任務三 節(jié)氣門位置傳感器檢修

節(jié)氣門位置傳感器檢修

2021/6/271學習目的：能夠對節(jié)氣門位置傳感器進行故障分析，掌握傳感器的檢修技能。學習要求：1.理解傳感器的作用、結構、原理和特性。2.掌握傳感器故障及檢修。節(jié)氣門位置傳感器檢修2021/6/272節(jié)氣門體位于空氣流量計之后的進氣管上，它包括節(jié)氣門、怠速旁通氣道、怠速控制閥（怠速調整螺釘）以及節(jié)氣門位置傳感器等。節(jié)氣門俗稱“油門”，是整個發(fā)動機上唯一由駕駛人所控制的機構，通過改變節(jié)氣門開度控制發(fā)動機的進氣量從而控制發(fā)動機的轉速。一、節(jié)氣門體2021/6/2732021/6/274作用：反映節(jié)氣門開度（負荷）的大小，判定發(fā)動機怠速、部分負荷、全負荷工況，實現不同的控制模式；反映節(jié)氣門變化快慢（加速、減速），實現加速加濃和減速減油或斷油控制。類型：開關觸點式節(jié)氣門位置傳感器滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器綜合式二、節(jié)氣門位置傳感器(TPS)2021/6/2752021/6/276其內部有兩個觸點——怠速開關觸點IDL和全負荷開關觸點PSW，和節(jié)氣門軸聯動的凸輪控制兩個觸點的開啟和閉合。當節(jié)氣門處于全關閉位置時怠速觸點閉合，ECU判定發(fā)動機處于怠速工況，從而按怠速工況的要求控制噴油和點火；當節(jié)氣門打開至一定角度時全負荷觸點閉合，ECU進行全負荷加濃控制。1.開關式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/277怠速（節(jié)氣門關閉）部分負荷（部分開啟）全負荷（節(jié)氣門全開）IDL0V（0）+B或5V（1）+B或5V（1）PSW+B或5V（1）+B或5V（1）0V（0）節(jié)氣門位置開關觸點開關觸點式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/278滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器的設計避免了開關式節(jié)氣門傳感器只能檢測發(fā)動機怠速工況和全負荷工況的弊端，這種傳感器采用滑動電阻，可以獲得節(jié)氣門開關從全閉到全開連續(xù)變化的信號，從而更精確地判斷發(fā)動機的運行工況。2.滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/279怠速（節(jié)氣門關閉）部分負荷（部分開啟）全負荷（節(jié)氣門全開）VTA0.6-0.9V0.9-3.5V3.5-4.7V節(jié)氣門位置開關觸點滑動電阻式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/2710綜合式節(jié)氣門位置傳感器是在滑動式節(jié)氣門傳感器的基礎上加裝了一個怠速開關。怠速時怠速觸點閉合，輸出怠速工況信號，其他工況節(jié)氣門位置傳感器信號電壓隨節(jié)氣門開度的增大而隨之升高。3.綜合式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/2711閉開電阻體節(jié)氣門檢測用碳刷節(jié)氣門全閉檢測用碳刷Vc(電源)V(開度輸出值)IDL(idle觸點)E(Earth)50.50

100

開度輸出值輸出電壓節(jié)氣門開度怠速開關觸點信號ON

OFF全閉全開2021/6/2712原理：

節(jié)氣門全閉全開

VTA0V5V

IDL閉合（0V）斷開（12V）

VC5VE搭鐵

2021/6/2713三、電子節(jié)氣門EPC控制系統電子油門控制系統（ElectronicPowerControlSystem）使發(fā)動機對節(jié)氣門的控制不再由拉索來操縱，油門踏板和節(jié)氣門之間無機械結構的連接。節(jié)氣門開度由發(fā)動機控制單元按設定的程序通過內部一個步進電機來控制，不完全取決于油門踏板位置。這樣做的優(yōu)點是發(fā)動機可以根據不同的情況（油門踏板位置，廢氣排放，燃油消耗，安全性等）自主地確定節(jié)氣門位置。因此，發(fā)動機在安裝了電子油門控制系統后，才能真正實現排放控制、定速巡航控制、牽引力控制、電子穩(wěn)定系統控制、最佳扭矩控制、最佳怠速控制等控制功能。使發(fā)動機和汽車其他控制系統（自動變速箱，制動系統）之間協作更完美。①加速踏板位置傳感器加速踏板位置傳感器由兩個無觸點線性電位器傳感器組成。在同一基準電壓下工作，基準電壓由ECU提供。隨著加速踏板位置的改變，電位器阻值也發(fā)生線性的變化，由此產生反應加速踏板下踏量大小和變化速率的電壓信號輸入ECU。1.電子節(jié)氣門系統的基本結構加速踏板位置傳感器2021/6/2715AcceleratorPedalArmHallICs磁鐵踏板位置傳感器分解圖2021/6/27162021/6/2717（1）測量ECM連接器端子VCPA和EPA，VCPA2和EPA2之間的電壓。電壓：4.5-5.5V。（2）測量ECM連接器端子VPA和EPA，VPA2和EPA2之間的電壓。2021/6/2718和踏板位置傳感器類似，節(jié)氣門位置傳感器也是由兩個無觸點線性電位器傳感器組成。且由ECU提供相同的基準電壓。當節(jié)氣門位置發(fā)生變化時，電位器阻值也隨之線性地改變，由此產生相應的電壓信號輸入ECU，該電壓信號反映節(jié)氣門開度大小和變化速率。②節(jié)氣門位置傳感器2021/6/2719節(jié)氣門位置傳感器2021/6/2720節(jié)氣門控制電動機一般選用步進電動機或直流電動機，經過兩級齒輪減速來調節(jié)節(jié)氣門開度。早期以使用步進電動機為主，步進電動機精度較高、能耗低、位置保持特性較好，但其高速性能較差，不能滿足節(jié)氣門較高的動態(tài)響應性能的要求，所以現在比較多地采用直流電動機，直流電動機精度高、反應靈敏、便于伺服控制。③節(jié)氣門控制電動機2021/6/2721控制單元（ECU）是整個系統的核心，包括兩部分：信息處理模塊和電動機驅動電路模塊。信息處理模塊接受來自加速踏板位置傳感器的電壓信號，經過處理后得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應的電壓信號發(fā)送到電動機驅動電路模塊。電動機驅動電路模塊接受來自信息處理模塊的信號，控制電動機轉動相應的角度，使節(jié)氣門達到或保持相應的開度。電動機驅動電路應保證電動機能雙向轉動。④控制單元（ECU）2021/6/2722（1）駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產生相應的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元。（2）經過CAN總線和整車控制單元進行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機轉速、檔位、節(jié)氣門位置、空調等等，由此計算出整車所需求的全部轉矩，得到節(jié)氣門的最佳開度。（3）驅動控制電動機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。（4）ECU對系統的功能進行監(jiān)控，如果發(fā)現故障，將點亮系統故障指示燈，提示駕駛員系統有故障。同時電磁離合器被分離，節(jié)氣門不再受電動機控制。節(jié)氣門在回位彈簧的作用下返回到一個小開度的位置，使車輛慢速開到維修地點。

2.電子節(jié)氣門系統的工作原理2021/6/2723系統結構：油門踏板模塊發(fā)動機控制單元EPC故障指示燈巡航開關換檔開關離合器開關制動燈開關油門踏板電位計冗余式傳感器G79和G185節(jié)氣門開度步進電機發(fā)動機控制單元電子節(jié)氣門輸入信號輸出信號節(jié)氣門開度冗余式傳感器G187和G188控制單元根據反饋信號對步進電機進行調整。邁騰電子油門控制系統舉例

電子油門控制系統(EPC)-總電路圖G79油門踏板傳感器G185油門踏板傳感器F36離合器踏板開關F47制動踏板開關G187節(jié)氣門位置傳感器G188節(jié)氣門位置傳感器G186步進電機J338電子節(jié)氣門J285組合儀表K132EPC報警燈ACANBUSB車速信號C巡航信號D空調信號電子油門控制系統(EPC)-油門踏板模塊油門踏板模塊是由踏板總成，踏板位置傳感器G79和G185組成。使用2個傳感器是為了最大程度保證可靠性，技術上稱為“冗余系統”。發(fā)動機控制單元通過傳感器提供的可靠信號，來控制節(jié)氣門的開度。電位計上的起始電壓均為5V，出于安全考慮，每個傳感器都有獨立的電源、接地和信號線。輸出信號為電壓信號，5V為100％。2個傳感器為滑動電位計形式，它們共同安裝在同一個軸上，在G185上另安裝有串聯電阻，因此G79輸出信號為G185的2倍，這對于可靠性和功能自測試是必須的。電子油門控制系統(EPC)-電子節(jié)氣門

節(jié)氣門開度由步進電機G186驅動，它使節(jié)氣門在怠速位置和全開位置之間無級定位。發(fā)動機控制單元通過罩殼內2個傳感器G187和G188來反饋節(jié)氣門的位置信號，來判斷對G186控制是否正確。出于可靠性的考慮，使用G187和G188兩個傳感器來反饋節(jié)氣門位置，而且這兩個滑動電位計使用共同的電源線和接地線（和油門踏板傳感器不同），其輸出電壓信號互為反向，便于自檢故障。不允許打開電子節(jié)氣門。更換節(jié)氣門后必須重新基本設定。電子油門控制系統(EPC)-其他傳感器電子油門控制系統的故障燈K132位于儀表板上，表面為黃色，上有“EPC”標志。接通點火開關，指示燈會亮3秒。當系統存在故障或發(fā)動機控制單元無法對電子油門系統進行控制時，則該故障燈激活，顯示電子油門系統進入緊急運行狀態(tài)，發(fā)動機的功率和扭矩無法在最佳狀態(tài)，巡航和ESP等功能關閉，提醒駕駛者進站維修。EPC燈由發(fā)動機控制單元通過CANBUS到組合儀表；若燈本身故障，檢測數據總線。離合器踏板F36用于手動變速箱的車輛。正常位置上，該開關閉合。當離合器踏板踏下，該開關從15號線得到電源，傳送信號到發(fā)動機控制單元。發(fā)動機控制單元關閉巡航控制系統和負載變化功能（減小點火提前角，進行扭矩儲備）。電子油門控制系統(EPC)-故障和緊急運行（1）油門踏板模塊（單傳感器故障）：在故障存儲器儲存故障，EPC燈亮；通過制動燈開關識別怠速；巡航功能關閉；ESP功能關閉；當油門踏板全開時，發(fā)動機轉速緩慢提高；啟動怠速識別模式。（2）油門踏板模塊（雙傳感器故障）：在故障存儲器儲存故障，EPC燈亮；發(fā)動機在高怠速（1500轉/分）運轉，對油門踏板信號不響應。（3）節(jié)氣門步進電機：在故障存儲器儲存故障，EPC燈亮；彈簧回位系統通過機械裝置進入高怠速狀態(tài)；其他相關功能關閉。（4）節(jié)氣門位置傳感器(單傳感器故障)：在故障存儲器儲存故障，EPC燈亮；維持對油門踏板的響應；關閉相關功能；用負載信號來監(jiān)控另一個傳感器。（5）節(jié)氣門位置傳感器(雙傳感器故障)：在故障存儲器儲存故障，EPC燈亮；節(jié)氣門步進電機關閉；發(fā)動機在高怠速（1500轉/分）運轉，對油門踏板信號不響應。（6）制動踏板開關：巡航系統關閉；制動控制系統關閉；如果同時有一個油門踏板傳感器發(fā)生故障，發(fā)動機在高怠速運行。電子油門控制系統(EPC)和發(fā)電機的匹配在MAGOTAN和PASSAT中，發(fā)電機的調壓模塊上新增加了發(fā)電機功率信號輸出線，和發(fā)動機控制單元相連，稱為“DF”線。當發(fā)電機工作時，通過輸出電壓占空比信號來對發(fā)動機控制單元反映當前發(fā)電機的輸出功率。對發(fā)動機而言，發(fā)電機的輸出功率也就對應發(fā)動機的負荷。當發(fā)電機的功率超過額定范圍后，發(fā)動機通過電子油門系統來提高轉速，以防止由于負荷過大而產生的發(fā)動機抖動的現象。發(fā)電機負荷>70％，則發(fā)動機轉速提高到1040轉以上。

在MAGOTAN中，發(fā)電機的調壓器上除了有DF線以外，在其左側增加了L線，和車載網絡控制單元相連，用來向車載網絡控制單元輸出發(fā)電機的負荷信號，從而控制車上在線的用電器。當L線斷路時，儀表報警燈在點火鑰匙打開后，不工作，以提醒車主發(fā)電機信號線自檢不通過。發(fā)電機負載信號（用于MAGOTAN，PASSAT）發(fā)動機控制單元通過提高轉速來補償電器上對功率的消耗。通過發(fā)電機信號線輸入到控制單元，用來了解發(fā)電機的目前狀態(tài)和用電負荷.大眾集團2000年后生產的車輛均配置有此負載信號線路。1.開關觸點式節(jié)氣門位置傳感器的檢修開關型節(jié)氣門位置傳感器常見的故障是觸點接觸不良。若怠速觸點接觸不良，則無怠速信號，會引起怠速不穩(wěn)或無怠速；若功率觸點接觸不良，則無全負荷信號，會引起加速困難。開關型節(jié)氣門位置傳感器結構簡單，只需測量其怠速觸點和功率觸點的通斷情況即可判定其好壞。怠速觸點在節(jié)氣門全閉時應閉合，節(jié)氣門略打開時即斷開。四、節(jié)氣門位置傳感器的檢修2021/6/2732閉合時端子IDL與El之間的電阻應為零，斷開時端子IDL與E1之間的電阻應為無窮大，否則為怠速觸點故障。功率觸點在節(jié)氣門開度小于50％時應斷開，開度超過50％時應閉合。同樣在閉合時端子PSW與E1之間的電阻應為零，斷開時端子PSW與E1之間的電阻應為無窮大，否則為功率觸點故障。2021/6/27332.線性節(jié)氣門位置傳感器的檢修線性節(jié)氣門位置傳感器的常見故障是滑片電阻值不準確、可動觸點與滑片電阻接觸不良等。滑片電阻值不準確會使節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門開度信號不正確，從而造成發(fā)動機怠速過高或過低，發(fā)動機加速不良等故障；可動觸點與滑片電阻接觸不良會使節(jié)氣門開度信號時通時斷，從而造成發(fā)動機加速性能時好時壞，一般用示波器很容易檢測這種故障。2021/6/2734

線性節(jié)氣門位置傳感器的接線有3線和4線兩種。4線的節(jié)氣門位置傳感器比3線的僅多一個怠速觸點。2021/6/2735（1）萬用表檢測

脫開節(jié)氣門位置傳感器插頭，接通點火開關，測量線束處A端子電壓，應為5V。緩慢打開節(jié)氣門，測量節(jié)氣門位置傳感器B、C腳的電阻值，應該連續(xù)變化。插上插頭，接通點火開關，測量B、C腳的信號電壓。當節(jié)氣門關閉時信號電壓為0.5V，隨著節(jié)氣門緩慢打開，信號電壓應從0.5V逐漸升高至節(jié)氣門全開時的4.5V。2021/6/2736（2）示波器檢測

把示波器的負極檢測探針連接到節(jié)氣門位置傳感器(TPS)的搭鐵線、發(fā)動機的缸體或蓄電池負極接線柱上；把示波器的正極檢測探針連接到傳感器的信號輸出端子上。測試時，打開點火開關，但不要啟動發(fā)動機，用均勻的速度慢慢打開節(jié)氣門，保持一定開度后，再以同樣的速度慢慢關閉節(jié)氣門，此時傳感器應輸出理想的波形如下圖a所示,有故障節(jié)氣門位置傳感器波形如下圖b所示。2021/6/27373線的線性節(jié)氣門位置傳感器圖2021/6/2738傳感器接腳條件標準電阻（kΩ）標準電壓(V)IDL-E2節(jié)氣門全閉≤0.50節(jié)氣門打開∞9-14VC-E23.1-7.24.5-5.5VTA-E2節(jié)氣門全閉0.34-6.300.3-0.8節(jié)氣門全開2.4-11.23.2-4.9節(jié)氣門從全閉到全開逐漸增大逐漸增大豐田2JZ－GE節(jié)氣門位置傳感器的標準值2021/6/2739故