卡羅拉轎車空氣流量計的故障診斷與排除

豐田卡羅拉轎車空氣流量計的故障診斷與排除摘要：本文主要介紹一臺08款1.6排量1ZR發(fā)動機(jī)卡羅拉行駛中熄火，導(dǎo)致啟動后明顯怠速抖動、容易熄火、加速性能差、出現(xiàn)冒黑煙故障，而且黑煙隨加速而增多，油耗增加，闡述此類故障的維修思路和維修方法。關(guān)鍵詞：怠速不穩(wěn)加速性能差空氣流量計波形分析維修引言：隨著電子控制燃油系統(tǒng)的普及，相應(yīng)的維修技術(shù)問題不斷出現(xiàn)，尤其是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的傳感器故障，以及傳感器之間的相關(guān)故障更顯突出?？諝饬髁坑嬀褪堑湫偷睦?，在檢測發(fā)動機(jī)電控單元時，故障診斷儀經(jīng)常顯示空氣流量計故障?？諝饬髁坑嬍怯脕碛嬎惆l(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的傳感器，在汽車電子燃油噴射系統(tǒng)中，把空氣流量信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號一起作為噴油時間的基準(zhǔn)信號。發(fā)動機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)是一個電子計算機(jī)技術(shù)正在以前所未有的速度闖入一切需要控制的機(jī)械領(lǐng)域典型的例子。在這個系統(tǒng)中,電腦不僅能精確控制各系統(tǒng)工作，并且還具有故障自診斷及失效保護(hù)功能，可把故障代碼存入電腦供維修參考，并啟動失效保護(hù)電路，維持發(fā)動機(jī)工作。電腦發(fā)揮功用的關(guān)鍵，取決于各種傳感器和開關(guān)信號能否傳送正確的信號，其中決定基本噴油量的空氣流量傳感器一空氣流量計(MAF)，空氣流量計是電噴系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，起著重要的作用。它的作用是測量在一定時間內(nèi)通過傳感器的空氣流量(空氣流量測量值反映發(fā)動機(jī)負(fù)荷的大小)。控制電腦(ECU)根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速兩個基本參數(shù)控制基本噴油脈寬和基本點火提前角，同時根據(jù)水溫、進(jìn)氣溫度、空燃比反饋、爆震等參數(shù)進(jìn)行修正。如果空氣流量計發(fā)生故障，電腦將得不到正確的進(jìn)氣量信號，從而不能正常地進(jìn)行噴油量控制，造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動機(jī)性能下降，或不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，空氣流量計狀況的好壞直接影響到車輛的行駛。1、卡羅拉汽車空氣流量計的組成和工作原理1.1空氣流量計的分類第一代簡稱L型(流量型)。在節(jié)氣門軸上設(shè)置一個聯(lián)動的滑變電阻來測量節(jié)氣門開度，進(jìn)而通過轉(zhuǎn)速信號及進(jìn)氣溫度信號換算成進(jìn)氣量。目前已很少應(yīng)用，多用于老車型，現(xiàn)有些車型用于輔助信號。工作原理為：當(dāng)空氣從空氣濾清器流入空氣流量計時，氣流推動葉片。當(dāng)葉片壓力與葉片復(fù)位彈簧力相等時，葉片就平衡在某一個位置。與葉片軸連接的電位計將吸入的空氣量轉(zhuǎn)化成可以發(fā)送給發(fā)動機(jī)ECU的電壓信號。第二代簡稱D型（間接測量型）。在進(jìn)氣歧管中引出真空，該真空作用到電壓感應(yīng)片上，感應(yīng)出電壓值，在ECU中計算出相應(yīng)的進(jìn)氣壓力，再參照進(jìn)氣截面積計算出進(jìn)氣量。工作原理為：傳感器單元內(nèi)裝有一個硅膜片，并結(jié)合一個保持在預(yù)定真空度的真空室。壓敏電阻的一側(cè)暴露于歧管進(jìn)氣壓力，另一側(cè)暴露于內(nèi)部真空管。這樣，即使海拔高度有變化，歧管進(jìn)氣壓力也能精準(zhǔn)測量，因此不需要采用高海拔補(bǔ)償校正。歧管進(jìn)氣壓力的變化會造成壓敏電阻形狀的變化，壓敏電阻的電阻值也會根據(jù)變形程度而變化。此電阻值變動經(jīng)IC芯片變換后所得的電壓信號就是進(jìn)氣歧管壓力信號。第三代簡稱熱線式。其原理是ECU通過給熱線不同的電流來保持熱線恒溫。當(dāng)不同流量的空氣流經(jīng)熱線時將帶走不同的熱量，這時的電流變化就成為進(jìn)氣量的度量。第四代簡稱熱膜式。工作原理與熱線式基本相同，是熱線式的改進(jìn)型，目前應(yīng)用最廣。1.2卡羅拉質(zhì)量空氣流量計的結(jié)構(gòu)組成卡羅拉質(zhì)量空氣流量計是才用發(fā)熱體直徑為70um的鉑絲制成的，張緊裝于管道內(nèi)部，設(shè)計時就使其比進(jìn)氣溫度高120度。在溫度傳感器還有空氣溫度補(bǔ)償電阻。它是由氧化鋁陶瓷基片印刷的鉑膜而形成的，它是于精密電阻一起設(shè)置在管道內(nèi)。為防止附著在熱絲上的灰塵等造成性能下降，設(shè)有灰塵燃燒電路，在點火開關(guān)置于斷開檔時，在一定的條件下，將熱絲加熱到1000度、1秒，燒掉灰塵等附著物。因為是用鉑絲做發(fā)熱元件，所以響應(yīng)性好。如圖1鋁熱電阻線圖1 卡羅拉質(zhì)量空氣流量計的結(jié)構(gòu)1.3卡羅拉上的空氣流量計工作原理該空氣流量計使用鉑熱電阻線。熱阻空氣流量計由鉑熱電阻線、熱敏電阻和裝于塑料殼內(nèi)的控制電路組成。熱阻空氣流量計工作原理是位于殼上的進(jìn)氣旁路中的鉑熱電阻線和熱敏電阻檢測進(jìn)氣溫度的變化。熱電阻線由控制通過它的當(dāng)前流量而保持在一設(shè)定的溫度。該當(dāng)前流量作為空氣流量計的輸出電壓測出。電路的構(gòu)成是鉑熱電阻線和熱敏電阻提供了由功率晶體管控制的一個電橋，以使A和B的電位相等，從而保持設(shè)定溫度。如圖2簡單的說，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動后，空氣氣流會帶走鉑絲周圍的熱量而溫度下降，鉑絲電阻值也隨之改變。從而導(dǎo)致電橋失去平衡，此時與熱線相連的橋式電路將改變電流以保持溫度恒定。當(dāng)進(jìn)氣量增大時，被帶走的溫度也隨之增大，相反則減少。電橋電流變化隨通入進(jìn)氣量所帶走溫度變化而變化，導(dǎo)致產(chǎn)生的電壓信號也發(fā)生變化，然后把信號傳輸給電子控制單元，間接測量了通入氣缸的空氣量。電子控制單元經(jīng)過計算分析后確定合適的噴油量，并發(fā)出相關(guān)指令，以確定修正噴油量和點火正時。175十圖2卡羅拉質(zhì)量空氣流量計的原理圖2、空氣流量計的故障原因分析2.1空氣流量計元件存在質(zhì)量問題根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)、工作原理可以分析，當(dāng)空氣流量計出現(xiàn)元件或線路連接、電子控制單元(ECU)故障、輸入信號出現(xiàn)偏差時，電子控制單元會無法接受到空氣流量的電壓信號值或?qū)㈠e誤的信號值輸入電子控制單元經(jīng)計算分析后控制噴油量，也可能由于信號偏差達(dá)到極限值而開啟失效保護(hù)功能控制噴油量。這幾種情況都會導(dǎo)致最后進(jìn)入到氣缸進(jìn)行混合的氣過濃或者過稀，從而出現(xiàn)發(fā)動機(jī)容易熄火、加速性能差、怠速不穩(wěn)等故障現(xiàn)象。2.2空氣流量計內(nèi)部很臟污而導(dǎo)致信號電壓有偏差熱線式空氣流量計通常輸出電壓范圍是從怠速時超過0.2伏變踩至節(jié)氣門全開時輸出的4伏之間變化，當(dāng)全減速時輸出電壓應(yīng)比怠速的電壓稍低。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，波形的幅值看上去在不斷波動，這是正常的。因為熱線式空氣流量計沒有任何運(yùn)動部件，因為沒有連貫性，所以它能快速對空氣流量的變化做出反應(yīng)。在加速時波形所看到的雜波實際是在低進(jìn)氣真空之下各缸進(jìn)氣口上的空氣氣流脈動，控制電腦中的處理器電路讀入后會清除這些信號，所以這些信號脈動沒有關(guān)系。但如果空氣流量計上有臟污或鉑絲表面有污垢，也會影響電壓信號的。正確波形分析如圖3,使用金德儀器在實車上測量空氣流量的動態(tài)信號電壓，測得信號電壓值如表2。

冷由州HU：1JL皓訕昭比；.零點寫:剖&：隔兇則代號?. IMWKVKI'LMGIWflt!.：白繩隼誠0%：您咕機(jī)MH我速：加法.―宣我母:機(jī)|4舊_正常工樸*庶H寸:2D"MliFai費(fèi)南戰(zhàn)刊吁IFI.HCS-『佝《KV23V--t事M圖3熱線式空氣流量傳感器波形分析表2：條件實測值標(biāo)準(zhǔn)值怠速工況0.4V0.2V全負(fù)荷工況3V大于4V根據(jù)金德診斷儀器的測量動態(tài)數(shù)據(jù)顯示和實車波形測試與標(biāo)準(zhǔn)波形對比，發(fā)動機(jī)容易熄火、加速性能差、怠速不穩(wěn)等故障現(xiàn)象應(yīng)是空氣流量計或相關(guān)部件有問題，使輸出的信號電壓存在偏差而引起，而主要原因有以下兩種：1、 空氣流量計元件存在質(zhì)量問題2、 空氣流量計內(nèi)部很臟污而導(dǎo)致信號電壓有偏差3、故障診斷流程與排除3.1故障診斷方法與流程

從用戶收集信息檢查用戶征兆讀取故障代碼I 1 1有珥 無碼檢查傳感器插頭是否松動確認(rèn)為偶發(fā)性故障清碼并再次讀碼無碼 有碼確認(rèn)為偶發(fā)性讀取定格數(shù)據(jù)流確認(rèn)為偶發(fā)性讀取定格數(shù)據(jù)流確定故障部位，并參照故障診斷流程進(jìn)行排放確定故障部位，并參照故障診斷流程進(jìn)行排放復(fù)檢圖4故障診斷分析樹狀圖3.2故障排除使用著車判斷法，在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下松開空氣流量計的連接線束插頭，細(xì)心觀察發(fā)動機(jī)的變化。當(dāng)松開接頭時，有以下幾種情況：發(fā)動機(jī)故障依舊不變。這樣說明了空氣流量計元件有故障或連接到ECU端的線束不良而造成的，當(dāng)電子控制單元ECU接受到信號偏差值達(dá)到設(shè)定值時或ECU根本無法接受到空氣流量的信號時，電子控制單元ECU早已啟用了失效保護(hù)功能，同時也點亮了儀表板上的發(fā)動機(jī)故障指示燈。就算拔下空氣流量計時，發(fā)動機(jī)的工況也依舊一樣。發(fā)動機(jī)變化微弱。這樣說明空氣流量計是正常的，在空氣流量計拔下插頭之前，電子控制單元ECU根據(jù)此時當(dāng)前正確的空氣流量的信號進(jìn)行運(yùn)算分析，控制燃油噴射量，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；當(dāng)拔下空氣流量計后，ECU認(rèn)為空氣流量計有故障，便進(jìn)入失效保護(hù)模式，調(diào)取寫入在存儲器里的設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。因為存在數(shù)據(jù)偏差，所以發(fā)動機(jī)會出現(xiàn)微弱的抖動現(xiàn)象，表現(xiàn)更為明顯的在于怠速工況。中高速故障現(xiàn)象消失。這說明了由于空氣流量計電壓信號而造成的，元件沒有完全損壞。只不過把信號偏差值傳輸給電子控制單元ECU，而造成空氣混合氣過濃或過稀，發(fā)動機(jī)燃燒不正常，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)怠速不穩(wěn)、容易熄火、冒黑煙和加速性能差的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)動機(jī)工況在中高速狀態(tài)時，電子控制單元ECU控制噴油量隨空氣流量的增加而增加，正好驗證了混合氣不均勻。經(jīng)過試車測試后，發(fā)動機(jī)在中高速時故障現(xiàn)象消失，可以判斷是由于信號偏差而造成的。為了更進(jìn)一步的驗證，斷開空氣流量計連接器和電子控制單元ECU，測量之間的連接線束。測量3號針腳VG與ECU端E12的2針腳、2號針腳EVG與E12的10針腳小于1歐姆，1號針腳+B與車身搭鐵輸出電壓為12V，線束無開路和短路、錯接現(xiàn)象。一般維修不輕易懷疑ECU故障，于是使用元件替換法替換空氣流量計，故障現(xiàn)象消失。發(fā)動機(jī)怠速平穩(wěn)、加速性能良好、冒黑煙也沒有了，故障被排除。4、故障實例分析4.1故障現(xiàn)象一輛裝載1ZR1.6排量的卡羅拉轎車，在行駛過程中出現(xiàn)熄火，再次啟動發(fā)動機(jī)后出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、容易熄火、加速性能差、出現(xiàn)冒黑煙故障，而且黑煙隨加速而增多，油耗增加。部件上。4.2故障診斷使用金德儀器KT600對該車進(jìn)行故障診斷檢測，調(diào)取故障代碼，代碼含義為：P0102質(zhì)量空氣流量計電路故障。清除當(dāng)前故障代碼，再次啟動發(fā)動機(jī)。儀表板依舊出現(xiàn)發(fā)動機(jī)故障碼，故障現(xiàn)象依舊出現(xiàn)。再次讀取故障代碼，顯示為質(zhì)量空氣流量計電路故障，說明此故障是真實故障碼，可以知道造成該車故障的原因是可能發(fā)生在空氣流量計和相關(guān)4.3原因分析1、 可能是熱敏電阻損壞，導(dǎo)致給電壓參照的數(shù)值無法得到實現(xiàn)；2、 可能是鉑絲斷裂或上面有灰塵導(dǎo)致無法正常工作；3、 可能是連接傳感器的導(dǎo)線短路或斷路造成的故障；

4、可能是電腦ECM損壞。4.4故障排除過程首先檢查插頭端是否松動，發(fā)現(xiàn)無松動。進(jìn)車，清碼并再次讀碼，故障碼P0102任然存在，下面接著進(jìn)行定格數(shù)據(jù)流分析。質(zhì)量空氣流率（g/s）故障約0.0質(zhì)量空氣流量計電源電路斷路VG電路斷路或短路271.0或以上E2G電路斷路（故障分析表又叫數(shù)據(jù)流分析表）讀取數(shù)據(jù)流質(zhì)量空氣流率為約0.0g/s，確認(rèn)1、質(zhì)量空氣流量計電源電路斷路2、VG電路斷路或短路圖5MAF電路圖下面進(jìn)行檢測：先從電源電路入手，把點火開關(guān)打到ON檔，用萬用表測量（電壓檔）+B到搭鐵的電壓，標(biāo)準(zhǔn)值為9~14V，實測11.57V（如果電壓異常，則檢查EFINO.1保險絲以及+B電路）但現(xiàn)在電壓正常，則檢查元件。施加12V正電到元件3插腳，元件4插腳則與車身搭鐵（條件為：蓄電池負(fù)極不斷電的情況下），用萬用表（電壓檔）測量電壓，用萬用表負(fù)表筆接4插腳，正表筆接5插腳，讀取電壓0.285V，輕輕吹元件（元件的熱敏電阻電壓發(fā)生改變?yōu)檎?，電壓不改變則為元件損壞），實測電壓從0.285V變化為1.08V，證明元件是良好的。針腳參照圖5以上測試證明元件無損壞和+B電路正常，下面進(jìn)行VG電路測量（斷開電腦端插頭和斷開元件端插頭）。測量電腦端插腳到連接器插腳5之間的電阻，R=1Q（萬用表誤差為0.2Q）證明電路無斷路，然后測量電腦端插腳到搭鐵電阻，R=1Q（標(biāo)準(zhǔn)值為R〉10KQ），發(fā)現(xiàn)線路VG與車身搭鐵。維修線束后，進(jìn)車清碼再讀碼，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正常，證明故障已排除。5、結(jié)束語通過以上的