众所周知,汽车电控系统上的所有传感器是用于采集车辆在运行状态时的信息的。而空气流量传感器只是发动机电控系统主要传感器之一,用于采集发动机在工作状态下所吸入到发动机内的空气流量或质量。该传感器属有源传感器,其空气流量信号是发动机电子控制单元(ECU)控制发动机混合气浓度的主信号之一,如果进气量增大,ECU则控制喷油量也增大,反之亦然。本文将就空气流量传感器工作性能的判别及检修要领进行探讨。
1.空气流量传感器工作性能的判别
空气流量传感器故障通常分为两大类。
一类是信号超出规定的范围,表示空气流量传感器已经失效。现代电控汽车具有失效保护功能,当某个传感器的信号失效时,电子控制单元(ECU)会以一个固定的数值来代替,或者用其他传感器的信号来代替有故障的传感器信号。空气流量传感器失效后,ECU用节气门位置传感器(TPS)的信号代替之。
另一类是信号不准确(即性能漂移)。空气流量传感器信号不准确产生的危害性可能比没有信号更大。这是因为,既然信号没有超出规定的范围,发动机控制单元(ECU)会按照这一不准确的空气流量信号控制喷油量,所以往往造成混合气过稀或者过浓。如若ECU没有接收到空气流量传感器信号,ECU会利用节气门位置传感器的信号代替,发动机的怠速反而比较稳定。
利用这一特性,可以通过拔下空气流量传感器插接器来判别其性能。
如果拔下空气流量传感器插接器后,发动机故障现象没有发生变化,说明空气流量传感器已经损坏。这是因为ECU确认空气流量传感器失效后,已经采用节气门位置传感器信号代替之,此时有没有空气流量传感器的结果是一样的,所以故障现象没有变化。
如果拔下空气流量传感器插接器后,发动机故障现象有所减轻,说明空气流量传感器的性能发生漂移,信号偏值。由于空气流量传感器信号处在有效范围之内,ECU则按照失真的信号控制喷油量,引起明显的故障现象。拔下空气流量传感器的插接器后,ECU认为空气流量传感器完全失效,就改用节气门位置传感器的信号来代替,所以发动机的工作状况有所好转。
如果拔下空气流量传感器后,发动机故障现象有所恶化,说明空气流量传感器正常。这是因为在拔下插接器前,ECU按照正常的空气流量传感器信号控制喷油量。拔下插接器后,ECU改用节气门位置传感器信号控制喷油,由于后者的控制精度不如前者高,所以故障现象有所恶化。
另外,由于空气流量传感器信号是用以控制空燃比的主要依据,所以可以使用红外线尾气分析仪来测量发动机怠速工况以及2 000 r/min稳定工况时的尾气成分,如果与标准数值相差太大,则可能是空气流量传感器性能不良引起的故障。
2.空气流量传感器失常对汽车性能的影响
虽然空气流量传感器失常不至于造成发动机无法启动,但是肯定会影响发动机的动力性能,如怠速不稳、加速不良、启动困难、进气管“回火”以及排气管冒黑烟等。同时,还会引起尾气排放超标。下面来看几个案例。
(1)引起发动机加速不良
一辆帕萨特GLi轿车,行驶里程约4.5万km,将发动机加速到4 200 r/min,再踩加速踏板,发动机的转速不但不能上升反而下降。用VAG 1551故障诊断仪检测,无故障代码存储。读取发动机4 200 r/min时的数据流,发现空气流量数据流数值只能达到1.1~1.3 g/s,而且不能随着节气门的开闭而变化。更换空气流量传感器后,故障被排除。究其原因,空气流量传感器的输出信号偏差不足以让ECU纪录故障代码,但是由于空气流量传感器信号不能准确反映实际的进气量,导致ECU据此控制的喷油量偏少,所以发动机的转速不升反降。
(2)导致进气管“回火”
一辆捷达王轿车,出现发动机怠速抖动,急加速时进气管“回火”的故障现象。检查进气系统,没有发现漏气;更换燃油滤清器,清洗4个喷油器,故障依旧;检查燃油系统压力,发动机怠速和加速状态时都正常。拆下空气流量传感器的5针插接器试车,故障现象大有好转。测量空气流量传感器各端子的电阻值,正常。最后发现,空气流量传感器的热膜式电阻上粘有灰尘,用节气门清洗剂清除积尘后,故障被排除。
注:对于采用热膜式空气流量传感器的电控发动机,它以恒定的电压加在热膜(电阻)的两端,使电阻发热,其温度由电路控制。ECU根据流过热膜电阻的电流大小来判断进气量的多少,并决定喷油量,以适应发动机不同工况的需要。如果热膜上积尘,形成隔热层,当进气量变大时,其温度变化减慢,所需电流变小,ECU据此确定的喷油量也会减少,而此时的实际进气量比较大,于是导致混合气过稀,最终引起发动机怠速抖动,急加速时“回火”等故障现象。
(3)自动变速器无法升入超速挡
如果空气流量传感器对地搭铁,将造成混合汽过稀,使发动机的输出功率下降,会导致自动变速器无法升入超速挡。此时应当更换空气流量传感器。
单元与发动机控制单元通过CAN-BUS总线进行通信联络。
一方面,当节气门体脏污后,节气门的开度值增大,而实际进气量并没有增加,导致G70的信号与节气门的开度不匹配,因而记录“发动机系统中显示的空气流量传感器G70信号值过小”的故障信息。
另一方面,ASR系统实行驱动防滑控制是通过降低发动机的转速以调节发动机的输出转矩来实现的,因此故障现象虽然表现在制动系统,但是故障根源却在发动机。当节气门开度信号和空气流量传感器信号出现偏差时(节气门的开度大,而G70测出的实际进气量偏小),ABS/ASR控制单元认为发动机减少了功率输出,正在进行驱动防滑控制,于是点亮ASR指示灯。