第一节 空气流量计（MAF）波形分析

空气流量计（MAF）按结构原理可分为翼板式、热线式、卡门涡流式及电位计式等几种，按信号输出类型又分为数字式和模拟式两种。

一、翼板式空气流量计波形分析

BOSCH翼板式空气流量计（见图2-1）主要有两种：一种是随着空气流量的增加输出信号的电压升高，另一种是当空气流量加大时输出信号电压降低，这两种类型都属于模拟电压量输出。

翼板式空气流量计的核心是一个可变电阻（电位计），它与空气翼板同轴连接，当空气流动时翼板也随之开启，随着翼板的开启角度变化，可变电阻（电位计）也随之转动。

翼板式空气流量计是一个三线传感器，其中两条是参考电压的正负端，另一条是可变电阻器的滑动触点臂，它向电脑提供与翼板转动角度成正比的输出电压信号。急加速时，翼板在空气流动动压作用下，超过正常摆动角度的过量信号，这就为控制模块提供了混合气加浓的控制信号。

图2-1 翼板式空气流量计结构

这是一个非常重要的传感器，因为控制模块依据这个信号来计算发动机负荷、点火正时、废气再循环控制及发动机怠速控制和其他参数，不良的空气流量计会造成喘振和怠速不良，以及发动机性能和排放问题。

1.翼板式空气流量计波形检测

连接好波形测试设备，探针接信号输出端子，鳄鱼夹接地。

关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速运转，当怠速稳定后，检查怠速时输出信号电压。做加速和减速试验，应有类似图2-2的波形出现。将发动机转速从怠速加至节气门全开（加速时不宜太急），节气门全开后持续2s，但不要使发动机超速运转；再将发动机降至怠速运转，并保持2s；再从怠速急加速发动机至节气门全开，然后再关闭气门使发动机回至怠速；定住波形。

图2-2 旋转翼板式空气流量计实测波形分析

图2-3 旋转翼板式空气流量计信号正常波形分析

2.翼板式空气流量计波形分析说明

①正常旋转翼板式空气流量计怠速时输出电压约为1V，节气门全开时应超过4V，急减速（急抬加速踏板）时输出电压并不是非常快地从急加速电压回到怠速电压。

通常（除丰田汽车外）旋转翼板式空气流量计的输出电压都是随空气流量的增加而升高的（见图2-3）。

如果检测结果与上述要求不符，则应更换旋转翼板式空气流量计。

②波形的幅值在气流不变时应保持稳定，一定的空气流量应有相对的输出电压。当输出电压与气流不符（可以从波形图中检查出来，而发生这种情况将使发动机的工作状况明显地受到影响）时，应更换旋转翼板式空气流量计。

③若波形中有间断性的毛刺出现则说明旋转翼板式空气流量计可变电阻器的电刷有小的磨损，用波形分析方法更容易发现可变电阻器（电位计）的磨损点。

若波形中除了最高点和最低点以外，在平稳加速过程中有波形平台（电压值在某处出现停顿），则说明发动机运转时翼片有间歇性卡滞现象。

出现上述两种情况，应更换旋转翼板式空气流量计。

④出现图2-4所示的向下的毛刺，则表示流量计中有与接地短路或可变电阻器电刷有间歇性的开路故障，应更换旋转翼板式空气流量计。

⑤在急加速时波形中的小尖峰是由于翼片过量摆动造成的，控制电控单元正是根据这一点来判定加速加浓信号的，这不是故障，而是正常波形。

图2-4 旋转翼板式空气流量计信号故障波形分析

二、博世热线式空气流量计波形分析

博世热线（热膜）式空气流量计（见图2-5、图2-6）是模拟输出电压信号传感器，大多数博世热线式空气流量计在空气流量增大时，输出电压也随之升高，热线式空气流量计内部温度补偿电路比较复杂，输出电压模拟信号被送到控制模块，控制模块则根据这个信号来计算发动机负荷判定燃油供给量和点火正时等。

图2-5 热线式空气流量计

图2-6 热膜式空气流量计

1.热线式空气流量计波形检测

关闭所有附属电气设备，起动发动机，并使其怠速运转，怠速稳定后，检查怠速输出信号电压（见图2-7中左侧波形）做加速和减速试验，应有类似图2-7中的波形出现。

将发动机转速从怠速增加到节气门全开（加速过程中节气门以缓加速打开）持续2s，不宜超速；再减速回到怠速状况，持续约2s；再急加速至节气门全开，然后再回到怠速；定住波形，仔细观察空气流量计波形。

图2-7 热线式空气流量计信号实测波形

2.热线式空气流量计波形分析说明

①通常热线（热膜）式空气流量计输出信号电压范围是从怠速时超过0.2V变至节气门全开时超过4V，当急减速时输出信号电压应比怠速时的电压稍低（其波形见图2-8）。

②发动机运转时，波形的幅值看上去在不断地波动，这是正常的，因为热线式空气流量计没有任何运动部件，因此没有惯性，所以它能快速地对空气流量的变化做出反应。在加速时波形所看到的杂波实际是在低进气真空之下各缸进气口上的空气气流脉动，发动机ECU中的超级处理电路读入后会清除这些信号，所以这些脉冲没有关系。

③不同的车型输出电压将有很大的差异，在怠速时信号电压是否为0.25V也是判断空气流量计好坏的方法，另外，从可燃混合气是否正常或排气是否冒黑烟也可以判断空气流量计的好坏。

④如果信号波形与上述情况不符，或空气流量计在怠速时输出信号电压太高，而节气门全开时输出信号电压又达不到4V，则说明空气流量传感器已经损坏。

如果在车辆急加速时空气流量计输出信号电压波形上升缓慢，而在车辆急减速时空气流量计输出信号电压波形下降缓慢，则说明空气流量计的热线（热膜）脏污。

出现这些情况，均应清洁或更换热线（热膜）式空气流量计。

图2-8 热线式空气流量计信号波形分析

三、卡门涡流式空气流量计波形分析

卡门涡流式空气流量计（见图2-9）通常与空气滤清器组成一体，这种类型常用在三菱发动机系统中，它的输出方式是数字式，但它与其他的数字式输出的空气流量计不同，大多数数字式输出的空气流量计随空气流量的改变，其输出频率也将随之改变，而卡门涡流式空气流量计不仅改变频率，同时还改变脉冲宽度，通常数字式空气流量计在空气流量增大时频率也随之增加，在加速时，卡门涡流式空气流量计与其他数字式空气流量计不同之处在于它不但频率增加，同时它的脉冲宽度也改变，因为大多数卡门涡流式空气流量计有提供与空气流量对应的频率参数，所以测试卡门涡流式空气流量计时，波形图就十分有用。

图2-9 卡门涡流式流量计

1.卡门涡流式空气流量计波形检测

起动发动机，试验不同转速时的情况，把较多的时间用在测试发动机性能有问题的转速段内，看示波器；确信在任何给定的运行方式下，波形的重复性和精确性在幅值、频率、形状以及脉冲宽度等几个方面关键参数都是不相同的；确信在稳定转速的空气流量的情况下，空气流量计能产生稳定频率。

2.卡门涡流式空气流量计波形分析说明

在大多数情况下，波形的振幅应该满5V，同时也要按照一致原则看波形的正确形状，矩形脉冲的方角及垂直沿（见图2-10）。

图2-10 卡门涡流式空气流量计信号波形分析

在稳定的空气流量下流量计产生的频率也应该是稳定的，无论是什么样的值都应该是一致的。

当这种型号的空气流量计工作正常时，脉冲宽度将随加速的变化而变化，这是为了在加速加浓时，能够向控制模块提供非同步加浓及额外喷射脉冲信号。

所看到的可能的缺陷和不正确的关键参量是脉冲宽度缩短，不应该有峰尖以及圆角的产生，这些都会影响发动机性能和造成排放等问题。

四、数字式空气流量传感器信号波形分析

1.数字式空气流量传感器波形检测

将波形测试设备探针接数字式空气流量传感器信号输出端子，鳄鱼夹接地。在发动机运转时测试空气流量传感器输出信号电压波形。数字式空气流量传感器输出的信号都是频率信号，根据空气流量传感器的不同，其输出信号电压波形可以分为高频和低频两种形式，两种形式空气流量传感器的信号电压波形如图2-11所示。

图2-11 数字式空气流量传感器电压波形

2.数字式空气流量传感器波形分析说明

波形的含义及相关说明如图2-12所示。

①波形的幅值大多数应满5V，波形的形状也要一致，矩形的拐角和垂直沿的一致性要好，传感器输出信号电压波形的频率要与发动机转速和空气流量传感器的频率一致。

有些车型如通用别克汽车的波形上部左侧的拐角有轻微的圆滑过渡是正常现象，并不说明传感器损坏。

②随着空气流量的增加，传感器输出信号波形的频率也增加，流过空气流量传感器的空气越多，信号向上出现的脉冲频率也就越高。

③如果信号波形不符合上述要求，或者脉冲波形有伸长或缩短，或者有不想要的尖峰和变圆的直角等，应更换空气流量传感器。

图2-12 数字式空气流量传感器信号电压波形分析