丰田5NR-FE发动机空气流量计故障诊断与检测

吴兴明

【摘要】    空气流量计一般有热线式空气流量计和热模式空气流量计两种，是电喷发动机的重要传感器之一。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元（ECU），作为决定喷油的基本信号之一，是测定吸入发动机的空气流量的传感器。本文论述了丰田5NR-FE发动机空气流量计的作用、组成、结构、工作原理、故障的检测步骤和排除方法。

【关键词】    惠斯顿电桥    电压降    万用表

引言：

丰田5NR-FE发动机装配一汽丰田的威驰等车型上。丰田5NR-FE发动机使用的是热线式空气流量计，目前这个类型的空气流量计应用广泛，大多数L型进气系统都采用了此类传感器。热线式空气流量计可以通过电阻温度的上升下降，改变电压，通过空气流量计电压信号、进气温度传感器的信号、水温传感器的信号、氧传感器的信号和发动机转速信号，即可作为汽车发动机的喷油基准信号，丰田5NR-FE发动机空气流量计的故障码主要由三个PT0100、PT0102、PT0103。

一、丰田5NR-FE发动机空气流量计

5NR-FE发动机空气流量计的作用是把进入发动机的新鲜空气量转化成电压信号，再把这个信号传输给行车电脑，而且NR-FE发动机空气流量计使用的是热线式空气流量计，这种空气流量计的特点就是反应速度快，可以在怠速和加速时精准的算出基本喷油量，行车电脑ECU即可通过这个基本喷油量加修正喷油量得出此时应该给气缸喷多少油。

1.1 丰田5NR-FE发动机空气流量计的原理

热线式空气流量计使用了惠斯顿电桥作为检测装置，当空气流过传感器时，空气会带走惠斯顿电桥上铂热线的的热量，使得惠斯顿电桥上面的铂热线电阻越来越大，电阻越来越大会使得电压降发生变化，而电压降发生的变化就是对新鲜空气的进入量的度量结果。[1]

经过电脑内存储的固定程序进行比较，计算出此时需要的喷油量，丰田5NR-FE发动机空气流量计内部还设计了一个温度补偿电阻，其阻值也会随空气温度的变化而变化，起到一个参照标准的作用，用以抵消进入发动的空气的温度不同对喷油的影响。

1.2 丰田5NR-FE发动机空气流量计的安装位置

以丰田威驰为例，5NR-FE发动机空气流量计安装在发动机的进气总管上，位于节气门之前，空滤之后，安装在较明显的位置，便于寻找维修或更换。

1.3 丰田5NR-FE发动机空气流量计的结构

空气流量计是发动机电控系统中非常重要的传感器之一，他决定了汽车发动机的喷油基本量。5NR-FE发动机空气流量计的结构由传感器密封盖、印刷电路板、接线插座、防护塞、取样管、铂金属丝、温度补偿电阻、防护网、卡环等部件组成，因为其工作环境比较恶劣，所以需要防护网防护塞等部件进行保护。

1.4 丰田5NR-FE发动机空气流量计的内部电路

如图2所示5NR-FE发动机空气流量计内部由三极管、惠斯顿电桥、放大器等部件组成，当没有空气流通时电桥处于平衡状态，热线与冷线温度相差保持100℃。而当发动机启动后开始吸入空气时，热线会因为吸入的空气带走热量降温，此时热线的会电阻变小，惠斯顿电桥因此失去平衡，因为电阻改变而产生压降。只要通过ECU的内部电路所输出的电压，即可知道惠斯顿电桥的电压变化，再通过ECU芯片的固定算法，可以算得进入发动机新鲜空气的流量。[2]

1.5 丰田5NR-FE发动机空气流量计的端子设计

5NR-FE发动机选用热线式空气流量传感器，在传感器连接端有5个接线端，分别为1、2、3、4、5。其中1号接线端为5NR-FE发动机进气温度传感器的信号接线，2号接线端为5NR-FE发动机进气温度传感器的搭铁接线，3号接线端为5NR-FE发动机空气流量传感器的电源接线，4号接线端为5NR-FE发动机空气流量传感器的搭铁接线，5号接线端为5NR-FE发动机空气流量传感器的信号接线。

1.6 丰田5NR-FE发动机空气流量计与ECU的连接

5NR-FE发动机的空气流量传感器与ECU连接的端子为+B、E2G和VG，其中3和VG相连、

4和E2G相连、5和+B相连，可查询ECU的端子图找到其连接线，检测时可使用万用表蜂鸣档检测这些线路的通断。

二、丰田5NR-FE发动机空气流量计的故障现象及检修

热丝式空气流量传感器的检修，检测热式空气流量传感器的有效方法是测量它的输出电压。[3]将电压表接到传感器的电压输出端，这些端口可参考厂家给出的插头或插座说明手册。例如博世公司生产的系列热式空气流量传感器。由于它的价格较高，因此平时要注意检查，可读取故障码，看传感器是否存在故障。还要区分传感器故障和相关电路的故障。当确定相关电路没有故障，其他地方检查也正常，说明确定是传感器存在故障，再进行更换。具体故障现象有怠速不稳、排气管冒黑烟、加速不良、行驶无力、间歇性熄火、热车冒黑烟等故障现象。

2.1 丰田5NR-FE发动机空气流量计的故障检测方法

1.打到ON档，使用解码仪对车辆读码，根据故障码按一下检测流程对车辆进行检测。

2.拔下空气流量计插头，在开关处于ON档时，使用万用表红色表笔插空气流量计端5号端子，黑色表笔插搭铁，测量值不低于11V。若低于该值，应检查ECU和电瓶供电。

3.关闭点火开关之后，我们可以使用万用表的蜂鸣档，拔開传感器端的插头，用红色表笔插空气流量计插头端4号端子，黑色表笔插搭铁测量折断线的电阻，电阻不高于2Ω。若高于该值，应检查空气流量计的4号插头端子-E2G的线路是否已经断路。

4.在开关处于ON档，未拔插头时使用万用表测量空气流量计端3号端子，并同时使用吹风机对传感器吹气，电压应从0.7V快速上升。若该值不符合，应更换传感器试验。

5. 若该值略高或者略低于正常值，则要检查进气道曲轴箱强制通风管、碳罐电磁阀连接处是否有漏气。

2.2 一些丰田威驰车型的故障维修案例

1. 一台2016款丰田威驰怠速不稳，部分负荷冒黑烟，有時换挡熄火。使用解码仪检测为空气流量计故故障，但具体检测空气流量计电路时请况正常，更换空气流量计故障依旧，更换电脑后冷车正常，热车后故障依旧。在读数据流时发现此故障在为空气流量计信号与氧传感器信号矛盾，实际上是由氧传感器失准，造成误调节，结果造成空气流量计信号误差，和氧传感器无法一致的对发动机喷油进行调整。

2.一台2015款丰田威驰5NRR-FE发动机怠速不稳、行驶无力并冒黑烟，做过一次基本设定故障排除，但几天后又出现反检测过程：电脑显示空气流量计临时性故障，更换空气流量计故防依旧，更换电脑故障依旧，用道通故障诊断仪，再检测发动机数据时发现一切正常，但使用万用表检测空气流量计电路，发现空气流量计5号线电阻值偏大，正常值为0.1-1Ω， 而实际值达3.6Ω。这种故障属于特别故障， 但是在实际维修中却经常遇到，而且间歇性故障维修检查起来相对困难。

3.一台2016款威驰5NRR-FE发动机行驶中突然出现间断性熄火， 继而完全熄火。 但是我们对该车进行检查时却发现，该车能很快的打着，但是在发动机打着后，无论踩下油门或松油门就会很快的熄火，此时仪表板上的故障报等灯没有发现闪烁或者报警。在检查时还发现，当拔下空气流量计接线插头时，发动机起动后却能正常打着并且稳定运转，但其怠速也会不稳，并且加速不良，此时仪表盘上的故障灯能正常的闪烁报警。发现这是空气流量计的错误信号，致使发动机打着后立即熄火。当拔下空气流量计接线插头时，由于电脑可识别此人为故障，ECU此时可以采信节气门位置信号，以此代替空气流量计的进气信号，虽然不够精准，但是可以使汽车进入自救回家的跋行状态。在更换空气流量计后系统正常。

三、结束语

由于热丝式质量流量传感器有着计量精确的优点，目前很多车辆采用这种传感器，虽然精准，但是也会有一定的发生故障的几率，比如回火使其表面被包裹，作为汽修人员，必须掌握诊断的思路和先进工具的使用只有这样，才能适应新时代汽车维修人员的要求， 从而保证快速、准确地排除汽车质量流量传感器方面的故障。

参  考  文  献

[1] 刘营营，刘红艳.热线式空气流量计检测方法的研究[J].现代制造技术与备，2018（11）：14-16

[2] 董雪梅.卡罗拉轿车空气流量计故障的修复[J].汽车维修，2018（09）：39-40.

[3] 赵宝平.空气流量传感器工作原理及其检测[J].汽车维修，2018（09）：45-48.