卡罗拉轿车空气流量计的故障诊断与排除

丰田卡罗拉轿车空气流量计的故障诊断与排除

摘要:本文主要介绍一台08款1.6排量1ZR发动机卡罗拉行驶中熄火，导致启动后明显怠速抖动、容易熄火、加速性能差、出现冒黑烟故障，而且黑烟随加速而增多，油耗增加，阐述此类故障的维修思路和维修方法。

关键词:怠速不稳加速性能差空气流量计波形分析维修

引言：随着电子控制燃油系统的普及，相应的维修技术问题不断出现，尤其是发动机控制系统中的传感器故障，以及传感器之间的相关故障更显突出。空气流量计就是典型的例子，在检测发动机电控单元时，故障诊断仪经常显示空气流量计故障。空气流量计是用来计算发动机进气量的传感器，在汽车电子燃油喷射系统中，把空气流量信号和发动机转速信号一起作为喷油时间的基准信号。

发动机电子控制燃油喷射系统是一个电子计算机技术正在以前所未有的速度闯入一切需要控制的机械领域典型的例子。在这个系统中,电脑不仅能精确控制各系统工作,并且还具有故障自诊断及失效保护功能,可把故障代码存入电脑供维修参考,并启动失效保护电路,维持发动机工作。电脑发挥功用的关键,取决于各种传感器和开关信号能否传送正确的信号,其中决定基本喷油量的空气流量传感器--空气流量计(MAF)，空气流量计是电喷系统的关键部件之一，起着重要的作用。它的作用是测量在一定时间内通过传感器的空气流量(空气流量测量值反映发动机负荷的大小)。控制电脑(ECU) 根据发动机负荷及发动机转速两个基本参数控制基本喷油脉宽和基本点火提前角，同时根据水温、进气温度、空燃比反馈、爆震等参数进行修正。如果空气流量计发生故障,电脑将得不到正确的进气量信号,从而不能正常地进行喷油量控制,造成混合气过浓或过稀,使发动机性能下降,或不能正常运转。因此，空气流量计状况的好坏直接影响到车辆的行驶。

1、卡罗拉汽车空气流量计的组成和工作原理

1.1 空气流量计的分类

第一代简称L型（流量型）。在节气门轴上设置一个联动的滑变电阻来测

量节气门开度，进而通过转速信号及进气温度信号换算成进气量。目前已很少应用，多用于老车型，现有些车型用于辅助信号。工作原理为：当空气从空气滤清器流入空气流量计时，气流推动叶片。当叶片压力与叶片复位弹簧力相等时，叶片就平衡在某一个位置。与叶片轴连接的电位计将吸入的空气量转化成可以发送给发动机ECU的电压信号。

第二代简称D型（间接测量型）。在进气歧管中引出真空，该真空作用到电压感应片上，感应出电压值，在ECU中计算出相应的进气压力，再参照进气截面积计算出进气量。工作原理为：传感器单元内装有一个硅膜片，并结合一个保持在预定真空度的真空室。压敏电阻的一侧暴露于歧管进气压力，另一侧暴露于内部真空管。这样，即使海拔高度有变化，歧管进气压力也能精准测量，因此不需要采用高海拔补偿校正。歧管进气压力的变化会造成压敏电阻形状的变化，压敏电阻的电阻值也会根据变形程度而变化。此电阻值变动经IC芯片变换后所得的电压信号就是进气歧管压力信号。

第三代简称热线式。其原理是ECU通过给热线不同的电流来保持热线恒温。当不同流量的空气流经热线时将带走不同的热量，这时的电流变化就成为进气量的度量。

第四代简称热膜式。工作原理与热线式基本相同，是热线式的改进型，目前应用最广。

1.2卡罗拉质量空气流量计的结构组成

卡罗拉质量空气流量计是才用发热体直径为70um的铂丝制成的，张紧装于管道内部，设计时就使其比进气温度高120度。在温度传感器还有空气温度补偿电阻。它是由氧化铝陶瓷基片印刷的铂膜而形成的，它是于精密电阻一起设置在管道内。为防止附着在热丝上的灰尘等造成性能下降，设有灰尘燃烧电路，在点火开关置于断开档时，在一定的条件下，将热丝加热到1000度、1秒，烧掉灰尘等附着物。因为是用铂丝做发热元件，所以响应性好。如图1

图1卡罗拉质量空气流量计的结构

1.3卡罗拉上的空气流量计工作原理

该空气流量计使用铂热电阻线。热阻空气流量计由铂热电阻线、热敏电阻和装于塑料壳内的控制电路组成。热阻空气流量计工作原理是位于壳上的进气旁路中的铂热电阻线和热敏电阻检测进气温度的变化。热电阻线由控制通过它的当前流量而保持在一设定的温度。该当前流量作为空气流量计的输出电压测出。电路的构成是铂热电阻线和热敏电阻提供了由功率晶体管控制的一个电桥，以使A和B的电位相等，从而保持设定温度。如图2 简单的说，当发动机启动后，空气气流会带走铂丝周围的热量而温度下降，铂丝电阻值也随之改变。从而导致电桥失去平衡，此时与热线相连的桥式电路将改变电流以保持温度恒定。当进气量增大时，被带走的温度也随之增大，相反则减少。电桥电流变化随通入进气量所带走温度变化而变化，导致产生的电压信号也发生变化，然后把信号传输给电子控制单元，间接测量了通入气缸的空气量。电子控制单元经过计算分析后确定合适的喷油量，并发出相关指令，以确定修正喷油量和点火正时。

图2卡罗拉质量空气流量计的原理图

2、空气流量计的故障原因分析

2.1 空气流量计元件存在质量问题

根据上述的结构、工作原理可以分析，当空气流量计出现元件或线路连接、电子控制单元(ECU)故障、输入信号出现偏差时，电子控制单元会无法接受到空气流量的电压信号值或将错误的信号值输入电子控制单元经计算分析后控制喷油量，也可能由于信号偏差达到极限值而开启失效保护功能控制喷油量。这几种情况都会导致最后进入到气缸进行混合的气过浓或者过稀，从而出现发动机容易熄火、加速性能差、怠速不稳等故障现象。

2.2 空气流量计内部很脏污而导致信号电压有偏差

热线式空气流量计通常输出电压范围是从怠速时超过0.2伏变踩至节气门全开时输出的4伏之间变化，当全减速时输出电压应比怠速的电压稍低。发动机运转时，波形的幅值看上去在不断波动，这是正常的。因为热线式空气流量计没有任何运动部件，因为没有连贯性，所以它能快速对空气流量的变化做出反应。在加速时波形所看到的杂波实际是在低进气真空之下各缸进气口上的空气气流脉动，控制电脑中的处理器电路读入后会清除这些信号，所以这些信号脉动没有关系。但如果空气流量计上有脏污或铂丝表面有污垢，也会影响电压信号的。正确波形分析如图3，使用金德仪器在实车上测量空气流量的动态信号电压，测得信号电压值如表2。