汽車空氣流量器的作用

【專家解說】：隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車尾氣排放要求的提高，越來越多的發(fā)動(dòng)機(jī)采用精密的空氣計(jì)量傳感器計(jì)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)空氣計(jì)量傳感器信號(hào)初步設(shè)定基本供油量，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況空燃比，進(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況對(duì)混合氣的要求?？諝庥?jì)量傳感器按測(cè)量空氣流量的方法可分為兩種：①直接測(cè)量方法傳感器——空氣流量計(jì)。②間接測(cè)量方法傳感器——進(jìn)氣歧管壓力傳感器(負(fù)壓傳感器)。
直接測(cè)量方法傳感器按其測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)化形式又可分為3種。
(1)機(jī)械式空氣流量計(jì)，即可動(dòng)葉片式空氣流量計(jì)。其特點(diǎn)是將燃油泵控制開關(guān)、空氣溫度傳感器、CO調(diào)節(jié)器及空氣流量計(jì)等功能融為一體，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但精度較高。不過由于葉片具有彈簧阻力增加了進(jìn)氣阻力，使它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在急加速時(shí)的響應(yīng)不夠理想，故現(xiàn)在很少使用。
(2)卡爾曼渦流式空氣流量計(jì)。它是通過采集渦流頻率完成空氣流速測(cè)量，主要是通過光電(如豐田車型)和超聲波采集(如韓國現(xiàn)代、日本三菱等)進(jìn)氣渦流，具有進(jìn)氣阻力小、計(jì)量準(zhǔn)確的特點(diǎn)，但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不耐振動(dòng)且造價(jià)高，現(xiàn)已逐步被熱線式空氣流量計(jì)取代。

(3)熱線式空氣流量計(jì)。熱線式空氣流量計(jì)按其熱線形又分為3種。
①熱絲式——將加熱絲均勻分布在計(jì)量通道內(nèi)。熱絲式空氣流量計(jì)(圖1)精度高、分布均勻，可精確計(jì)量空氣量，但由于熱絲很細(xì)(0．01~0．05mm)且暴露在空氣中，在空氣高速流動(dòng)時(shí)，空氣中的沙粒很容易擊斷熱絲。
②熱膜式——將加熱絲印刷在一塊線路板上，并將線路板固定在空氣通道中間。由于熱絲被固定且受到保護(hù)膜的保護(hù)，壽命提高，但由于保護(hù)膜熱傳導(dǎo)較差，影響計(jì)量精度。
③熱阻式——將加熱絲繞成線圈形式固定在石英玻璃管內(nèi)或暴露在空氣通道內(nèi)。由于熱阻式空氣流量計(jì)熱絲被固定，故熱線壽命延長，但由于熱阻面積很小，只能部分采空氣流量，要求空氣通道內(nèi)空氣流速均勻，所以常在進(jìn)氣側(cè)安裝梳流格柵。
由于熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)均是部分采集空氣計(jì)量空氣量，故精度較熱絲式較差。另外，熱絲式、熱膜式和熱阻式空氣流量計(jì)還都易受空氣中水分及灰塵的污染，所以在控制電路上都做了專門的設(shè)計(jì)，每次打開點(diǎn)火開關(guān)或關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，流量計(jì)中的熱絲會(huì)由電路提供瞬時(shí)大電流加
熱，使熱絲瞬間產(chǎn)生高溫(700-1 000℃)，燒掉污染在熱絲、熱膜或熱阻表面的雜質(zhì)，保持空氣流量計(jì)量精度。
二、空氣流量ff常見故障分析
1．葉片式空氣流量計(jì)故障分析
(1)空氣流量計(jì)與節(jié)氣門體連接膠管不密封故障
葉片式空氣流量計(jì)集燃油泵開關(guān)、空氣溫度傳感器和C0調(diào)節(jié)等功用于一體，所以空氣流量計(jì)與節(jié)氣門體連接用膠管的良’好密封是保證正確計(jì)算進(jìn)氣量工作的必要條件，一旦膠管密封不嚴(yán)或損壞，常會(huì)造成以下故障。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)能著車，熱機(jī)后怠速熄火；發(fā)動(dòng)機(jī)熱起動(dòng)著車后，怠速迅速熄火；發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)著車，怠速抖動(dòng)，掛擋時(shí)熄火(自動(dòng)變速器)；發(fā)動(dòng)機(jī)怠速正常(經(jīng)調(diào)CO裝
置)，加速時(shí)混合氣過稀產(chǎn)生回火o
(2)葉片式空氣流量計(jì)斷線故障
葉片式空氣流量計(jì)斷線后，發(fā)動(dòng)機(jī)一般存有故障碼，內(nèi)容多為下列幾種。
①地線斷路。由于地線斷路，造成空氣流量計(jì)輸出電壓保持在最高，空氣溫度傳感器也保持在輸出電壓最高，電腦供油過量，CO排放超標(biāo)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)冒黑煙o
②供電火線斷路。由于供電火線斷路，空氣流量計(jì)始終保持輸出電壓最低，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速可以運(yùn)轉(zhuǎn)，最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速低于2 500r／min，加速無力o
③參考電壓線斷路。由于參考電壓線斷路，使空氣流量計(jì)輸出電壓偏高，發(fā)動(dòng)機(jī)排放C0嚴(yán)重超標(biāo)。
④燃油泵開關(guān)損壞或開路。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)燃油泵供油，起動(dòng)后，燃油泵繼電器不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。
(3)葉片式空氣流量計(jì)調(diào)整故障
葉片式空氣流量計(jì)應(yīng)保持葉片及滑道的清潔。在調(diào)整時(shí)，通過調(diào)節(jié)空氣旁通道的開度即可調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)CO排放當(dāng)確認(rèn)進(jìn)氣無漏氣及葉片無卡滯現(xiàn)象時(shí)，調(diào)節(jié)CO以滿足怠速尾氣排放要求o
2．卡爾曼渦流式空氣流量計(jì)故障分析
卡爾曼渦流式空氣流量計(jì)是將經(jīng)過傳感器上端集成電路處理后的信號(hào)傳送給電腦，一般是以頻率輸出，故測(cè)量輸出電壓一般為2，2-2，8V。當(dāng)空氣流量變化時(shí)，電壓始終不變，而輸出的脈沖頻率發(fā)生變化，因此不能根據(jù)測(cè)量電壓高低確定流量變化。
此種空氣流量計(jì)一般應(yīng)注意以下·2項(xiàng) 的檢查o
(1)檢查線路電壓——I供電電壓4，5-5，5V，信號(hào)電壓2，2-2，8V，空氣溫度傳感器開路時(shí)5V，短路時(shí)0，1Vo
(2)檢查進(jìn)氣通道清潔及梳流格柵清潔性?？諝馔ǖ兰笆崃鞲駯挪磺鍧崒⒅苯佑绊懣諝饬鲃?dòng)的平穩(wěn)性，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，這些污染將造成空氣產(chǎn)生振動(dòng)而被記作流量信號(hào)，從而影響空氣流量計(jì)精度。
3．熱線式空氣流量計(jì)故障分析
熱線式空氣流量計(jì)計(jì)量方式主要以空氣質(zhì)量為主，一般不受進(jìn)氣溫度影響。另外，由于它在開機(jī)和關(guān)機(jī)時(shí)需要自清潔，供電電壓一般為12V，信號(hào)參考電壓為5V，輸出信號(hào)電壓為0，3,-,4，5Vo
由于現(xiàn)代電控發(fā)動(dòng)機(jī)ECU具備自學(xué)習(xí)和記憶功能，能對(duì)空氣流量計(jì)的污染情況進(jìn)行記憶修正(用輸入值反饋信號(hào)修正)。因此在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要注意檢查空氣流量數(shù)據(jù)變化情況，因?yàn)檫M(jìn)氣道漏氣及節(jié)氣門(圖2)臟污將造成空氣流量計(jì)數(shù)據(jù)失準(zhǔn)，時(shí)常也會(huì)記憶故障碼，所以不能簡(jiǎn)1{單憑故障碼判斷空氣流量計(jì)是否損壞。 11
(1)節(jié)氣門過臟，氣缸及氣門嚴(yán)重積I炭造成發(fā)動(dòng)機(jī)ECU記憶空氣流量計(jì)故障I及氧傳感器故障，這個(gè)故障在大眾系列I車系較多(捷達(dá)、桑塔納和奧迪等)o 1
之所以這樣，是因?yàn)楣?jié)氣門過臟后I直接影響了進(jìn)氣通道的截面積，從而使I進(jìn)氣量減少。為了穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速，L電腦只能將電動(dòng)節(jié)氣門開度調(diào)大，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下對(duì)空氣量的需求。電腦一方面接收來自空氣流量計(jì)的進(jìn)氣量信號(hào)，一方面通過節(jié)氣門開度與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來判斷空氣流量計(jì)準(zhǔn)確程度，當(dāng)2個(gè)計(jì)算差值超過預(yù)設(shè)值時(shí)，判斷為流量計(jì)失準(zhǔn)，便報(bào)空氣流量計(jì)超值。當(dāng)節(jié)氣門嚴(yán)重污染時(shí)，節(jié)氣門勢(shì)必開得更大，但此時(shí)的實(shí)際進(jìn)氣量并未增加，故節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)值會(huì)高于空氣流量計(jì)信號(hào)值。而同時(shí)電腦也會(huì)修正空氣流量計(jì)差值，但隨著時(shí)間的延續(xù)，當(dāng)修正值超過電腦預(yù)設(shè)值時(shí)，將報(bào)流量計(jì)失準(zhǔn)故障。因此，應(yīng)適時(shí)清潔節(jié)氣門體，以保證空氣流量計(jì)的準(zhǔn)確性。
在車輛發(fā)生此類故障后，不要急于更換空氣流量計(jì)，應(yīng)首先對(duì)進(jìn)氣道、節(jié)氣門、氣缸和氣門進(jìn)行免拆清潔，然后再用專用設(shè)備清除電腦中的故障記憶(故障碼和運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄)，并重新運(yùn)行車輛進(jìn)行初步設(shè)定，故障一般便可排除o
(2)空氣流量計(jì)進(jìn)氣梳流格柵故障
很多維修人員一般認(rèn)為熱線式空氣流量計(jì)有了自潔功能后，熱線部分便不易被污染，應(yīng)該說這個(gè)觀點(diǎn)是不對(duì)的。原因在于，曲軸箱蒸氣及空氣濾芯若過臟，空氣流量計(jì)格柵也易受到污染(圖3)。由于熱阻式空氣流量計(jì)是取中間部分空氣進(jìn)行采樣計(jì)算，所以就要求進(jìn)入空氣流量計(jì)通道內(nèi)空氣須均勻。而當(dāng)格柵過臟時(shí)，因空氣在高速流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生擾流，空氣不能被準(zhǔn)確計(jì)量，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)加速時(shí)混合空氣過稀產(chǎn)生回火現(xiàn)象。這種情況下就需要正確清潔空氣流量計(jì)格柵。
總之，當(dāng)電腦報(bào)空氣流量計(jì)故障后，不能單一用更換的方法進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。要進(jìn)行分析，找出影響空氣流量計(jì)失準(zhǔn)的原因，才能徹底解決故障，否則故障還會(huì)再次發(fā)生，造成返修事故。