豐田皇冠空氣流量計接地故障分析

1、豐田皇冠空氣流量計接地故障分析、電路接地在汽車電子及電器系統(tǒng)中，蓄電池負極電纜，通過金屬 車身或懸架作為接地線，承擔了用電設備的電流回路作用， 并且保證了用電設備電源相對于一個共同的參考點有正極 12V 電壓。豐田汽車發(fā)動機電子控制單元(ECU) 就包含以下三種基本接地電路，如圖 1所示。E1端子是發(fā)動機ECU接 地端子，通常與發(fā)動機進氣室相連； E2 和 E21 端子是傳感 器接地端子，與 ECU 內部電路中的 E1 相連。使得傳感器與 發(fā)動機 ECU 接地電位值相同，以防止傳感器探測電壓值的 誤差； E01 和 E02 端子是執(zhí)行器接地端子，用于噴油器、怠 速閥、空燃比傳感器加熱器等接地，

2、并與 E1 端子一樣，連 接在發(fā)動機進氣室上。如果這些接地電路中有接觸電阻時， 就會在動力提供和信息發(fā)送回路中形成電壓降，造成執(zhí)行器 不能正常工作或者傳感器信號錯誤。二、豐田皇冠空氣流量計工作原理常用空氣流量計可分為體積型空氣流量計和質量型空 氣流量計兩種類型。體積型空氣流量計有翼板式和卡爾曼渦流式，這種空氣流量計其測量結果需要發(fā)動機 ECU 進行大 氣壓力和溫度的補償，才能得到進氣質量，因而影響到測量 精度。所以目前大多數(shù)電噴發(fā)動機都采用質量型的熱線式或 熱膜式空氣流量計 (LH 型 )。豐田皇冠轎車采用的就是熱線式空氣流量計，如圖 2 所 示。熱線式空氣流量計是利用熱耗散原理制成， 其結構

3、簡單， 沒有機械轉動零件，使用耐久。傳感器用一根鉑絲作為熱線 電阻 (以下簡稱熱線 )和檢測環(huán)境溫度的熱敏電阻，安裝在進 氣道檢測區(qū)域中。熱線通電后產(chǎn)生熱量。氣流通過熱線時， 熱線的熱量被冷卻，控制熱線上的電流，可以保持熱線上的 溫度恒定。這樣控制電流與進氣量有著相應的比例關系，即 氣流可以改變空氣流量計的輸出電壓，如圖3 所示。熱線式空氣流量計內部電路，如圖4所示，熱線電阻 Rh 接入橋式電路，根據(jù)橋式電路的特性，當對角線的電阻(Ra+R3)?R仁Rh?R2時，A點和B點電位相等。當熱線(Rh) 被流過的空氣冷卻，熱線的正溫度系數(shù)特性使電阻值變小， 導致 A、B 兩點產(chǎn)生電位差，運算放大器檢

4、測到電位差就接 通功率晶體管，增加熱線(Rh)上的電流，這樣熱線(Rh)溫度 上升，電阻值變大，直到 A、B 兩點電位恢復相等。進氣量 與B點輸出電壓的關系是：進氣量變大，熱線電阻(Rh)阻值變小，流過 Rh 的電流變大， B 點輸出電壓變大。在電橋電 路中用熱敏電阻 Ra（環(huán)境溫度電阻）作為一個電橋臂，作用是Ra 和 Rh 的溫度保持在比進氣溫度更高的恒定溫度上，而且 即使進氣溫度變化，也能精確的測量出進氣質量，所以發(fā)動 機 ECU 就沒有必要為了進氣溫度變化來校正噴油脈寬時間。 另外在高海拔地區(qū)，空氣密度較小，與海平面處相同體積的 氣流冷卻能力相比較，其冷卻能力變小，結果是熱線的冷卻 量也

5、降低。測量到的進氣質量也隨之減少，因此不需要采用 海拔高度補償。三、接地故障分析下面用一例豐田皇冠空氣流量計接地電路故障的分析 來證明接地電路和空氣流量計的重要性。1 故障現(xiàn)象一輛 2008 年產(chǎn)豐田皇冠轎車，裝備 5GR 2 5L V 型發(fā)動 機，行駛里程8萬km。車主報修車輛行駛中發(fā)動機故障指 示燈點亮。2 故障診斷啟動發(fā)動機，儀表板上的發(fā)動機故障指示燈和車輛穩(wěn)定 控制系統(tǒng)故障指示燈 （VSC） 都一直點亮。用 IT-Il 診斷儀進入 發(fā)動機電控系統(tǒng)，讀取故障碼 （DTC）為P0172（系統(tǒng)狀態(tài)過濃 （1列）和P0175（系統(tǒng)狀態(tài)過濃（2列）。兩個故障碼的檢測條件 是發(fā)動機暖機且空燃比反饋

6、穩(wěn)定時，如果發(fā)動機和 ECU 檢 測到連續(xù)兩次行駛工況周期內， 1 列汽缸和 2 列汽缸燃油修 正誤差嚴重偏濃，就會點亮故障指示燈，儲存 DTC 和故障 定格數(shù)據(jù)。為了驗證故障是否確實存在， 用 IT-II 診斷儀清除 DTC ， 將發(fā)動機 ECU 從正常模式切換到檢測模式 （檢測模式可以方 便重現(xiàn)故障 ） ，并選擇合適的道路進行試車。 首先發(fā)動機怠速 運轉2min，然后控制車速在 60120km/h,發(fā)動機轉速 1400-3200 r/ min，行駛3-5min，松開加速踏板，發(fā)動機轉 速回到怠速狀態(tài)，故障指示燈又亮了。檢測到的數(shù)據(jù)流定格 數(shù)據(jù)如表 1 所示。由表 1 可以看出，左右兩列汽缸

7、在發(fā)動機怠速狀態(tài)下， 進氣量偏大， ECU 計算負荷增加，燃油噴射脈寬時間延長， 點火正時推遲， 混合汽空燃比過濃， ECu 做大幅度減油修正， 數(shù)據(jù)顯示與 DTC 內容一致。針對會影響 1 列和 2 列汽缸混 合汽同時過濃的故障現(xiàn)象，分析可疑原因后，作如下檢查：1為了判斷空燃比傳感器（A /FS）和后氧傳感器（O2S） 信號反饋的正確性， 在動機轉速提升到 1000r min 時，拔掉 一根節(jié)氣門后方的真空管，讓發(fā)動機多一些旁路進氣量，結 果兩列汽缸燃油長短效修正值有很大下降，混合汽呈現(xiàn)向稀 狀態(tài)趨勢，這說明 A/FS和后O2S反饋正常，ECU計算燃 油修正值正確。2 水溫傳感器檢查，用紅外

8、線測溫儀檢測發(fā)動機冷卻液實際溫度與IT II診斷儀顯示的冷卻液溫度相符合。3 燃油壓力檢測， 發(fā)動機怠速時燃油壓力為 320kPa（ 標 準為 301N347 kPa） ，轉速升高，壓力沒有變化。4 空氣流量檢查， 2.5L 發(fā)動機正常怠速時的空氣流量 大約在2.5-3.0g/s,燃油噴射脈寬時間在 2.17ms,但從故障 定格數(shù)據(jù)來看，發(fā)動機 ECU 接收到的空氣流量計信號是 7.35g/s（接近2000r/ min時的進氣量），而轉速信號卻只有 664r/min ,以此計算出發(fā)動機負荷，增加了基本噴油脈寬時間，導致了混合汽過濃，燃油修正總值超過正常最大修正閥 值,所以故障指示燈點亮,儲存系

9、統(tǒng)狀態(tài)過濃的 DTC 。而且 從發(fā)動機運行數(shù)中還反映出,發(fā)動機怠速和高速時的燃油修 正值基本相同,這是空氣流量計故障的一個特點?？諝饬髁?計故障有兩個方面,即空氣流量計內部電路故障和空氣流量 計外部線路故障。根據(jù)空氣流量計工作原理和故障數(shù)據(jù)分析,對照線路圖 （見圖 5）,決定先檢查空氣流量計外圍電路,讓發(fā)動機怠速運轉，測量發(fā)動機ECU處的空氣流量信號輸入端子 （VG）和接 地端子（E2G）的電壓為1.4V（標準怠速時應在 1.18125V）, 說明空氣流量信號確實比標準偏大。接著斷開電池負極,測 量發(fā)動機ECU的D5線束接插件27號(VG)端子與空氣流量 計信號輸出3號端子間的電阻值小于 0.

10、5Q，再測量發(fā)動機 ECU的D5線束接插件26號(E2G)端子與空氣流量計信號接 地2號端子間的電阻值有 1.5Q，并且拉動此電線時，出現(xiàn) 電阻值忽大忽小變化現(xiàn)象，仔細檢查發(fā)現(xiàn)電線中間用膠布裹 住，剝開膠布發(fā)現(xiàn)電線是斷裂后被重新接上的， 但沒有焊接， 造成接頭處有接觸電阻，電阻值隨著發(fā)動機運轉振動和溫度 變化而增大，這樣等于在發(fā)動機 ECU 空氣流量計信號輸入 接地回路中串聯(lián)了一個額外的電阻 (R) ，使空氣流量計信號電 壓變高，造成 ECU 認為是進氣量大的錯誤信息判斷。3 故障排除 故障原因找到，把斷裂的電線接頭重新焊接牢固，再查 看發(fā)動機運行數(shù)據(jù)流， 怠速時的MAF降為2.8m/s,計算

11、負 荷為 15，長短效燃油修正恢復到 5之內，模擬試車， 故障未再出現(xiàn)。最后見到車主，經(jīng)詢問得知，原來該車曾發(fā) 生過碰撞事故，在其他修理廠修復過發(fā)動機線束，估計是線 束處理不當才出現(xiàn)了此問題。四、總結現(xiàn)代車載傳感器輸出一般都用 5V 信號電壓，如果在傳感器輸出端或接地端線路中有接觸電阻，會使輸出電壓偏低 或偏高。計算機接收到的信號偏移，可能會報出與傳感器無 關的 DTC ，而且采用多路計算機通信系統(tǒng)后， 傳感器信息共 享，還會出現(xiàn)與故障無關的系統(tǒng)報警， 如 VSC 故障指示燈點 亮，該案例就是一個典型的傳感器接地電路故障。所以遇到 此類故障修理，一定要了解 DTC 的產(chǎn)生條件，分析系統(tǒng)運 行數(shù)據(jù)， 掌握相關傳感器工作原理， 再