BOSCHHFM5型热膜式空气流量计故障诊断.pdf

1 没有迎面气流时的温度变化线2 有迎面 气流时的温度变化线3 测量室4 热区 5 膜片6 带流量计的测量管7 进气气流 或上游气流 T 1 T2 在测量点M1和M2处 的温度 T 温差 图2热膜式空气质量流量计工作原理 汽车诊所 A U T OMOB I L EMA I N T E N A N C E 9 汽车维修2 0 0 7 7 大众公司的很多车型 捷达 桑 塔纳 帕萨特 奥迪 宝来等 都采用 B O S C HH F M 5型热膜式空气质量流 量计 这种空气流量计的电子检测元 件集成度很高 由于热膜的结构和工 作原理不同于采用电桥检测电路的 空气流量计 所以其故障诊断方法和 检修都有自身的特点 该空气流量计安装在空气滤清 器和节气门体之间 用于检测发动机 的进气量 是电控系统基本控制参数 的来源之一 也是维持发动机正常运 转的重要元件 若空气流量计出现故 障 发动机不能在最佳状态下工作 会使其动力下降 油耗增高 排放超 标 一 结构 H F M 5型热膜式空气质量流量 计连同其壳体一起插入测量管中 根 据发动机排量的不同 测量管有不同 的直径规格 覆盖的测量流量范围为 3 7 0 9 7 0 k g h 空气流量计的主要元件是测量 室 即热膜 和信号处理混合电路 如 图1所示 当空气流过测量管时 部 分空气质量流量Q M从分流测量槽上 方的入口进入 经过测量室 即热膜 的位置 再从分流测量槽下方的出 口流回到测量管 测量元件 即热膜 和信号处理 混合电路是用蒸发沉积工艺沉积在 陶瓷底板上的 体积很小 信号处理 混合电路通过插头与控制单元J 2 2 0 相连 分流测量槽的形状可使空气无 涡流地流过测量室 并经出口流回到 测量管 在强烈的进气脉动气流下还 能改善测量性能 二 工作原理 H F M 5型热膜式空气质量流量 计是热型流量计 它将空气质量流量 的变化转变成随之变化的电信号 其 工作原理如下 如图2所示 在测量室中央安装 有加热电阻 用来加热流量计的膜片 形成热区 并使其保持在一定的温 度 热区的温度可以调节 空气流过 膜片时 膜片两边的温度会改变 前 测量区电阻M1和后测量区电阻M2 与加热电阻对称设置 放在膜片的上 游和下游气流中 检测膜片上的温度 分布情况 随着温度的变化 其电阻 值也发生变化 在没有迎面气流时 膜片两边的温度变化呈斜线1 T 1 T 2 如果空气流过测量室 在温度变 化线2上均匀变化的温度线发生移 动 前测量区电阻M1被空气冷却 在 上游气流的前测量区温度曲线变陡 而在下游气流面对发动机另一侧的 电阻M2被先冷却 随后又被加热电 阻加热的空气加热 后测量区温度曲 线变化不大 在膜片上的温度分布发 生变化 使两个测量点M1和M2产生 温差 T 温差 T经过信号处理混 合电路处理后的电信号 就是与空气 流量成正比的电信号 传给空气的热量和在测量室处 的温度变化与空气的质量流量有关 温度差 与流过的空气绝对温度无 关 是空气质量流量的一个尺度 此 外它还与空气流动的方向有关 所 以 该热膜式空气质量流量计不但可 以测量空气质量流量的大小 还可以 识别空气流动的方向 流量计膜片是极薄的微机械膜 片 它对温度的变化 即流量的变化 响应很快 反应时间小于1 5 m s 在强 烈的脉动气流中测量时特别有利 测量区M1和M2的温度差 T 经集成在流量计中的信号处理电路 处理后 转换为与控制单元匹配的 0 5 V模拟电信号 模拟电信号的大 B O S C HH F M 5 型热膜式空气流量计故障诊断 广东 高德荣 1 插头2 测量管壁或空气滤清器外体 壁3 信号处理混合电路4 测量室 5 壳体6 分流测量槽7 分流空气 质量流量QM出口8 分流空气质量流 量QM入口 图1热膜式空气质量流量计结构 A U T OMOB I L EMA I N T E N A N C E 汽车诊所 1 0 汽车维修2 0 0 7 7 小与空气流量的大小成正比 利用存 储在控制单元中的流量计特性曲线 如图3所示 将测量的电压信号换 算成空气质量流量 三 故障实例分析 1 故障现象 一辆捷达王轿车 行驶里程1 9 万k m 该车的故障现象为冷车 热车 怠速都不稳 且排气管冒黑烟 油耗 高 在一修理厂更换了喷油器 火花 塞和空气滤清器 但故障未能排除 2 故障分析 根据空气流量计的工作原理 空 气流过热膜时 热膜前测量区M1的 温度改变较大 热膜后测量区M2的 温度改变较小 而空气流量计输出的 电压也会发生改变 即发动机的进气 量也随之改变 当热膜前测量区M1的温度降低 幅度大 空气流量计输出的电压信号 较高 趋向5 V 即发动机的进气量 增加 当热膜前测量区M1的温度降 低幅度小 空气流量计输出的电压信 号较低 趋向0 V 即发动机的进气 量减少 在发动机怠速时 节气门的开度 很小 进气流量小 热膜前测量区M1 的温度高 空气流量计输出的电压信 号降低 即发动机的进气量减少 当 节气门开度增大时 进气流量增大 热膜前测量区M1的温度降低 空气 流量计输出的电压信号升高 即发动 机的进气量增加 该车怠速时空气流量计的输出 电压信号较高 1 9 V 高于标准值 0 8 1 2 V 显然是空气流量计有故 障 从而导致发动机怠速不稳 根据 空气流量计的结构和工作原理 结合 故障现象分析 造成怠速时空气流量 计输出电压信号高的原因主要有两 个 一是发动机负荷大 二是发动机 控制单元接收的空气流量信号高于 实际进气流量 传感器的供电电压过 高 传感器电路故障 检查时节气门在怠速位置 车上 无辅助设备工作 测量传感器怠速时 的供电电压为1 3 4 1 3 6 V 没有超过 1 4 5 V的工作电压 因此故障不在电 源电压上 检查传感器外部电路 线 束无短路 断路现象 故障也不在外 部电路上 检查传感器内部电路 估计是热 膜前测量区的检测元件失效 前测量 区的检测元件在低温状态 但后测量 区检测元件保持高温状态 两者温差 增大 使得传感器电压信号增高 或 者是信号处理混合电路损坏 导致电 子控制单元发出增大喷油量的错误 指令 传感器内的信号处理混合电路 故障或热膜故障使空气流量计工作 失准时 在怠速时发动机的实际进 气量不多 但发动机控制单元接收 到有较大进气量的错误信号 电控 单元对喷油器作出加大喷油脉宽的 控制 导致混合气过浓 这时进气量 信号大于怠速时的需要 从而导致 混合气过浓和怠速不稳 即出现上 述故障现象 3 故障检查与排除 与混合气过浓相关的有空气供 给系统 燃油供给系统和电控系统 1 检查空气供给系统 进气管道 无堵塞 无漏气 空气滤清器为新件 2 检查点火系统 拆卸全部火花 塞 接上高压线 检查火花状况正常 但4个火花塞上都有被熏黑的痕迹 即混合气过浓 3 检查燃油供给系统 检测燃油 压力 怠速时有真空调节时实测为 2 5 0 k P a 无真空调节时为3 0 0 k P a 属 于正常 4 检查电控系统 在发动机怠速 工况下 测量氧传感器4号端子 见 图4 的输出电压 在0 2 0 8 V之间 变化 拆下氧传感器接头 故障现象 依旧 说明故障不在氧传感器 经查 发动机怠速时无额外负荷 拔下空气 流量计插头 见图5 排气管黑烟明 图3空气质量流量计特性曲线 图4氧传感器电路 1 插头2 插座 图5空气流量计安装位置 图6空气流量计电路 2 1 G 3 9 G 7 0 众所周知 汽车控制器局域网信 息传输系统有其特有的硬件和软件 配置 如果信息传输系统本身有故 障 则整个汽车控制器局域网中的一 些信息将无法传输 接收这些信息的 电控模块将无法正常工作 从而为故 障诊断带来困难 因此 装有控制器 局域网信息传输系统的车辆一旦出 现故障 维修人员应首先检测信息传 输系统是否正常 本文将详细阐述汽 车控制器局域网信息传输系统的常 见故障及产生机理 以及如何进行诊 断和排除 一般来说 汽车控制器局域网系 统的故障有三种类型 由汽车电源 系统引起的故障 汽车控制器局域 网节点故障 汽车控制器局域网链 路故障 下面通过实例进行论述 1 汽车电源系统引起的故障 1 故障产生机理 汽车控制器局域网系统的核心 部分是含有通信I C芯片的电控模 块 E C M E C M的正常工作电压 为1 0 5 1 5 0 V 如果汽车电源系统提 供的电压低于该值 就会造成E C M 出现短暂的停止工作 从而使整个汽 车控制器局域网系统出现短暂的无 法通信 这就如同在发动机未起动时 就用电脑故障诊断仪设定好要检测 的传感器界面 而当发动机起动时 故障诊断仪往往又会回到初始界面 2 故障实例分析 故障现象 一辆2 0 0 2年出厂的 上海别克轿车 行驶里程1 3 0 5万 k m 该车在行驶过程中时常出现转 速表 里程表 燃油表和水温表指示 为零的现象 故障检测 用T e c h2扫描工具 电脑故障诊断仪 读取故障代码 各 汽车控制器局域网系统的故障诊断 湖南 朱双华 A U T OMOB I L EMA I N T E N A N C E 汽车诊所 1 1 汽车维修2 0 0 7 7 显减少 判断故障在空气流量计 检 查空气流量计5号端子 见图6 的 输出电压 怠速时达1 9 V 高于0 8 1 2 V的 标 准 值 2号 端 子 电 压 为 1 3 4 1 3 6 V 4号端子电压为5 V 均 正常 经过上述检测 明确了故障点 为空气流量计 更换新的空气流量 计 故障现象随即消除 再检测空气 流量计5号端子的输出电压 怠速时 为0 9 V 在标准值范围内 空气流量 计工作正常 四 总结 H F M 5型热膜式空气质量流量 计工作不良 所造成的发动机供油故 障有两种 一是混合气过稀 二是混 合气过浓 混合气过稀 大多数是在空气流 量计使用了一段时间后 热膜前测量 区的积尘太多 散热困难 使前 后两 个检测区的温差不大 检测的信号电 压不能随进气量的增大而增高 喷油 器也不随进气量的增大而增加喷油 脉宽 导致混合气过稀 一般的处理 方法是将流量计从测量管中取出 撬 开分流测量槽的盖板 用无水酒精将 热膜清洗干净 待酒精挥发干净后 装上盖板并粘牢 这样处理后大多数 空气流量计都能恢复性能 不一定要 更换新件 混合气过浓 其故障原因有热膜 的陶瓷底板断裂 信号处理混合电路 损坏等 采用上述检查步骤 如果确 定是空气流量计的故障 基本上是不 可修复的 只能更换新件 对于H F M 5型热膜式空气流量 计故障 在无条件的情况下 可采用 上述方法进行检测 若有条件 采用 电脑检测仪器进行检测 则更为快捷 和准确 在发动机怠速时 检测空气 流量计的数据流 若显示进气流量达 4 6 g s 标准值为2 3 2 8 g s 即输出 的空气流量信号高于实际进气量 很 快就能确定故障点 作者工作单位 广州市交通高 级技工学校 图1上海别克轿车的多路传输系统 至仪表 板线路 仪表控制模块 I P C A I RB A C 警告指示 灯 红色 座椅安全 带警告 指示灯 1 2 V 点火 开关供给 座椅安全 带开