熱線式空氣流量計(jì)檢測(cè)方法的研究

劉營(yíng)營(yíng) 劉紅艷

（山東職業(yè)學(xué)院，濟(jì)南 250000）

1 空氣流量計(jì)的作用

在電控燃油噴射系統(tǒng)中，電控單元（ECU）根據(jù)計(jì)算進(jìn)氣量，制定燃油噴油時(shí)間、噴油量和點(diǎn)火時(shí)刻。L型空氣供給系統(tǒng)，如圖1所示，進(jìn)入氣缸的空氣流量通過(guò)空氣流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)傳遞至ECU，ECU再根據(jù)采集到的空氣流量計(jì)信號(hào)，計(jì)算出準(zhǔn)確的燃油噴油量和點(diǎn)火時(shí)刻，在氣缸中形成最佳的空燃比，達(dá)到優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的目的。

圖1 L型多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)組成

2 空氣流量計(jì)常見(jiàn)類型

空氣流量計(jì)一般安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門體之間。進(jìn)入氣缸中的清潔空氣，經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾后，通過(guò)空氣流量計(jì)、節(jié)氣門、進(jìn)氣總管以及進(jìn)氣歧管，最終進(jìn)入各氣缸。空氣流量計(jì)的種類比較多，常見(jiàn)的類型有熱線式、熱膜式、卡門漩渦式等，其中熱線式與熱模式統(tǒng)稱為熱式空氣流量，是目前主流產(chǎn)品，德系車型上大部分選用熱式空氣流量計(jì)。

2.1 卡門漩渦式空氣流量計(jì)

卡門漩渦式空氣流量計(jì)主要是在進(jìn)氣管道中間安裝一個(gè)漩渦發(fā)生器，如圖2所示。通過(guò)整流后的空氣流經(jīng)漩渦發(fā)生器后，會(huì)產(chǎn)生一列不對(duì)稱卻十分規(guī)則的空氣渦流，稱之為卡門漩渦。測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)渦流發(fā)生器后的產(chǎn)生渦流數(shù)量，即可推算出空氣流速和流量。

2.2 熱線式空氣流量計(jì)

熱線式空氣流量計(jì)結(jié)構(gòu)如圖3所示，內(nèi)部裝有一個(gè)取樣管4，取樣管中安裝有一根鉑金屬絲3作為發(fā)熱元件，并張緊在取樣管內(nèi)。

圖2 卡門漩渦式空氣流量計(jì)示意圖

圖3 熱線式空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)

取樣管中的鉑金熱線的電阻值會(huì)隨溫度的變化而改變，具體流量計(jì)工作原理如圖4所示，其中功率放大器控制給四個(gè)臂的電流，使電橋保持平衡，圖中RH為熱線式空氣流量計(jì)的鉑金熱線電阻；RK為溫度補(bǔ)償電阻；RA為精密電阻；RB為電橋電阻，安裝在控制線路板上。這電阻和熱絲電阻RH共同構(gòu)成惠斯頓電橋的四個(gè)臂。

電流增量的大小取決于流過(guò)傳感器的空氣量，當(dāng)空氣流通經(jīng)鉑金熱線時(shí)，進(jìn)入取樣管的空氣流會(huì)使鉑金熱線周圍溫度降低，電阻值也隨之減小，此時(shí)電橋電壓失去平衡，這樣的情況下功率放大器會(huì)自動(dòng)增大供給發(fā)熱元件的電流，使其溫度升高，從而補(bǔ)償電阻溫度，直至電橋平衡。電控單元ECU只能采集、計(jì)算電壓信號(hào)，空氣流量的變化經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后成為電壓信號(hào)，電橋電流增大或者減小，也會(huì)引起精密電阻RA上的電壓升高或者降低，電控單元ECU根據(jù)變化的電壓信號(hào)，計(jì)算出相應(yīng)的空氣流量。

圖4 熱線式空氣流量計(jì)原理圖

2.3 熱膜式空氣流量計(jì)

熱膜式空氣流量計(jì)與熱線式空氣流量計(jì)工作原理相同，只是在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要區(qū)別在于前者發(fā)熱元件采用平面鉑金屬膜電阻器，空氣流經(jīng)過(guò)取樣管中的鉑金屬膜時(shí)，電阻發(fā)生變化，通過(guò)電阻的變化來(lái)判斷空氣的流量。同時(shí)，鉑金屬膜既可以增加發(fā)熱體的面積，又可以提高采集空氣流量可靠性，而且無(wú)需加熱清潔電路。

3 空氣流量計(jì)的檢修案例

桑塔納2000GSi型轎車，搭載AJR發(fā)動(dòng)機(jī)，該車采用電控燃油噴射系統(tǒng)，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)加速回火、行駛無(wú)力且有冒黑煙問(wèn)題。通過(guò)直觀檢查，發(fā)現(xiàn)該車燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及進(jìn)氣管道均為正常。根據(jù)以上故障現(xiàn)象，更換了發(fā)動(dòng)機(jī)的電控單元，檢修空氣流量計(jì)后故障消失。

3.1 空氣流量計(jì)檢修流程

空氣流量計(jì)的檢修流程如圖5所示。

通過(guò)直觀診斷法判斷空氣流量計(jì)有沒(méi)有損壞，并詳細(xì)了解和判斷故障現(xiàn)象和特點(diǎn)，從而查找故障發(fā)生點(diǎn)，但這種方法需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。利用汽車自帶故障自診斷功能查找空氣流量計(jì)相關(guān)的故障碼，如果存在說(shuō)明空氣流量計(jì)存在故障。采用儀器進(jìn)行診斷，利用萬(wàn)用表、故障診斷儀和示波器讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)萬(wàn)用表數(shù)據(jù)、故障診斷儀的故障碼、示波器的波形進(jìn)行診斷。

3.2 用萬(wàn)用表檢測(cè)

第一種檢測(cè)方式是采用萬(wàn)用表檢測(cè)。桑塔納2000AJR空氣流量計(jì)中間的定義如圖6所示。端子1為空端子，端子2連接燃油泵繼電器J17，燃油泵繼電器工作時(shí)電路即可接通，即端子2為電源正極12V，端子3、端子4，端子5均連接發(fā)動(dòng)電控單元J220。

圖5 空氣流量計(jì)的檢修流程

圖6 桑塔納2000AJR空氣流量計(jì)

利用萬(wàn)用表測(cè)量空氣流量計(jì)各個(gè)端子的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，其中端子2和3之間為蓄電池電壓12V，2和4之間測(cè)量為參考電壓，參考電壓最大為5V，3和5之間為信號(hào)電壓。

經(jīng)檢測(cè)，端子2與端子3之間電壓為12V，這說(shuō)明蓄電池工作正常。檢測(cè)端子5和端子3之間電壓，怠速時(shí)為1.3V左右，處于1.0～1.5V之間；急加速時(shí)應(yīng)為2.0～5.0V，單檢測(cè)結(jié)果為2.8V左右，這說(shuō)明空氣流量計(jì)中的輸出電壓偏低。

表1 桑塔納2000AJR空氣流量計(jì)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 用故障診斷儀檢測(cè)

汽車故障診斷儀屬于綜合檢測(cè)儀器，目前多采用金德KT600故障診斷儀，通過(guò)讀取故障碼、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、信號(hào)波形判斷故障。

首先進(jìn)行讀取、清除故障碼。連接OBD-II接口，打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，利用金德KT600讀取故障碼。查閱故障含義，直至故障診斷并排除。接下來(lái)清除故障碼，并進(jìn)行檢測(cè)。最后重新讀取故障碼，直至故障消失，關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，拆下診斷儀。

若屬于無(wú)碼故障，可利用診斷儀、示波器、萬(wàn)用表讀取發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)和波形，對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，找出故障點(diǎn)。

3.4 信號(hào)波形的測(cè)試

波形檢測(cè)主要是利用BOSCH-FSA740多功能汽車系統(tǒng)診斷儀進(jìn)行檢測(cè)，該方法能快速對(duì)空氣流量變化做出反應(yīng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，波形的幅值不斷變動(dòng)，如果此時(shí)檢測(cè)波形與標(biāo)準(zhǔn)波形不同，或空氣流量計(jì)在怠速時(shí)輸出信號(hào)電壓太高（應(yīng)為0.25V），且測(cè)得節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)輸出電壓不到5V，則說(shuō)明空氣流量計(jì)已經(jīng)損壞，需要更換。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)判斷可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)，多數(shù)設(shè)備故障是由于空氣流量計(jì)損壞造成，拆下空氣流量計(jì)后，發(fā)現(xiàn)取樣管內(nèi)的鉑金屬絲上存在一些污物，經(jīng)過(guò)清洗之后，重新安裝試車，發(fā)現(xiàn)故障排除。導(dǎo)致該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是空氣流量計(jì)為鉑金屬絲，出現(xiàn)熱線臟污后，無(wú)法檢測(cè)到流量的變化，導(dǎo)致信號(hào)偏低。