任務1.4 空氣流量傳感器故障檢修

【學習目標】

1．能根據故障現象制定正確的維修計劃。

2．能正確選擇診斷設備對發動機空氣流量計引起的故障進行診斷。

3．能正確使用萬用表、故障診斷儀對空氣流量計及其電路進行檢測和診斷。

4．能正確記錄、分析各種檢測結果并做出故障判斷。

5．能按照正確操作規范進行空氣流量計的更換。

6．能正確檢測發動機空氣流量計故障的修復質量。

7．能夠自主檢修發動機空氣流量計引起的故障。

【情境描述】

故障現象：邁騰1.8TSI轎車。急加速時回火，行駛無力。

診斷與排除：檢查燃油系統、點火系統均正常。進氣系統也沒有泄漏。

用萬用表測量空氣流量計2號端子與搭鐵之間的電壓為12V，說明供電正常。再檢查空氣流量計5號端子的信號電壓，怠速時為1.5V左右，急加速時為2.8V左右。而正常情況下急加速時的信號電壓為3.5～4.5V，顯然信號電壓偏低。拆下空氣流量計進行檢查，發現取樣管內的傳感元件上附著有一些絮狀雜物，故障原因是空氣流量計臟污。

清洗空氣流量計后，裝復試車，故障排除。

分析：由于空氣流量計臟污，不能準確檢測進氣量的變化，急加速信號偏低，ECU計算出的進氣量少，導致噴油量少，混合氣偏稀，因而出現上述癥狀。

【相關知識】

一、空氣流量計概述

1．空氣流量計的作用

空氣流量計也稱空氣流量傳感器（Mass Air Flow Meter，MAF），是測量發動機進氣量的裝置，它將吸入的空氣量轉換成電信號送給發動機電腦，作為燃油噴射和點火控制的主要信號。如果空氣流量計或其線路出現了故障，發動機電腦接收不到正確的進氣量信號，就不能進行噴油量的正確控制，從而造成混合氣過濃或過稀，使發動機運轉不正常。空氣流量計主要用于L型和LH型電控燃油噴射系統。

2．空氣流量傳感器的類型

按其結構型式和進氣量的檢測原理可以分為葉片式（或稱翼板式）、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式空氣流量計四種。

（1）葉片式空氣流量計

葉片式空氣流量計的結構如圖1-46所示，主要由檢測部件、電位計、調整部件、接線插座和進氣溫度傳感器五部分組成。

1）檢測部件的結構。檢測部件的結構如圖1-47所示，由測量葉片和緩沖葉片組成。兩塊葉片用熱模澆鑄成一體，葉片總成固定在電位計轉軸上。測量葉片在主進氣道內隨空氣量的變化而偏轉，緩沖葉片在緩沖室內偏轉。緩沖室起到阻尼作用，其目的是當發動機吸入空氣量急劇變化或氣流脈動時，減小葉片的脈動。葉片轉軸一端裝有螺旋復位彈簧。電動燃油泵控制觸點受檢測部件控制。當發動機運轉，葉片稍微偏轉后，油泵觸點就會閉合，燃油泵電路接通泵油。當發動機熄火后，葉片關閉，油泵觸點被配重上的觸臂頂開，油泵電路切斷，此時即使點火開關處于接通位置，油泵也不會運轉。這樣，在汽車發動機翻車、撞車等事故，導致油管破裂而點火開關又未斷開的情況下，可以防止油泵繼續泵油，從而防止燃油外溢而發生火災。

2）電位計和調整部件的結構。電位計安裝在傳感器殼體上部，如圖1-46所示。電位計內設有調整齒扇和復位彈簧，一端固定在轉軸上，另一端固定在調整齒扇上，其上有刻度標記，并用止簧定位。改變齒扇的定位位置，可以調整復位彈簧的預緊力，從而調整傳感器的輸出特性。葉片轉軸上端裝有配重和滑臂，隨葉片一起轉動，同時滑臂也在鍍膜電阻上滑動。配重起到平衡作用，使滑臂平穩偏擺。

主空氣通道下方設有旁通氣道，其上設有改變旁通氣道進氣量的CO調整螺釘，用來調節發動機怠速時的CO排放量。

3）進氣溫度傳感器的結構。進氣溫度傳感器由負溫度系數型熱敏電阻構成，安裝在主進氣道的進氣口上，電阻兩端分別與接線插座上的搭鐵端子和溫度信號輸出端子相連接。

4）葉片式空氣流量計的工作原理。如圖1-48所示，當吸入發動機的空氣流經傳感器主空氣道時，葉片受到空氣氣流產生的推力力矩和復位彈簧彈力力矩的作用。當空氣流量增大時，氣流壓力大，葉片偏轉角度大。與此同時，滑臂與葉片同軸轉動，使得端子Vc與Vs之間的電阻阻值增大，兩端子之間輸出的信號電壓Us升高。

（2）卡門旋渦式空氣流量傳感器

卡門旋渦空氣流量計主要有反光鏡式卡門旋渦空氣流量計和超聲波式卡門旋渦空氣流量計。

1）反光鏡式卡門旋渦空氣流量計

①反光鏡式卡門旋渦空氣流量計的結構。反光鏡式卡門旋渦空氣流量計的外形如圖1-49所示。在氣流通道中放一個錐狀的渦流發生器（卡門旋渦發生器），氣體通過時在渦流發生器后產生許多卡門旋渦，卡門旋渦的頻率和空氣流速之間存在一定的關系，測得卡門旋渦的頻率就可以求出空氣的流速，再乘以空氣通道橫截面積就可以計算出進氣量的體積。反光鏡式卡門旋渦空氣流量計主要由鏡片、發光二極管和光敏晶體管等組成。

②反光鏡式卡門旋渦空氣流量計的工作原理。當空氣經過發生器時，壓力發生變化，經壓力導向孔作用在反光鏡上，使反光鏡發生振動，從而將發光二極管投射的光發射給光電管，對反射光進行檢測就可得到渦流的頻率，如圖1-50所示。頻率高對應的進氣量大。

2）超聲波式卡門旋渦空氣流量計

①超聲波式卡門旋渦空氣流量計的結構。超聲波式卡門旋渦空氣流量計由超聲波信號發生器、超聲波發射器、渦流穩定板、渦流發生器、超聲波接收器和轉換電路等組成，如圖1-51所示。

②超聲波式卡門旋渦空氣流量計的原理。空氣流過卡門旋渦發生器時產生卡門旋渦，卡門旋渦造成空氣密度變化，受其影響，信號發生器發出的超聲波到達接收器的時機或變早或變晚，測出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形波的脈沖頻率為卡門旋渦的頻率。

（3）熱線式空氣流量計

1）熱線式空氣流量計的結構。熱線式空氣流量計的結構如圖1-52所示。熱線式空氣流量計前后端都裝有防護網，前面的防護網用于進氣整流；后面的防護網用來防止發動機回火時把鉑絲燒壞。防護網用卡箍固定在殼體上，鉑絲和進氣溫度傳感器都安裝在主氣道取樣管內的流量計，叫主通式熱線式空氣流量計；鉑絲繞在陶瓷芯管上，并置于旁通氣道內的流量計，叫旁通式熱線空氣流量計。

2）熱線式空氣流量計的工作原理。熱線電阻RH以鉑絲制成，RH和溫度補償電阻RK均置于空氣通道中的取氣管內，與RA，RB共同構成橋式電路，如圖1-53所示。RH，RK阻值均隨溫度變化。當空氣流經RH時，熱線溫度發生變化，電阻減小或增大，使電橋失去平衡。若要保持電橋平衡，就必須使流經熱線電阻的電流改變，以恢復其溫度與阻值，精密電阻RA兩端的電壓也相應變化，并且該電壓信號作為熱式空氣流量計輸出的電壓信號送往ECU。

熱線式空氣流量計的控制電路中設計有“自潔電路”，可實現自潔功能。每當ECU接收到發動機熄火的信號時，ECU將控制“自潔電路”接通，把鉑絲加熱到1000℃以上，并持續1s，將黏附在鉑絲上的粉塵燒掉。

（4）熱膜式空氣流量傳感器

1）熱膜式空氣流量計的結構。大眾轎車熱膜式空氣流量計，如圖1-54所示。該流量計安裝在空氣濾清器殼體與進氣軟管之間。其核心部件是流量傳感元件和熱電阻（均為鉑膜式電阻）組合在一起構成的熱膜電阻。在傳感器內部的進氣通道上設有一個矩形護套，相當于取樣管，熱膜電阻設在護套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上而影響測量精度，在護套的空氣入口一側設有空氣過濾層，用以過濾空氣中的污物。為了防止進氣溫度變化使測量精度受到影響，在護套內還設有一個鉑膜式溫度補償電阻，溫度補償電阻設置在熱膜電阻前面靠近空氣入口一側。溫度補償電阻和熱膜電阻與傳感器內部控制電路連接，控制電路與線束插接器插座連接，線束插座設在傳感器殼體中部。

2）熱膜式空氣流量計的工作原理。熱膜式空氣流量計和熱線式空氣流量計測量原理一樣，但由于熱膜式傳感器不使用鉑絲作為熱電阻，而是將鉑電阻、補償電阻等用厚膜工藝制作在同一陶瓷基片上，使發熱體不直接承受空氣流動所產生的作用力，從而增加了發熱體的強度，不但使空氣流量計的可靠性進一步提高，也使誤差減小，比熱線式性能更好。由于這種流量計基于熱膜表面與空氣的熱傳導，熱膜上的任何沉積物都將對輸出信號產生有害的影響，因此控制電路中具備自動清潔功能。每當發動機熄火后4s，控制電路發出控制電流，使熱膜溫度迅速升至高溫，加熱1s，將黏附于熱膜表面的污染物完全燒凈。

【任務實施】

一、熱線式空氣流量計的檢測實例

1．日產MAXIMA（千里馬）轎車VG30E熱線式空氣流量計的檢測

以日產MAXIMA（千里馬）轎車VG30E為例，其發動機熱線式空氣流量計電路如圖1-55所示。

（1）單件檢查

拔下空氣流量計的導線插接器，拆下空氣流量計；將蓄電池的電壓施加于空氣流量計的D和E端子之間，E接電源正極，D接電源負極。用萬用表電壓檔測量端子B和D之間的電壓應在2～4V之間；如其電壓值不符合規定，則須更換空氣流量計，其方法如圖1-56a所示。

在完成上面檢查后，接著用電吹風給空氣流量計吹風（不能拆卸電源），測量B與D之間的電壓應在1～1.5V之間變化。如果不正常，更換流量計，其方法如圖1-56b所示。

（2）就車檢測

接通點火開關，不起動發動機，拔下插接器，測量線束一側E與D之間的電壓應為12V；若無電壓，再測量E與C之間的電壓，若測量讀數為12V，說明D端搭鐵不良，檢查D與ECCS之間的導線和ECCS的搭鐵線。測量B與D之間的電壓應為2～4V，起動發動機后B與D之間的電壓應在1～1.5V之間。

（3）檢查自清潔功能

拆下空氣濾清器及流量計的防塵網，起動發動機并加速到2500r/min以上，發動機停轉5s后，可以看見流量計的熱線自動加熱燒紅約1s。

2．豐田車系熱線式空氣流量計檢測

豐田3 VZ-FE、2JZ-GE、1 MZ-FE、1 UZ-FE等發動機在1994年以后一般采用五線式空氣流量計。

凱美瑞1MZ-FE空氣流量計電路圖如圖1-57所示。各端子名稱及參數如下：

+B：12V電源輸入；VG：空氣流量信號，怠速時為1.0～1.7V；節氣門全開為4.0V。

E2G：流量計搭鐵；THA：進氣溫度信號；E2：進氣溫度信號搭鐵。THA與E2之間的電阻見表1-3。

二、熱膜式空氣流量計的檢修實例

1．邁騰1.8TSI轎車熱膜式空氣流量計電路

邁騰1.8TSI轎車熱膜式空氣流量計電路，如圖1-58所示。G70為空氣流量計。1號針腳為ECU內搭鐵；2號針腳為信號線；3號針腳為12V。在怠速時2號針腳電壓為1.4V；急加速時電壓為2.8V。

2．邁騰1.8TSI發動機熱膜式空氣流量計電阻的檢測

將數字萬用表旋轉到電阻檔，按電路圖找到空氣流量計圖形下面的針腳號與ECU信號測試端口圖相應的針腳號，分別測試空氣流量計1、2號針腳對應至電控單元T94/3、T94/65號針腳的電阻、3號針腳與SC10所有電阻都應低于1.5Ω。

3．邁騰1.8TSI發動機熱膜式空氣流量計電壓的檢測

（1）電源電壓檢測

打開點火開關，將數字萬用表設置在直流電壓20V檔，紅色表針置于空氣流量計針腳3，黑色表針置于電瓶負極或發動機進氣歧管殼體，打起動機時應顯示12V；紅色表針置于空氣流量計針腳2，黑色表針置于蓄電池負極或發動機進氣歧管殼體，應顯示5V。

（2）邁騰1.8TSI發動機熱膜式空氣流量計信號電壓檢測

1）單件檢測。取一空氣流量計總成部件，將12V變壓器12V電壓或蓄電池電壓施加在空氣流量計電器插座針腳3上，將數字萬用表設置在直流電壓20V檔，測量空氣流量計電器插座針腳1和針腳2，應有1.57V左右電壓；使用吹風機從空氣流量計隔柵一端向空氣流量計吹入冷空氣或加熱的空氣，測量空氣流量計電器插座針腳3和針腳5，電壓應瞬時上升至2.8V回落。不能滿足上述條件，可以判定空氣流量計有故障。

2）就車測試。起動發動機至工作溫度，將數字萬用表設置在直流電壓20V檔，測量空氣流量計針腳2的信號，紅色表針置于空氣流量計針腳2，黑色表針置于空氣流量計針腳3、電瓶負極或進氣歧管殼體，怠速時應顯示電壓1.5V左右；急踩加速踏板時應顯示2.8V變化。若不符合上述變化，或電壓反而下降，則在電源電壓與參考電壓完好的前提下，可以斷定空氣流量計損壞，必須進行更換。

（3）讀取空氣流量計的數據

發動機怠速運轉，讀測量數據塊顯示組02，檢查進氣量，標準值應為2.0～4.0g/s。如果不在標準范圍內或查詢到空氣流量計有故障，應檢查空氣流量計的供電電壓。