从熄火故障看空气流量的作用

从熄火故障，看空气流量计的作用曾经有一段时间，某品牌的汽车出现莫名其妙的熄火状况，这种状况很无厘头，经常在没有预兆的情况下，发动机忽然熄火，因此还导致不少危险情况的发生。经检查，发现是某批空气流量计的配件质量有问题，全面更换新的空气流量计以后，故障就消除了。那么这个空气流量计到底是个什么部件，为何对于发动机的运转起到如此决定性的作用呢？我们知道，电喷发动机是通过各种传感器获得数据来控制喷油的，其中空气流量计是汽车燃油供给系统中的一个重要的传感器。这个传感器实际上是用于感知当前的空气流量，并把数据发送给ECU处理的。它安装在进气总管内，通常位于节气门的前方。我们知道，发动机做功，主要就是点燃油气混合物，而最佳的空燃比是14.7：1，可见空气的量的大小是至关重要的，如果不知道这个量，根本就无法控制最佳喷油量，也就无从谈起最佳空燃比了。当空气流量计出现故障时，空气流量计没有感知或错误的感知当前空气流量，导致了ECU收不到空气流量数据或受到错误的数据，不能做当前进气状况进行正确的估计，所以不能进行燃油喷射或不能估算应该喷射的燃油数量。处于对发动机的保护，在这种基本数据都无法获取的情况下，ECU会停止燃油供给系统给发动机喷油，这就不难解释当空气流量计工作不正常时，发动机为什么会熄火了。下面，我们就来详细了解一下空气流量计的构造和工作原理，知道这些以后，对于其重要性，已经发生故障以后是否是因为其故障导致的，就心中有数了。常见的空气流量计有3种，量板式、热线式、涡流式。量板式空气流量计主要组成部分是一个成直角的量板和一个电位器。在没有空气进入进气管时，这个量板是关闭的。当进气管内有空气进来时，会推动量板转动一个角度，最大可以转到90度。电位器被安装在量板转动的轴上，当量板转动的时候，会带动电位器转动。电位器就是可变电阻，就好像家里的音响上的音量控制扭一样，在转动的时候，它的电阻会变化。变化的电阻自然会导致电流的变化，空气流量计中的系统会将这个信号转换成脉冲的形式传送给ECU。ECU根据这个电脉冲信息的不同来控制喷油嘴喷射燃油。当发动机怠速工作时，节气门处于关闭状态，发动机只通过怠速旁通阀进气，因此只有少量空气进入发动机。此时流过进气总管的空气流量很小，所以只能推动量板偏转很小的角度，同时电位计则输出一个微弱的电压信号给电控单元，电控单元便向喷油器输出短脉冲宽度的电脉冲，此时单位时间内喷油频率低，喷油量小。当发动机在高速大负荷运转时，节气门接近全开，吸入的空气量较多且全部流过主流道，空气推动量板偏转较大的角度，电位计则输出较强的电压信号，电控单元相应地输出长脉冲宽度的电脉冲。此时单位时间内喷油频率高，喷油量大。量板式空气流量计就是通过这个量板转角的变化，转换成电信号，最终实现精确喷油的。热线式空气流量计由一个平衡电路和一个处于电路中的热线组成。在进气道中，有一个直立的电阻线，会有一个电源将其接通，从而发出热量。当进气时，外来的空气流过热线，会使使得热线的温度下降。我们知道，金属导体的电阻是会随着温度变化的，温度高的时候电阻大，温度低的时候电阻小。那么此时，这根热线的电阻就会变小，从而获得一个空气流量的信息。反正，当进气道中的空气流量小时，热线的温度会升高，从而电阻会变大。这个一大一小的变化，是因为空气流量的变化造成的，而在这里恰好转变为了电信号。空气流量计将这个信号以脉冲的形式反馈给ECU，就达到了空气流量计的工作需求。因此电路中，电阻的变化量的大小就反映了进气流量的大小。电阻大，说明空气流量较小，电阻小，说明空气流量较大。涡流式是利用卡门涡流理论来测量空气流量的装置。在流量计进气道的正中央有一个流线形或三角形的立柱，称作涡源体。当均匀的气流流过涡源体时，在涡源体下游的气流中会产生一列不对称却十分规则的空气漩涡，即所谓卡门涡流。据卡门涡流理论，此漩涡移动的速度与空气流速成正比，即在单位时间内流过涡源体下游某点的漩涡数量与空气流速成正比。因此，通过测量单位时间内流过的漩涡数量便可计算出空气流速和流量。通常的漩涡个数测量方法是超声波检测。在涡流形成处的两端分别装上超声波发送器和超声波接收器。以上介绍了三种常见的空气流量计，其中最为普及的是量板式的空气流量计。因为其设计简单，生产成本低。那么空气流量计在汽车的燃油喷射系统中作用和地位到此怎么样呢。如果一切从简设计传感器系统，那么仅仅需要空气流量计和氧传感器就可以完成燃油喷射系统的喷射系统的闭环控制。可见空气流量计在燃油喷射控制系统中起着至关重要的作用。其中空气流量计是通过对进气量的感知来估计燃油喷射的数量。也就是说要使喷射的燃油与进入的空气的比例尽可能的接近理论空燃比。ECU控制喷油嘴喷多少油，是基于空气流量计传来的进气量的。当空气流量计工作不正常时，也就是说不能正确的反映进气量。那么必然传给ECU一个错误的信号。而ECU根据这个错误的脉冲信号进行喷油，必然导致喷油数量有误。如果喷油不足，将会导致发动机功率下降，汽车动力不足。比如在高转速下，进气阀全部打开，此时有最大的进气量。但是空气流量计传给ECU一个低频的脉冲信号。那么喷油量必定不足。汽车将不可能在维持高速行驶。相反，发动机的怠速或低速转动时，ECU受到一个高频的脉冲信号，那么喷油量必然会过多。造成了燃油的浪费，另为了燃油的不完全燃烧也尾气中有害气体更多。当空气流量计损坏时，ECU不能正确的估计喷油量，由于喷油量是根据进气多少来判断的，不容易给定一个预设值，所以ECU不能控制喷油嘴喷油，所以才会导致熄火。因此，除了前文所说的熄火，空气流量计工作不正常时，还可能导致动力不足，或者排放超标等状况，知道了空气流量计的这些原理，我们就能在发动机出现非正常表现的时候，分析是否是因为空气流量计出现了问题。