝上存在一些污物，经过清洗之后，重新安装试车，发现故障排除。导致该现象出现的原因是空气流量计为铂金属丝，出现热线脏污后，无法检测到流量的变化，导致信号偏低。