豐田5NR-FE發動機空氣流量計故障診斷與檢測

吳興明

【摘要】? ? 空氣流量計一般有熱線式空氣流量計和熱模式空氣流量計兩種，是電噴發動機的重要傳感器之一。它將吸入的空氣流量轉換成電信號送至電控單元（ECU），作為決定噴油的基本信號之一，是測定吸入發動機的空氣流量的傳感器。本文論述了豐田5NR-FE發動機空氣流量計的作用、組成、結構、工作原理、故障的檢測步驟和排除方法。

【關鍵詞】? ? 惠斯頓電橋? ? 電壓降? ? 萬用表

引言：

豐田5NR-FE發動機裝配一汽豐田的威馳等車型上。豐田5NR-FE發動機使用的是熱線式空氣流量計，目前這個類型的空氣流量計應用廣泛，大多數L型進氣系統都采用了此類傳感器。熱線式空氣流量計可以通過電阻溫度的上升下降，改變電壓，通過空氣流量計電壓信號、進氣溫度傳感器的信號、水溫傳感器的信號、氧傳感器的信號和發動機轉速信號，即可作為汽車發動機的噴油基準信號，豐田5NR-FE發動機空氣流量計的故障碼主要由三個PT0100、PT0102、PT0103。

一、豐田5NR-FE發動機空氣流量計

5NR-FE發動機空氣流量計的作用是把進入發動機的新鮮空氣量轉化成電壓信號，再把這個信號傳輸給行車電腦，而且NR-FE發動機空氣流量計使用的是熱線式空氣流量計，這種空氣流量計的特點就是反應速度快，可以在怠速和加速時精準的算出基本噴油量，行車電腦ECU即可通過這個基本噴油量加修正噴油量得出此時應該給氣缸噴多少油。

1.1 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的原理

熱線式空氣流量計使用了惠斯頓電橋作為檢測裝置，當空氣流過傳感器時，空氣會帶走惠斯頓電橋上鉑熱線的的熱量，使得惠斯頓電橋上面的鉑熱線電阻越來越大，電阻越來越大會使得電壓降發生變化，而電壓降發生的變化就是對新鮮空氣的進入量的度量結果。[1]

經過電腦內存儲的固定程序進行比較，計算出此時需要的噴油量，豐田5NR-FE發動機空氣流量計內部還設計了一個溫度補償電阻，其阻值也會隨空氣溫度的變化而變化，起到一個參照標準的作用，用以抵消進入發動的空氣的溫度不同對噴油的影響。

1.2 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的安裝位置

以豐田威馳為例，5NR-FE發動機空氣流量計安裝在發動機的進氣總管上，位于節氣門之前，空濾之后，安裝在較明顯的位置，便于尋找維修或更換。

1.3 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的結構

空氣流量計是發動機電控系統中非常重要的傳感器之一，他決定了汽車發動機的噴油基本量。5NR-FE發動機空氣流量計的結構由傳感器密封蓋、印刷電路板、接線插座、防護塞、取樣管、鉑金屬絲、溫度補償電阻、防護網、卡環等部件組成，因為其工作環境比較惡劣，所以需要防護網防護塞等部件進行保護。

1.4 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的內部電路

如圖2所示5NR-FE發動機空氣流量計內部由三極管、惠斯頓電橋、放大器等部件組成，當沒有空氣流通時電橋處于平衡狀態，熱線與冷線溫度相差保持100℃。而當發動機啟動后開始吸入空氣時，熱線會因為吸入的空氣帶走熱量降溫，此時熱線的會電阻變小，惠斯頓電橋因此失去平衡，因為電阻改變而產生壓降。只要通過ECU的內部電路所輸出的電壓，即可知道惠斯頓電橋的電壓變化，再通過ECU芯片的固定算法，可以算得進入發動機新鮮空氣的流量。[2]

1.5 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的端子設計

5NR-FE發動機選用熱線式空氣流量傳感器，在傳感器連接端有5個接線端，分別為1、2、3、4、5。其中1號接線端為5NR-FE發動機進氣溫度傳感器的信號接線，2號接線端為5NR-FE發動機進氣溫度傳感器的搭鐵接線，3號接線端為5NR-FE發動機空氣流量傳感器的電源接線，4號接線端為5NR-FE發動機空氣流量傳感器的搭鐵接線，5號接線端為5NR-FE發動機空氣流量傳感器的信號接線。

1.6 豐田5NR-FE發動機空氣流量計與ECU的連接

5NR-FE發動機的空氣流量傳感器與ECU連接的端子為+B、E2G和VG，其中3和VG相連、

4和E2G相連、5和+B相連，可查詢ECU的端子圖找到其連接線，檢測時可使用萬用表蜂鳴檔檢測這些線路的通斷。

二、豐田5NR-FE發動機空氣流量計的故障現象及檢修

熱絲式空氣流量傳感器的檢修，檢測熱式空氣流量傳感器的有效方法是測量它的輸出電壓。[3]將電壓表接到傳感器的電壓輸出端，這些端口可參考廠家給出的插頭或插座說明手冊。例如博世公司生產的系列熱式空氣流量傳感器。由于它的價格較高，因此平時要注意檢查，可讀取故障碼，看傳感器是否存在故障。還要區分傳感器故障和相關電路的故障。當確定相關電路沒有故障，其他地方檢查也正常，說明確定是傳感器存在故障，再進行更換。具體故障現象有怠速不穩、排氣管冒黑煙、加速不良、行駛無力、間歇性熄火、熱車冒黑煙等故障現象。

2.1 豐田5NR-FE發動機空氣流量計的故障檢測方法

1.打到ON檔，使用解碼儀對車輛讀碼，根據故障碼按一下檢測流程對車輛進行檢測。

2.拔下空氣流量計插頭，在開關處于ON檔時，使用萬用表紅色表筆插空氣流量計端5號端子，黑色表筆插搭鐵，測量值不低于11V。若低于該值，應檢查ECU和電瓶供電。

3.關閉點火開關之后，我們可以使用萬用表的蜂鳴檔，拔開傳感器端的插頭，用紅色表筆插空氣流量計插頭端4號端子，黑色表筆插搭鐵測量折斷線的電阻，電阻不高于2Ω。若高于該值，應檢查空氣流量計的4號插頭端子-E2G的線路是否已經斷路。

4.在開關處于ON檔，未拔插頭時使用萬用表測量空氣流量計端3號端子，并同時使用吹風機對傳感器吹氣，電壓應從0.7V快速上升。若該值不符合，應更換傳感器試驗。

5. 若該值略高或者略低于正常值，則要檢查進氣道曲軸箱強制通風管、碳罐電磁閥連接處是否有漏氣。

2.2 一些豐田威馳車型的故障維修案例

1. 一臺2016款豐田威馳怠速不穩，部分負荷冒黑煙，有時換擋熄火。使用解碼儀檢測為空氣流量計故故障，但具體檢測空氣流量計電路時請況正常，更換空氣流量計故障依舊，更換電腦后冷車正常，熱車后故障依舊。在讀數據流時發現此故障在為空氣流量計信號與氧傳感器信號矛盾，實際上是由氧傳感器失準，造成誤調節，結果造成空氣流量計信號誤差，和氧傳感器無法一致的對發動機噴油進行調整。

2.一臺2015款豐田威馳5NRR-FE發動機怠速不穩、行駛無力并冒黑煙，做過一次基本設定故障排除，但幾天后又出現反檢測過程：電腦顯示空氣流量計臨時性故障，更換空氣流量計故防依舊，更換電腦故障依舊，用道通故障診斷儀，再檢測發動機數據時發現一切正常，但使用萬用表檢測空氣流量計電路，發現空氣流量計5號線電阻值偏大，正常值為0.1-1Ω， 而實際值達3.6Ω。這種故障屬于特別故障， 但是在實際維修中卻經常遇到，而且間歇性故障維修檢查起來相對困難。

3.一臺2016款威馳5NRR-FE發動機行駛中突然出現間斷性熄火， 繼而完全熄火。 但是我們對該車進行檢查時卻發現，該車能很快的打著，但是在發動機打著后，無論踩下油門或松油門就會很快的熄火，此時儀表板上的故障報等燈沒有發現閃爍或者報警。在檢查時還發現，當拔下空氣流量計接線插頭時，發動機起動后卻能正常打著并且穩定運轉，但其怠速也會不穩，并且加速不良，此時儀表盤上的故障燈能正常的閃爍報警。發現這是空氣流量計的錯誤信號，致使發動機打著后立即熄火。當拔下空氣流量計接線插頭時，由于電腦可識別此人為故障，ECU此時可以采信節氣門位置信號，以此代替空氣流量計的進氣信號，雖然不夠精準，但是可以使汽車進入自救回家的跋行狀態。在更換空氣流量計后系統正常。

三、結束語

由于熱絲式質量流量傳感器有著計量精確的優點，目前很多車輛采用這種傳感器，雖然精準，但是也會有一定的發生故障的幾率，比如回火使其表面被包裹，作為汽修人員，必須掌握診斷的思路和先進工具的使用只有這樣，才能適應新時代汽車維修人員的要求， 從而保證快速、準確地排除汽車質量流量傳感器方面的故障。

參? 考? 文? 獻

[1] 劉營營，劉紅艷.熱線式空氣流量計檢測方法的研究[J].現代制造技術與備，2018（11）：14-16

[2] 董雪梅.卡羅拉轎車空氣流量計故障的修復[J].汽車維修，2018（09）：39-40.

[3] 趙寶平.空氣流量傳感器工作原理及其檢測[J].汽車維修，2018（09）：45-48.