1、國家職業資格全省統一鑒定（國家職業資格一級）汽車修理電工論文題目：豐田卡羅拉轎車空氣流量計的故障診斷與排除編號: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發動機卡羅拉行駛中熄火，導致 啟動后明顯怠速抖動、容易熄火、加速性能差、出現冒黑煙故障，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。關鍵詞 ： 怠速不穩 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的普及，相應的維修技術問題不斷出現，尤其 是發動機控制系統中的傳感器故障，以及傳感器之間的相關故障更顯突出。 空氣流量計就是典型的例子，在檢測發動機電控單元時

2、，故障診斷儀經常顯 示空氣流量計故障。空氣流量計是用來計算發動機進氣量的傳感器，在汽車 電子燃油噴射系統中，把空氣流量信號和發動機轉速信號一起作為噴油時間 的基準信號。發動機電子控制燃油噴射系統是一個電子計算機技術正在以前所未有的 速度闖入一切需要控制的機械領域典型的例子。在這個系統中 , 電腦不僅能精 確控制各系統工作 ,并且還具有故障自診斷及失效保護功能 , 可把故障代碼存 入電腦供維修參考 ,并啟動失效保護電路 , 維持發動機工作。電腦發揮功用的 關鍵,取決于各種傳感器和開關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-空氣流量計（MAF），空氣流量計是電噴系統的關鍵部件

3、 之一，起著重要的作用。它的作用是測量在一定時間內通過傳感器的空氣流 量（空氣流量測量值反映發動機負荷的大小 ）。控制電腦 （ECU） 根據發動機負 荷及發動機轉速兩個基本參數控制基本噴油脈寬和基本點火提前角，同時根 據水溫、進氣溫度、空燃比反饋、爆震等參數進行修正。如果空氣流量計發 生故障 , 電腦將得不到正確的進氣量信號 , 從而不能正常地進行噴油量控制 造成混合氣過濃或過稀 ,使發動機性能下降 , 或不能正常運轉。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）。在節氣門軸上設置一個聯動的滑變電阻來

4、測 量節氣門開度，進而通過轉速信號及進氣溫度信號換算成進氣量。目前已很 少應用，多用于老車型，現有些車型用于輔助信號。工作原理為：當空氣從 空氣濾清器流入空氣流量計時，氣流推動葉片。當葉片壓力與葉片復位彈簧 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 量轉化成可以發送給發動機EC的電壓信號。第二代簡稱D型（間接測量型）。在進氣歧管中引出真空，該真空作用到 電壓感應片上，感應出電壓值，在 EC中計算出相應的進氣壓力，再參照進氣 截面積計算出進氣量。工作原理為：傳感器單元內裝有一個硅膜片，并結合 一個保持在預定真空度的真空室。壓敏電阻的一側暴露于歧管進氣壓力，另 一側暴露于

5、內部真空管。這樣，即使海拔高度有變化，歧管進氣壓力也能精 準測量，因此不需要采用高海拔補償校正。歧管進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變形程度而變化。此電阻值變 動經IC芯片變換后所得的電壓信號就是進氣歧管壓力信號。第三代簡稱熱線式。其原理是ECUS過給熱線不同的電流來保持熱線恒 溫。當不同流量的空氣流經熱線時將帶走不同的熱量，這時的電流變化就成 為進氣量的度量。第四代簡稱熱膜式。工作原理與熱線式基本相同，是熱線式的改進型， 目前應用最廣。1.2 卡羅拉質量空氣流量計的結構組成卡羅拉質量空氣流量計是才用發熱體直徑為 70um勺鉑絲制成的，張緊裝 于管道內部，設計

6、時就使其比進氣溫度高 120度。在溫度傳感器還有空氣溫度 補償電阻。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 起設置在管道內。為防止附著在熱絲上的灰塵等造成性能下降，設有灰塵燃 燒電路，在點火開關置于斷開檔時，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。因為是用鉑絲做發熱元件，所以響應性好。如圖1鉗熱電阻線圖1 卡羅拉質量空氣流量計的結構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 進氣旁路中的鉑熱電阻線和熱敏電阻檢測進氣溫度的變化。熱電阻

7、線由控制 通過它的當前流量而保持在一設定的溫度。該當前流量作為空氣流量計的輸 出電壓測出。電路的構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，從而保持設定溫度。如 圖2簡單的說，當發動機啟動后，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。當進氣量增大時，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氣量所帶走溫度變化而變化，導 致產生的電壓信號也發生變化，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。電子控制單元經過計算分析后確定合適的噴

8、油量，并 發出相關指令，以確定修正噴油量和點火正時。熱敏電PR圖2卡羅拉質量空氣流量計的原理圖宅白熱歧川M丄力徉in1!體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量問題根據上述的結構、工作原理可以分析，當空氣流量計出現元件或線路連 接、電子控制單元（ECU）故障、輸入信號出現偏差時，電子控制單元會無法接 受到空氣流量的電壓信號值或將錯誤的信號值輸入電子控制單元經計算分析 后控制噴油量，也可能由于信號偏差達到極限值而開啟失效保護功能控制噴 油量。這幾種情況都會導致最后進入到氣缸進行混合的氣過濃或者過稀，從 而出現發動機容易熄火、加速性能差、怠速不穩等故障現象。2.2空氣流量計內部

9、很臟污而導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伏變踩至節氣門全開時輸出的4伏之間變化，當全減速時輸出電壓應比怠速的電壓稍低。發 動機運轉時，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。在加速時波形所看到的雜波實際是在低進氣真空之下各缸進氣 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 流量的動態信號電壓，測得信號電

10、壓值如表 2。圖3熱線式空氣流量傳感器波形分析表2:條件實測值標準值怠速工況0.4V0.2V全負荷工況3V大于4V根據金德診斷儀器的測量動態數據顯示和實車波形測試與標準波形對 比，發動機容易熄火、加速性能差、怠速不穩等故障現象應是空氣流量計或 相關部件有問題，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量問題2、空氣流量計內部很臟污而導致信號電壓有偏差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II有碼無碼檢查傳感器插頭是否松動確認為偶發性故障清碼并k次讀碼無碼I有碼黠為偎境性讀取定格數據流確定故障部儻，并參照故障診斷

11、流程進行排故復檢圖4故障診斷分析樹狀圖3.2故障排除使用著車判斷法，在發動機運轉狀態的情況下松開空氣流量計的連接線 束插頭，細心觀察發動機的變化。當松開接頭時，有以下幾種情況：1) 發動機故障依舊不變。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，當電子控制單元ECU接受到信號偏差值達到設定 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功能，同時也點亮了儀表板上的發動機故障指示燈。就算拔下空 氣流量計時，發動機的工況也依舊一樣。2) 發動機變化微弱。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根據此時當前正

12、確的空氣流量的信號進行運算分析，控制燃油噴射量，發動機運轉平穩；當拔下空氣流量計后，ECIM為空氣流量計有故障，便進入失效保護模式，調取寫入在存儲器里的設定數據 進行控制。因為存在數據偏差，所以發動機會出現微弱的抖動現象，表現更 為明顯的在于怠速工況。3) 中高速故障現象消失。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，發動機燃燒不正常，導致發動機怠速不穩、容易 熄火、冒黑煙和加速性能差的現象。當發動機工況在中高速狀態時，電子控 制單元ECL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。經過試

13、車測試后，發動機在中高速時故障現象消失，可以判斷是由于信號 偏差而造成的。為了更進一步的驗證，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，故障現象消失。發動機怠速平穩、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 故障現象一輛裝載 1ZR 1.6 排量的卡羅拉轎車，在行駛過程中出現熄火，再次啟 動發動機后出現怠速不穩、容易熄火

14、、加速性能差、出現冒黑煙故障，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 對該車進行故障診斷檢測，調取故障代碼，代碼含 義為：P0102質量空氣流量計電路故障。清除當前故障代碼，再次啟動發動機。 儀表板依舊出現發動機故障碼，故障現象依舊出現。再次讀取故障代碼，顯 示為質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生在空氣流量計和相關4.3 原因分析1、可能是熱敏電阻損壞，導致給電壓參照的數值無法得到實現；2、可能是鉑絲斷裂或上面有灰塵導致無法正常工作；3、可能是連接傳感器的導線短路或斷路造成的故障；4、可能是電腦EC

15、啾壞4.4故障排除過程首先檢查插頭端是否松動，發現無松動。進車，清碼并再次讀碼，故障碼P0102任然存在，下面接著進行定格數據流分析。質量空氣流率（g/s）故障約0.0質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（故障分析表又叫數據流分析表）讀取數據流質量空氣流率為約 o.og/s，確認1、質量空氣流量計電源電路斷路2、VG電路斷路或短路圖5 MAF電路圖下面進行檢測：先從電源電路入手，把點火開關打到ON檔，用萬用表測量（電壓檔）+B到 搭鐵 的電壓，標準值為914V,實測11.57 V。（如果電壓異常，則檢查EFI NO.1 保險絲以及+B電路）但現在電壓正常，

16、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：蓄電池負極不斷電的情況下），用萬用表（電壓檔） 測量電壓，用萬用表負表筆接 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生改變為正常，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0.2 Q）證明電路無斷路，然后測量電腦端插腳到搭鐵 電阻，R=1Q （標準值為R> 10KQ）,發現線路VG與車身搭鐵。維修線束后， 進車清碼再讀碼，