空气流量传感器又称为空气流量计,其信号是发动机电控单元(ECU)控制混合气浓度的主信号之一,如果进气量增大,ECU控制的喷油量也大,反之亦然。 空气流量传感器的外形及控制电路如图5-28和图5-29所示。
1.空气流量传感器失常对汽车性能的影响：
空气流量传感器失常虽然不至于造成发动机无法起动,但是肯定会影响发动机的动力性能,如怠速不稳、加速不良、进气管“回火”以及排气管冒黑烟等,同时引起尾气排放超标。
(1)引起发动机加速不良：一辆帕萨特GLi轿车,行驶里程4.5万km,将发动机加速到4200r/min,再踩加速踏板,发动机的转速反而下降。用V.A.G 1551故障诊断仪检测,无故障码存储。读取4200r/min时的数据流,发现空气流量只能达到1.1-1.3g/s,而且不能随着节气门的开闭而变化。更换空气流量传感器后,故障被排除。究其原因,该车空气流量传感器的输出信号偏差不足以让电控单元(ECU)记录故障码,但是由于空气流量信号不能准确反映实际的进气量,导致ECU据此控制的喷油量偏少,所以发动机
的转速不升反降。
(2)导致进气管“回火”:
一辆捷达王轿车,出现发动机怠速抖动,急加速时进气管“回火”的现象。检査进气系统,没有发现漏气。更换燃油滤清器,清洗4个喷油器,无效。检査燃油压力,怠速和加速时都正常。拆下空气流量传感器的插接器试车,故障现象大有好转。测量空气流量传感器各端子的电阻值,正常。最后发现,空气流量传感器的热膜式电阻上粘有灰尘。用节气门清洗剂清除积尘后,故障被排除。
对于采用热膜式空气流量传感器的电喷发动机,它以恒定的电压加在热膜(电阻)的两端,使电阻发热。ECU根据流过热膜电阻的电流大小来判断进气量的多少,并决定喷油量,以适应发动机不同工况的需要。如果热膜上积尘,形成隔热层,当进气量变大时,其温度变化减慢,所需电流较小,ECU据此确定的喷油量会减小,而此时的实际进气量比较大,于是导致混合气过稀,最终引起发动机怠速抖动,急加速时“回火”等故障现象。
(3)自动变速器无法升入超速档如果空气流量传感器对地短路,将造成混合气过稀，使发动机的输出功率下降,进而导致自动变速器无法升入超速档。此时应当更换空气流量传感器。
2.空气流量传感器性能的初步判断：
空气流量传感器的故障分为两大类,一类是信号超出规定的范围,表示空气流量传感器已经失效。现代电控汽车具有失效保护功能,当某个传感器的信号失效时,电控单元(ECU)会以一个固定的数值或者用其他传感器的信号代替有故障传感器的信号。空气流量传感器失效后,ECU用节气门位置传感器的信号代替之。另一类是信号不准确(即性能漂移)。空气流量传感器信号不准确产生的危害性可能比信号超出范围更大。这是因为,既然
信号没有超出规定的范围,ECU会认为传感器正常,并按照这一不准确的空气流量信号控制喷油量,所以往往造成混合气过稀或者过浓。而当空气流量信号超出范围,ECU会采用节气门位置传感器的信号,发动机的怠速反而比较稳定。
通过上述特性可知,可以通过拔下空气流量传感器的插接器判断其性能,具体如下。
1)如果故障现象没有变化,说明空气流量传感器已经损坏。这是因为ECU确认空气流量传感器失效后,已经采用节气门位置传感器信号代替之,此时有没有空气流量传感器的结果是一样的,所以故障现象没有变化。
2)如果故障现象有所减轻,说明空气流量传感器的性能发生漂移,信号偏值。由于空气流量信号处在有效范围之内(实际上是失真的信号),ECU按照这一失真信号控制喷油量,因而引起明显的故障现象。拔下空气流量传感器的插接器后,ECU认为空气流量传感器完全失效,就改用节气门位置传感器的信号来代替,所以发动机的工作状况有所好转。
3)如果故障现象有所恶化,说明空气流量传感器正常。这是因为在拔下插接器前,ECU按照正常的空气流量传感器信号控制喷油量。拔下插接器后,ECU改用节气门位置传感器信号控制喷油,由于后者的控制精度不如前者高,所以故障现象有所恶化。
另外,还可以使用红外线尾气分析仪测量发动机怠速工况以及2000r/min稳定工况时的尾气成分,如果与标准数值相差太大,则可能是空气流量传感器性能不良引起的故障。
3.大众车系空气流量传感器故障码的特点：
1）热膜式空气流量传感器(G70)失效后,ECU可能不直接给出空气流量传感器的故障码,而是通过其他故障码表现出来,通常是“00561”（混合气调整值超过调整极限)或者“17916”(达到怠速调整系统理论上限值)。
2)发动机其他部件失常,可能记录空气流量传感器的故障码。在维修实践中,常见以下几种情况记录空气流量传感器的故障码:
①节气门脏污,
可能记录空气流量传感器的故障码。一辆宝来1.8T轿车,在正常行驶中,有时仪表板上的ASR(驱动防滑控制)指示灯突然点亮,按ASR灯开关无效,只有关闭点火开关,重新起动发动机,ASR灯才会熄灭。连接V.A.S5051进行检测,读出“发动机系统中显示的空气流量传感器G70信号值过小”故障信息。检测G70各端子的电阻,均未超过1.5欧，观察G70的波形,正常。更换G70,无效。该车采用CAN一BUS多路信息传输系统, ABS/ASR控制单元与发动机控制单元通过CAN一BUS总线进行通信联络。一方面,当节气门体脏污后,节气门的开度值增大,而实际进气量并没有增加,导致G70的信号与节气门的开度不匹配,因而记录“发动机系统中显示的空气流量传感器G70信号值过小”的故障信息。另一方面,ASR系统实行驱动防滑控制是通过降低发动机的转速以调节发动机的输出转矩来实现的,因此故障现象虽然表现在制动系统,但是根源却在发动机。当节气门开度信号和空气流量信号出现偏差时(节气门的开度大,而G70测出的实际进气量偏小),ABS/ASR控制单元认为发动机减少了功率输出,正在进行驱动防滑控制,于是点亮ASR指示灯。
②节气门位置传感器性能失常,可能记录空气流量传感器的故障码。一辆捷达轿车,连接故障诊断仪检测,读出空气流量传感器信号不合理的故障码,更换空气流量传感器,无效。所谓“不合理”,是与相关传感器的信号进行比较而言的。事实上,ECU是根据发动机转速、节气门位置信号与空气流量信号的比较来确定发动机负荷的。进一步检查节气门位置
传感器,发现其最大学习值和最小学习值均与规定值不相符,并且无法进行基本设定。更换节气门总成(含节气门位置传感器)并进行基本设定后,故障被排除。
③氧传感器损坏,可能记录空气流量传感器的故障码。当捷达王轿车的氧传感器损坏后,可能记忆空气流量传感器的故障码,其原理是:由于“缺缸”等原因引起燃油燃烧不完全,超出λ的调节范围,造成氧传感器的信号失准,于是发动机ECU在混合气过稀与过浓之间持续地来回调节。ECU接收到的空气流量信号与氧传感器信号相互矛盾。但是从实际效果上看,氧传感器损坏无法调整λ与空气流量传感器信号失常对汽车的影响是一样的ECU按照优先原则,便记忆空气流量传感器的故障码。
4.空气流量传感器数据流分析：
1)空气流量传感器信号参数的单位和变化范围,取决于空气流量传感器的类型。翼板式、热线式和热膜式空气流量传感器的参数单位是“V”,范围为0~5V。该参数的大小一般与进气量成反比,即进气量增加时,输出的电压数值下降,“5V”表示进气量最小，“0V”表示进气量最大。
而涡流式空气流量传感器的信号参数的单位是“Hz”或“ms”,其变化范围为0～1600Hz或0~625ms。怠速时的数值为25~50Hz,2000r/min时的数值为70~100Hz。如果在不同工况下的数值与标准值相差很大或者没有变化,说明空气流量传感器有故障。
2)通过分析空气流量传感器的数据流,可以判断发动机进气系统是否存在漏气现象。
在正常情况下,怠速时空气流量为2.5g/s左右。若小于2.0g/s,说明进气系统存在漏气;
若大于4.0g/s，说明发动机存在额外负荷(见表5-7)。一辆奥迪A6 1.8T轿车,装备手动变速器,发动机运转时,每隔2~3min就抖动一次,但是发动机起动及加速都正常。连接V.A.S5052,进入01-08-02,读取数据流,第4区显示的空气流量数据在0.3
~3.5g/s之间,并周期性的频繁跳动。检查发现,空气滤清器壳体与进气软管连接处下部的卡箍没有安装好,造成漏气。对漏气处进行处理后,故障被排除。
3)在检测过程中,维修人员会发现,断开空气流量传感器的插接器后,数据流里依然可以看到空气流量的数据,而且处在正常的范围内,急加速的反映也灵敏。这实际上是控制系统的故障运行模式,是发动机ECU根据转速和负荷等信号给出的空气流量备用数据。
5.空气流量传感器的维修:
(1)热线和热膜脏污后的清洗: 如果发动机存在“回火”故障,往往对空气流量传感器造成严重危害。由于发动机的气流在进气歧管内逆向流动(即“回火”),其中含有炭颗粒,这些炭颗粒容易粘附在空气流量传感器的感应元件上,并产生如下后果:在怠速时,空气流量传感器的信号偏大,而在加速及大负荷时信号偏小。
热线(热膜)污染后,可以在热机、息速状态下,拆下空气滤清器的滤网,用化油器清
洗剂直接喷射热线或热膜,以清除粘附在其上的积炭。
热线是否具有自洁能力的检查方法是:拆下空气滤清器,从空气流量传感器的进气口察看热线,若发动机熄火5s后看不到热线发出微红约1s的辉光,说明热线的自洁能力丧失。
(2)热膜式空气流量传感器损坏后的处理热膜式空气流量传感器(见图5-30)的核心部分由一块集成电路(数/模转换电路)和单臂(惠斯顿)电桥组成,没有设置稳压电路。因此,当电源电压过高或者出现瞬间高电压时,这种热膜式空气流量传感器容易烧坏。而电路峰值电压过高(超过16V)的原因,往往是蓄电池硫化严重,使其容量下降,无法吸收发电机的峰值电压。因此,蓄电池硫化是导致热膜式空气流量传感器损坏的原因之一。解决办法是在热膜式空气流量传感器的前端加装一个7812三端子稳压集成电路(见图5-31)。
(3)堵住空气非正常进入途径：这些非正常进入途径包括:进气管破裂、真空软管松脱、进气歧管与气缸盖密封不严。如果存在以上情况,应当及时处理,否则部分空气将不经过空气流量传感器的计量而直接进入气缸,最终导致发动机混合气失调。
