一、電路接地

    在汽車電子及電器系統(tǒng)中，蓄電池負(fù)極電纜，通過金屬車身或懸架作為接地線，承擔(dān)了用電設(shè)備的電流回路作用，并且保證了用電設(shè)備電源相對于一個共同的參考點有正極12V電壓。豐田汽車發(fā)動機電子控制單元（ECU）就包含以下三種基本接地電路，如圖1所示。E1端子是發(fā)動機ECU接地端子，通常與發(fā)動機進(jìn)氣室相連；E2和E21端子是傳感器接地端子，與ECU內(nèi)部電路中的E1相連，使得傳感器與發(fā)動機ECU接地電位值相同，以防止傳感器探測電壓值的誤差；E01和E02端子是執(zhí)行器接地端子，用于噴油器、怠速閥、空燃比傳感器加熱器等接地，并與E1端子一樣，連接在發(fā)動機進(jìn)氣室上。如果這些接地電路中有接觸電阻時，就會在動力提供和信息發(fā)送回路中形成電壓降，造成執(zhí)行器不能正常工作或者傳感器信號錯誤。

    二、豐田皇冠空氣流量計工作原理

    常用空氣流量計可分為體積型空氣流量計和質(zhì)量型空氣流量計兩種類型。體積型空氣流量計有翼板式和卡爾曼渦流式，這種空氣流量計其測量結(jié)果需要發(fā)動機ECU進(jìn)行大氣壓力和溫度的補償，才能得到進(jìn)氣質(zhì)量，因而影響到測量精度。所以目前大多數(shù)電噴發(fā)動機都采用質(zhì)量型的式或熱膜式空氣流量計（LH型）。

    豐田皇冠轎車采用的就是式空氣流量計，如圖2所示。式空氣流量計是利用熱耗散原理制成，其結(jié)構(gòu)簡單，沒有機械轉(zhuǎn)動零件，使用耐久。傳感器用一根鉑絲作為電阻（以下簡稱）和檢測環(huán)境溫度的熱敏電阻，安裝在進(jìn)氣道檢測區(qū)域中。通電后產(chǎn)生熱量，氣流通過時，的熱量被冷卻，控制上的電流，可以保持上的溫度恒定。這樣控制電流與進(jìn)氣量有著相應(yīng)的比例關(guān)系，即氣流可以改變空氣流量計的輸出電壓，如圖3所示。式空氣流量計內(nèi)部電路，如圖4所示，電阻Rh接入橋式電路，根據(jù)橋式電路的特性，當(dāng)對角線的電阻（Ra+R3）•R1=Rh•R2時，A點和B點電位相等。當(dāng)（Rh）被流過的空氣冷卻，的正溫度系數(shù)特性使電阻值變小，導(dǎo)致A、B兩點產(chǎn)生電位差，運算放大器檢測到電位差就接通功率晶體管，增加（Rh）上的電流，這樣（Rh）溫度上升，電阻值變大，直到A、B兩點電位恢復(fù)相等。進(jìn)氣量與B點輸出電壓的關(guān)系是：進(jìn)氣量變大，電阻（Rh）阻值變小，流過Rh的電流變大，B點輸出電壓變大。在電橋電路中用熱敏電阻Ra（環(huán)境溫度電阻）作為一個電橋臂，作用是Ra和Rh的溫度保持在比進(jìn)氣溫度更高的恒定溫度上，而且即使進(jìn)氣溫度變化，也能的測量出進(jìn)氣質(zhì)量，所以發(fā)動機ECU就沒有必要為了進(jìn)氣溫度變化來校正噴油脈寬時間。另外在高海拔地區(qū)，空氣密度較小，與海平面處相同體積的氣流冷卻能力相比較，其冷卻能力變小，結(jié)果是的冷卻量也降低。測量到的進(jìn)氣質(zhì)量也隨之減少，因此不需要采用海拔高度補償。

    三、接地故障分析

    下面用一例豐田皇冠空氣流量計接地電路故障的分析來證明接地電路和空氣流量計的重要性。

    1.故障現(xiàn)象

    一輛2008年產(chǎn)豐田皇冠轎車，裝備5GR2.5LV型發(fā)動機，行駛里程8萬km。車主報修車輛行駛中發(fā)動機故障指示燈點亮。

    2.故障診斷

    啟動發(fā)動機，儀表板上的發(fā)動機故障指示燈和車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)故障指示燈（VSC）都一直點亮。用IT-Ⅱ診斷儀進(jìn)入發(fā)動機電控系統(tǒng)，讀取故障碼（DTC）為P0172（系統(tǒng)狀態(tài)過濃（1列））和P0175（系統(tǒng)狀態(tài)過濃（2列））。兩個故障碼的檢測條件是發(fā)動機暖機且空燃比反饋穩(wěn)定時，如果發(fā)動機和ECU檢測到連續(xù)兩次行駛工況周期內(nèi)，1列汽缸和2列汽缸燃油修正誤差嚴(yán)重偏濃，就會點亮故障指示燈，儲存DTC和故障定格數(shù)據(jù)。

    為了驗證故障是否確實存在，用IT-Ⅱ診斷儀清除DTC，將發(fā)動機ECU從正常模式切換到檢測模式（檢測模式可以方便重現(xiàn)故障），并選擇合適的道路進(jìn)行試車。首先發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)2min，然后控制車速在60~120km/h，發(fā)動機轉(zhuǎn)速1400~3200r/min，行駛3~5min，松開加速踏板，發(fā)動機轉(zhuǎn)速回到怠速狀態(tài)，故障指示燈又亮了。檢測到的數(shù)據(jù)流定格數(shù)據(jù)如表1所示。

    由表1可以看出，左右兩列汽缸在發(fā)動機怠速狀態(tài)下，進(jìn)氣量偏大，ECU計算負(fù)荷增加，燃油噴射脈寬時間延長，點火正時推遲，混合汽空燃比過濃，ECU做大幅度減油修正，數(shù)據(jù)顯示與DTC內(nèi)容一致。針對會影響1列和2列汽缸混合汽同時過濃的故障現(xiàn)象，分析可疑原因后，作如下檢查：

    1.為了判斷空燃比傳感器（A/FS）和后氧傳感器（O₂S）信號反饋的正確性，在動機轉(zhuǎn)速提升到1000r/min時，拔掉一根節(jié)氣門后方的真空管，讓發(fā)動機多一些旁路進(jìn)氣量，結(jié)果兩列汽缸燃油長短效修正值有很大下降，混合汽呈現(xiàn)向稀狀態(tài)趨勢，這說明A/FS和后O2S反饋正常，ECU計算燃油修正值正確。

    2.水溫傳感器檢查，用紅外線測溫儀檢測發(fā)動機冷卻液實際溫度與IT-Ⅱ診斷儀顯示的冷卻液溫度相符合。

    3.燃油壓力檢測，發(fā)動機怠速時燃油壓力為320kPa（標(biāo)準(zhǔn)為301~347kPa），轉(zhuǎn)速升高，壓力沒有變化。

    4.空氣流量檢查，2.5L發(fā)動機正常怠速時的空氣流量大約在2.5~3.0g/s，燃油噴射脈寬時間在2.17ms，但從故障定格數(shù)據(jù)來看，發(fā)動機ECU接收到的空氣流量計信號是7.35g/s（接近2000r/min時的進(jìn)氣量），而轉(zhuǎn)速信號卻只有664r/min，以此計算出發(fā)動機負(fù)荷，增加了基本噴油脈寬時間，導(dǎo)致了混合汽過濃，燃油修正總值超過正常zui大修正閥值，所以故障指示燈點亮，儲存系統(tǒng)狀態(tài)過濃的DTC。而且從發(fā)動機運行數(shù)中還反映出，發(fā)動機怠速和高速時的燃油修正值基本相同，這是空氣流量計故障的一個特點?？諝饬髁坑嫻收嫌袃蓚€方面，即空氣流量計內(nèi)部電路故障和空氣流量計外部線路故障。

    根據(jù)空氣流量計工作原理和故障數(shù)據(jù)分析，對照線路圖（見圖5），決定先檢查空氣流量計外圍電路，讓發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)，測量發(fā)動機ECU處的空氣流量信號輸入端子（VG）和接地端子（E2G）的電壓為1.4V（標(biāo)準(zhǔn)怠速時應(yīng)在1.18~1.25V），說明空氣流量信號確實比標(biāo)準(zhǔn)偏大。接著斷開電池負(fù)極，測量發(fā)動機ECU的D5線束接插件27號（VG）端子與空氣流量計信號輸出3號端子間的電阻值小于0.5Ω，再測量發(fā)動機ECU的D5線束接插件26號（E2G）端子與空氣流量計信號接地2號端子間的電阻值有1.5Ω，并且拉動此電線時，出現(xiàn)電阻值忽大忽小變化現(xiàn)象，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)電線中間用膠布裹住，剝開膠布發(fā)現(xiàn)電線是斷裂后被重新接上的，但沒有焊接，造成接頭處有接觸電阻，電阻值隨著發(fā)動機運轉(zhuǎn)振動和溫度變化而增大，這樣等于在發(fā)動機ECU空氣流量計信號輸入接地回路中串聯(lián)了一個額外的電阻（R），使空氣流量計信號電壓變高，造成ECU認(rèn)為是進(jìn)氣量大的錯誤信息判斷。

    3.故障排除

    故障原因找到，把斷裂的電線接頭重新焊接牢固，再查看發(fā)動機運行數(shù)據(jù)流，怠速時的MAF降為2.8m/s，計算負(fù)荷為15%，長短效燃油修正恢復(fù)到±5%之內(nèi)，模擬試車，故障未再出現(xiàn)。zui后見到車主，經(jīng)詢問得知，原來該車曾發(fā)生過碰撞事故，在其他修理廠修復(fù)過發(fā)動機線束，估計是線束處理不當(dāng)才出現(xiàn)了此問題。

    四、總結(jié)

    現(xiàn)代車載傳感器輸出一般都用5號電壓，如果在傳感器輸出端或接地端線路中有接觸電阻，會使輸出電壓偏低或偏高。計算機接收到的信號偏移，可能會報出與傳感器無關(guān)的DTC，而且采用多路計算機通信系統(tǒng)后，傳感器信息共享，還會出現(xiàn)與故障無關(guān)的系統(tǒng)報警，如VSC故障指示燈點亮，該案例就是一個典型的傳感器接地電路故障。所以遇到此類故障修理，一定要了解DTC的產(chǎn)生條件，分析系
統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，掌握相關(guān)傳感器工作原理，再進(jìn)行故障診斷和檢測。并且要重視對傳感器外圍線路的檢查，傳感器輸出端的電壓差應(yīng)與計算機輸入端的電壓差相同，保證線路電阻值小于0.5Ω。

    另外要說的是，分析系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)時，關(guān)鍵是要調(diào)出與系統(tǒng)運行工況相關(guān)的重要數(shù)據(jù)組和標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)對比（數(shù)據(jù)可以通過新車采集），從而發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生時的數(shù)據(jù)變化，這樣有助于診斷的準(zhǔn)確性，如圖6、圖7所示。

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