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热膜式空气流量计的故障诊断

摘要本文主要介绍了热膜式空气流量计的作用、结构及工作原理,阐述了热膜式空气流量计故障的诊断与检测方法,并且列举了热膜式空气流量计故障诊断案例1例。

关键词空气流量计,故障诊断,检测

1热膜式空气流量计的作用

空气流量计(MAF)用以直接测量发动机运转时吸入的空气量,并转变成电信号送给发动机ECM。

此信号用于计算所有与转速和负荷有关的功能。

2热膜式空气流量计的结构

空气流量计装在空气滤清器后面,主要由防护网、采样管、热膜电阻、温度补偿电阻和控制电路组成。

热膜电阻和温度补偿电阻安装在进气管道中,控制电路板安装在流量计下方。

进气管连接侧的防护网用于防止回火和脏物进入空气流量计。

其构造如图1所示。

图1热膜式空气流量传感器结构图

3热膜式空气流量计工作原理

热膜式空气流量计工作原理如2图所示。

热膜电阻(发热体)RH和进气温度计(又称温度补偿电阻)RK与精密电阻RA、电桥电阻RB共同构成惠斯登电桥。

集成电路A用于控制热膜电阻电流,使进气温度与热膜温度相差100℃。

RH和RK均置于进气通道中的取气管内。

发动机工作进气时,热膜电阻RH通电产生热量被进气空气流吸收带走,因而热膜温度下降。

空气流量越大,热膜损失的热量越多,要保持进气温度(RK的温度)与热膜温度(RH的温度)相差100℃,集成电路A将根据进气温度和空气流量的大小,加大或减小通过热膜电阻RH的电流,使两者温度差保持恒定。

当热膜电阻的电流通过精密电阻RA时,便在RA上产生电压降,此电压降随着热膜电阻通过的电流(亦即空气量)的变化而变化,这样就可以根据其输出电压U0,检测出空气流量。

怠速工况时,空气流量较小,传感器输出电压较低,大负荷时空气流量大,输出电压较高。

空气流量计向ECU提供一个0.3~4.5V的电压信号。

图2热膜式空气流量传感器电路原理图

RK—温度补偿电阻RH—热膜电阻RA—精密电阻RB—电桥电阻

4热膜式空气流量计故障诊断及检测

4.1进气系统外观检查及故障码读取

观察进气系统的真空软管无松动、老化、脱接,检查空气流量计插头无松脱情况下,用解码器进行读码,有故障码,则需检修空气流量计及其线路,如果没有故障码,则读取数据流进行分析。

4.2空气流量数据流分析

怠速时正常显示数值:

2.0~4.0g/s。

随着节气门开度增大,进气量随着增大。

有些车型当车速达到120KM/h时,进气量达60g/s。

在节气门控制部件故障引起的紧急运行状态下,发动机以高怠速运转,此时进气量显示有4.5~5.5g/s。

如果发动机控制单元识别出空气流量计有故障,则用节气门电位计的代替值显示出来。

怠速时空气流量小于2.0g/s,主要原因有:

在进气歧管和空气流量计之间有未计量空气量,或空气流量计及其线路故障。

怠速时空气流量大于4.0g/s,主要原因有:

驾驶换挡选择或发动机由于辅助设备而增加负荷,或空气流量计及其线路故障。

如果在不同工况时该参数值没有变化或与标准有很大差异,说明空气流量计有故障。

当电控单元识别出故障码时,或数据流显示异常时需要对空气流量计及其线路进行检测。

4.3空气流量计波形分析

热膜式空气流量计是一个模拟输出电压信号传感器,当空气流量增大时,输出电压也随之升高,如图3所示。

检测空气流量计电压输出信号的方法如下:

(1)检查发动机真空度应在20~80kPa范围内。

(2)关闭所有附属电气设备。

(3)起动发动机,并使其怠速运转,怠速稳定后,测量空气流量计输出电压信号(如图3波形所示)。

做加速和减速试验,应有类似图3中的波形出现。

(4)空气流量计输出电压从怠速时超过0.2V升至节气门全开时4V以上,当全减速时输出电压应比怠速时的电压稍低些。

如有差异,则空气流量计有故障。

图3热膜式空气流量计波形图

4.4空气流量计电阻及电压测试

空气流量计电路如图4所示。

(1)电源电压测试:

打开点火开关,将数字万用表调至直流20V档,红色表针置于空气流量计针脚2,黑色表针置于发动机进气歧管壳体,起动发动机时应显示12V;红色针表置于空气流量计针脚4,黑色表针置于发动机进气歧管壳体,应显示5V。

在实际检测中,拔下传感器插头,打开点火开关,测量2号端子与接地间电压,起动发动机时应显示12V。

图4空气流量计电路图

针脚1-空针脚2-12V供电针脚3-ECU内部搭铁针脚4-5V参考文献

针脚5-信号电压在怠速时5脚电压为1.4V;急加速时为2.8V。

(2)线束导通性测试:

将数字万用表设置在电阻200Ω档,找到空气流量计下面的针脚号与ECU信号测试端口针脚号,分别测试空气流量计3、4、5号针脚对应电控单元12、11、13号针脚的电阻,所有电阻都应低于1Ω。

(3)线束短路性测试:

将数字万用表分别测量各线束间的电阻,相连导线电阻应当小于1Ω,不相连导线电阻应∞为正常。

(4)信号电压测试:

分单件测试和就车测试两部分,单件测试:

取一个空气流量计组成部件,将12V点压或蓄电池电压施加在空气流量计电器插座针脚2上,将5V电压施加在空气流量计电器插座针脚4上,将数字万用表调至直流20V档,测量空气流量计插座针脚3和针脚5,应有1.5V左右电压,用吹风机从空气流量计隔栅端向空气流量计吹入冷空气或热的空气,测量空气流量计插座针脚3和针脚5,电压应瞬间上升至2.8V回落。

不能满足上述条件,可以判定空气流量计有故障。

就车测试:

起动发动机至工作温度,将数字万用表调至直流20V档,测量空气流量计针脚5的放开信号,红表针置于空气流量计针脚5,在黑表针置于空气流量计针脚3,怠速时应显示电压1.5V左右;急加速应显示2.8V变化。

若不符上述要求,在电源电压与参考电压完好的前提下,可以确定空气流量计已损坏,需要更换。

5故障案例

故障现象:

一辆帕萨特B5GSI轿车,行驶中缓慢加速时发动机工作正常,但急加速时发动机加不上油,还伴有“回火”现象。

使车辆在原地慢慢加热,发动机转速上升到4200r/min,然后回到3500r/min,继续加油,转述回升到4200r/min,然后又跌落到3500r/min,如此反复,即发动机3500~4200r/min之间“游车”。

急加油发动机反应迟缓,转速上升至4500r/min后就加不上油了,还伴有“回火”现象,感觉好像油泵供油不足或是进气系统漏气。

故障诊断:

接上燃油压力表,测量燃油系统压力正常,说明油泵工作正常。

怀疑燃油滤清器堵塞,但更换新的燃油滤清器后工作现象依旧。

检查进气系统管道,没有漏气现象。

连接X431解码器读取故障码,显示发动机有5个故障码,即:

“00561-混合气调整值超过调整极限”、“01249-1缸喷油器N30断路或短路”、“01250-2缸喷油器N31断路或短路”、“01251-3缸喷油器N32断路或短路”、“01252-4缸喷油器N33断路或短路”,均为偶发性故障。

用仪器清除故障码后再次起动发动机检测,“00561”号故障码仍然存在。

查阅资料,引起该故障的可能原因有:

(1)燃油压力过低;

(2)喷油器堵塞或失效;

(3)空气流量计G70有故障;

(4)活性碳罐电磁阀N80卡死;

(5)至三元催化转化器的排气管路堵塞。

进入发动机数据块002组,观察各传感器的数据显示(显示内容包括发动机转速、发动机负荷、喷油脉宽、空气质量流量),主要观察喷油脉宽和空气质量流量数据。

经观察,怠速时的数据正常(喷油脉宽为2.00~5.00ms,空气质量流量为2.0~4.0g/s),加速一段时间后再回到怠速转速,发现空气流量计的数据有时超过范围。

清洗喷油器和节气门。

检查火花塞和高压线,都正常;检查活性碳罐电磁阀N80及排气管道,也正常。

看来故障是由空气流量计G70引起的。

检测电源电压,及线束导通性测试均正常。

更换空气流量计,匹配节气门控制单元,故障彻底排除。

总结

空气流量计是发动机重要传感器之一,它的数值牵涉到很多其它传感器数值,一旦空气流量计产生故障,有多个参数随之变化,因此在判断空气流量计故障时,就要参考多个参数,使用多种检测方法综合判断,才能准确确定空气流量计的故障。

并且在日常维修保养工作中,应重视空气滤清器的保养,应定期清洁或更换空气滤清器,保持新的空气流进MAF。

参考文献

[1]冯渊.汽车电子控制技术[M].北京:

机械工业出版社,2011

[2]郭彬.汽车传感器与检测技术[M].北京大学出版社,2010

[3]陈家瑞.汽车构造[M].北京:

人民交通出版社,2006

[4]贺建波、贺展开.汽车传感器的检测[M].机械工业出版社,2005

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