卡羅拉轎車(chē)空氣流量計(jì)的故障診斷與排除

豐田卡羅拉轎車(chē)空氣流量計(jì)的故障診斷與排除摘要：本文主要介紹一臺(tái)08款1.6排量1ZR發(fā)動(dòng)機(jī)卡羅拉行駛中熄火，導(dǎo)致啟動(dòng)后明顯怠速抖動(dòng)、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(lèi)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(jì)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(wèn)題不斷出現(xiàn)，尤其是發(fā)動(dòng)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?jì)就是典型的例子，在檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元時(shí)，故障診斷儀經(jīng)常顯示空氣流量計(jì)故障?？諝饬髁坑?jì)是用來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的傳感器，在汽車(chē)電子燃油噴射系統(tǒng)中，把空氣流量信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起作為噴油時(shí)間的基準(zhǔn)信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射系統(tǒng)是一個(gè)電子計(jì)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(gè)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(dòng)失效保護(hù)電路，維持發(fā)動(dòng)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(kāi)關(guān)信號(hào)能否傳送正確的信號(hào)，其中決定基本噴油量的空氣流量傳感器一空氣流量計(jì)(MAF)，空氣流量計(jì)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(cè)量在一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)傳感器的空氣流量(空氣流量測(cè)量值反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小)。控制電腦(ECU)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速兩個(gè)基本參數(shù)控制基本噴油脈寬和基本點(diǎn)火提前角，同時(shí)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(jì)發(fā)生故障，電腦將得不到正確的進(jìn)氣量信號(hào)，從而不能正常地進(jìn)行噴油量控制，造成混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，或不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，空氣流量計(jì)狀況的好壞直接影響到車(chē)輛的行駛。1、卡羅拉汽車(chē)空氣流量計(jì)的組成和工作原理1.1空氣流量計(jì)的分類(lèi)第一代簡(jiǎn)稱(chēng)L型(流量型)。在節(jié)氣門(mén)軸上設(shè)置一個(gè)聯(lián)動(dòng)的滑變電阻來(lái)測(cè)量節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，進(jìn)而通過(guò)轉(zhuǎn)速信號(hào)及進(jìn)氣溫度信號(hào)換算成進(jìn)氣量。目前已很少應(yīng)用，多用于老車(chē)型，現(xiàn)有些車(chē)型用于輔助信號(hào)。工作原理為：當(dāng)空氣從空氣濾清器流入空氣流量計(jì)時(shí)，氣流推動(dòng)葉片。當(dāng)葉片壓力與葉片復(fù)位彈簧力相等時(shí)，葉片就平衡在某一個(gè)位置。與葉片軸連接的電位計(jì)將吸入的空氣量轉(zhuǎn)化成可以發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的電壓信號(hào)。第二代簡(jiǎn)稱(chēng)D型（間接測(cè)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(jì)算出相應(yīng)的進(jìn)氣壓力，再參照進(jìn)氣截面積計(jì)算出進(jìn)氣量。工作原理為：傳感器單元內(nèi)裝有一個(gè)硅膜片，并結(jié)合一個(gè)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(cè)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(huì)造成壓敏電阻形狀的變化，壓敏電阻的電阻值也會(huì)根據(jù)變形程度而變化。此電阻值變動(dòng)經(jīng)IC芯片變換后所得的電壓信號(hào)就是進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)。第三代簡(jiǎn)稱(chēng)熱線式。其原理是ECU通過(guò)給熱線不同的電流來(lái)保持熱線恒溫。當(dāng)不同流量的空氣流經(jīng)熱線時(shí)將帶走不同的熱量，這時(shí)的電流變化就成為進(jìn)氣量的度量。第四代簡(jiǎn)稱(chēng)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(jì)的結(jié)構(gòu)組成卡羅拉質(zhì)量空氣流量計(jì)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(jì)時(shí)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(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于斷開(kāi)檔時(shí)，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?yàn)槭怯勉K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(jì)的結(jié)構(gòu)1.3卡羅拉上的空氣流量計(jì)工作原理該空氣流量計(jì)使用鉑熱電阻線。熱阻空氣流量計(jì)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(jì)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(cè)進(jìn)氣溫度的變化。熱電阻線由控制通過(guò)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(jì)的輸出電壓測(cè)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(gè)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(jiǎn)單的說(shuō)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，空氣氣流會(huì)帶走鉑絲周?chē)臒崃慷鴾囟认陆?，鉑絲電阻值也隨之改變。從而導(dǎo)致電橋失去平衡，此時(shí)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(shí)，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(hào)也發(fā)生變化，然后把信號(hào)傳輸給電子控制單元，間接測(cè)量了通入氣缸的空氣量。電子控制單元經(jīng)過(guò)計(jì)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(diǎn)火正時(shí)。175十圖2卡羅拉質(zhì)量空氣流量計(jì)的原理圖2、空氣流量計(jì)的故障原因分析2.1空氣流量計(jì)元件存在質(zhì)量問(wèn)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(jì)出現(xiàn)元件或線路連接、電子控制單元(ECU)故障、輸入信號(hào)出現(xiàn)偏差時(shí)，電子控制單元會(huì)無(wú)法接受到空氣流量的電壓信號(hào)值或?qū)㈠e(cuò)誤的信號(hào)值輸入電子控制單元經(jīng)計(jì)算分析后控制噴油量，也可能由于信號(hào)偏差達(dá)到極限值而開(kāi)啟失效保護(hù)功能控制噴油量。這幾種情況都會(huì)導(dǎo)致最后進(jìn)入到氣缸進(jìn)行混合的氣過(guò)濃或者過(guò)稀，從而出現(xiàn)發(fā)動(dòng)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(jì)內(nèi)部很臟污而導(dǎo)致信號(hào)電壓有偏差熱線式空氣流量計(jì)通常輸出電壓范圍是從怠速時(shí)超過(guò)0.2伏變踩至節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)輸出的4伏之間變化，當(dāng)全減速時(shí)輸出電壓應(yīng)比怠速的電壓稍低。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，波形的幅值看上去在不斷波動(dòng)，這是正常的。因?yàn)闊峋€式空氣流量計(jì)沒(méi)有任何運(yùn)動(dòng)部件，因?yàn)闆](méi)有連貫性，所以它能快速對(duì)空氣流量的變化做出反應(yīng)。在加速時(shí)波形所看到的雜波實(shí)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(dòng)，控制電腦中的處理器電路讀入后會(huì)清除這些信號(hào)，所以這些信號(hào)脈動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。但如果空氣流量計(jì)上有臟污或鉑絲表面有污垢，也會(huì)影響電壓信號(hào)的。正確波形分析如圖3,使用金德儀器在實(shí)車(chē)上測(cè)量空氣流量的動(dòng)態(tài)信號(hào)電壓，測(cè)得信號(hào)電壓值如表2。

冷由州HU：1JL皓訕昭比；.零點(diǎn)寫(xiě):剖&：隔兇則代號(hào)?. IMWKVKI'LMGIWflt!.：白繩隼誠(chéng)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(shí)測(cè)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(cè)量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示和實(shí)車(chē)波形測(cè)試與標(biāo)準(zhǔn)波形對(duì)比，發(fā)動(dòng)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(jì)或相關(guān)部件有問(wèn)題，使輸出的信號(hào)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(jì)元件存在質(zhì)量問(wèn)題2、 空氣流量計(jì)內(nèi)部很臟污而導(dǎo)致信號(hào)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(hù)收集信息檢查用戶(hù)征兆讀取故障代碼I 1 1有珥 無(wú)碼檢查傳感器插頭是否松動(dòng)確認(rèn)為偶發(fā)性故障清碼并再次讀碼無(wú)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(shù)狀圖3.2故障排除使用著車(chē)判斷法，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下松開(kāi)空氣流量計(jì)的連接線束插頭，細(xì)心觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的變化。當(dāng)松開(kāi)接頭時(shí)，有以下幾種情況：發(fā)動(dòng)機(jī)故障依舊不變。這樣說(shuō)明了空氣流量計(jì)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(hào)偏差值達(dá)到設(shè)定值時(shí)或ECU根本無(wú)法接受到空氣流量的信號(hào)時(shí)，電子控制單元ECU早已啟用了失效保護(hù)功能，同時(shí)也點(diǎn)亮了儀表板上的發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈。就算拔下空氣流量計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況也依舊一樣。發(fā)動(dòng)機(jī)變化微弱。這樣說(shuō)明空氣流量計(jì)是正常的，在空氣流量計(jì)拔下插頭之前，電子控制單元ECU根據(jù)此時(shí)當(dāng)前正確的空氣流量的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算分析，控制燃油噴射量，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；當(dāng)拔下空氣流量計(jì)后，ECU認(rèn)為空氣流量計(jì)有故障，便進(jìn)入失效保護(hù)模式，調(diào)取寫(xiě)入在存儲(chǔ)器里的設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。因?yàn)榇嬖跀?shù)據(jù)偏差，所以發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)微弱的抖動(dòng)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(shuō)明了由于空氣流量計(jì)電壓信號(hào)而造成的，元件沒(méi)有完全損壞。只不過(guò)把信號(hào)偏差值傳輸給電子控制單元ECU，而造成空氣混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不正常，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)工況在中高速狀態(tài)時(shí)，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(yàn)證了混合氣不均勻。經(jīng)過(guò)試車(chē)測(cè)試后，發(fā)動(dòng)機(jī)在中高速時(shí)故障現(xiàn)象消失，可以判斷是由于信號(hào)偏差而造成的。為了更進(jìn)一步的驗(yàn)證，斷開(kāi)空氣流量計(jì)連接器和電子控制單元ECU，測(cè)量之間的連接線束。測(cè)量3號(hào)針腳VG與ECU端E12的2針腳、2號(hào)針腳EVG與E12的10針腳小于1歐姆，1號(hào)針腳+B與車(chē)身搭鐵輸出電壓為12V，線束無(wú)開(kāi)路和短路、錯(cuò)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(jì)，故障現(xiàn)象消失。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速平穩(wěn)、加速性能良好、冒黑煙也沒(méi)有了，故障被排除。4、故障實(shí)例分析4.1故障現(xiàn)象一輛裝載1ZR1.6排量的卡羅拉轎車(chē)，在行駛過(guò)程中出現(xiàn)熄火，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)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(duì)該車(chē)進(jìn)行故障診斷檢測(cè)，調(diào)取故障代碼，代碼含義為：P0102質(zhì)量空氣流量計(jì)電路故障。清除當(dāng)前故障代碼，再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。儀表板依舊出現(xiàn)發(fā)動(dòng)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(jì)電路故障，說(shuō)明此故障是真實(shí)故障碼，可以知道造成該車(chē)故障的原因是可能發(fā)生在空氣流量計(jì)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(wú)法得到實(shí)現(xiàn)；2、 可能是鉑絲斷裂或上面有灰塵導(dǎo)致無(wú)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(guò)程首先檢查插頭端是否松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)無(wú)松動(dòng)。進(jìn)車(chē)，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(jì)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(jì)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(cè)：先從電源電路入手，把點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到ON檔，用萬(wàn)用表測(cè)量（電壓檔）+B到搭鐵的電壓，標(biāo)準(zhǔn)值為9~14V，實(shí)測(cè)11.57V（如果電壓異常，則檢查EFINO.1保險(xiǎn)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(chē)身搭鐵（條件為：蓄電池負(fù)極不斷電的情況下），用萬(wàn)用表（電壓檔）測(cè)量電壓，用萬(wàn)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＃妷翰桓淖儎t為元件損壞），實(shí)測(cè)電壓從0.285V變化為1.08V，證明元件是良好的。針腳參照?qǐng)D5以上測(cè)試證明元件無(wú)損壞和+B電路正常，下面進(jìn)行VG電路測(cè)量（斷開(kāi)電腦端插頭和斷開(kāi)元件端插頭）。測(cè)量電腦端插腳到連接器插腳5之間的電阻，R=1Q（萬(wàn)用表誤差為0.2Q）證明電路無(wú)斷路，然后測(cè)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(chē)身搭鐵。維修線束后，進(jìn)車(chē)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(yǔ)通過(guò)以上的