任務(wù)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(xué)習(xí)目的：能夠?qū)?jié)氣門位置傳感器進(jìn)行故障分析，掌握傳感器的檢修技能。學(xué)習(xí)要求：1.理解傳感器的作用、結(jié)構(gòu)、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(jì)之后的進(jìn)氣管上，它包括節(jié)氣門、怠速旁通氣道、怠速控制閥（怠速調(diào)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(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上唯一由駕駛?cè)怂刂频臋C(jī)構(gòu)，通過改變節(jié)氣門開度控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。一、節(jié)氣門體2021/6/2732021/6/274作用：反映節(jié)氣門開度（負(fù)荷）的大小，判定發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、部分負(fù)荷、全負(fù)荷工況，實(shí)現(xiàn)不同的控制模式；反映節(jié)氣門變化快慢（加速、減速），實(shí)現(xiàn)加速加濃和減速減油或斷油控制。類型：開關(guān)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器滑動(dòng)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(nèi)部有兩個(gè)觸點(diǎn)——怠速開關(guān)觸點(diǎn)IDL和全負(fù)荷開關(guān)觸點(diǎn)PSW，和節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)的凸輪控制兩個(gè)觸點(diǎn)的開啟和閉合。當(dāng)節(jié)氣門處于全關(guān)閉位置時(shí)怠速觸點(diǎn)閉合，ECU判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，從而按怠速工況的要求控制噴油和點(diǎn)火；當(dāng)節(jié)氣門打開至一定角度時(shí)全負(fù)荷觸點(diǎn)閉合，ECU進(jìn)行全負(fù)荷加濃控制。1.開關(guān)式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/277怠速（節(jié)氣門關(guān)閉）部分負(fù)荷（部分開啟）全負(fù)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(guān)觸點(diǎn)開關(guān)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/278滑動(dòng)電阻式節(jié)氣門位置傳感器的設(shè)計(jì)避免了開關(guān)式節(jié)氣門傳感器只能檢測發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況和全負(fù)荷工況的弊端，這種傳感器采用滑動(dòng)電阻，可以獲得節(jié)氣門開關(guān)從全閉到全開連續(xù)變化的信號(hào)，從而更精確地判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況。2.滑動(dòng)電阻式節(jié)氣門位置傳感器2021/6/279怠速（節(jié)氣門關(guān)閉）部分負(fù)荷（部分開啟）全負(fù)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(guān)觸點(diǎn)滑動(dòng)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(dòng)式節(jié)氣門傳感器的基礎(chǔ)上加裝了一個(gè)怠速開關(guān)。怠速時(shí)怠速觸點(diǎn)閉合，輸出怠速工況信號(hào)，其他工況節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)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(diǎn))E(Earth)50.50

100

開度輸出值輸出電壓節(jié)氣門開度怠速開關(guān)觸點(diǎn)信號(hào)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(tǒng)電子油門控制系統(tǒng)（ElectronicPowerControlSystem）使發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)械結(jié)構(gòu)的連接。節(jié)氣門開度由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元按設(shè)定的程序通過內(nèi)部一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來控制，不完全取決于油門踏板位置。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)可以根據(jù)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(dòng)機(jī)在安裝了電子油門控制系統(tǒng)后，才能真正實(shí)現(xiàn)排放控制、定速巡航控制、牽引力控制、電子穩(wěn)定系統(tǒng)控制、最佳扭矩控制、最佳怠速控制等控制功能。使發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車其他控制系統(tǒng)（自動(dòng)變速箱，制動(dòng)系統(tǒng)）之間協(xié)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(gè)無觸點(diǎn)線性電位器傳感器組成。在同一基準(zhǔn)電壓下工作，基準(zhǔn)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(chǎn)生反應(yīng)加速踏板下踏量大小和變化速率的電壓信號(hào)輸入ECU。1.電子節(jié)氣門系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)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(gè)無觸點(diǎn)線性電位器傳感器組成。且由ECU提供相同的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)節(jié)氣門位置發(fā)生變化時(shí)，電位器阻值也隨之線性地改變，由此產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)輸入ECU，該電壓信號(hào)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(dòng)機(jī)一般選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)，經(jīng)過兩級(jí)齒輪減速來調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度。早期以使用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為主，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的要求，所以現(xiàn)在比較多地采用直流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)精度高、反應(yīng)靈敏、便于伺服控制。③節(jié)氣門控制電動(dòng)機(jī)2021/6/2721控制單元（ECU）是整個(gè)系統(tǒng)的核心，包括兩部分：信息處理模塊和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(hào)，經(jīng)過處理后得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應(yīng)的電壓信號(hào)發(fā)送到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路模塊接受來自信息處理模塊的信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，使節(jié)氣門達(dá)到或保持相應(yīng)的開度。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)保證電動(dòng)機(jī)能雙向轉(zhuǎn)動(dòng)。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(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號(hào)輸入節(jié)氣門控制單元。（2）經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進(jìn)行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號(hào)如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)等等，由此計(jì)算出整車所需求的全部轉(zhuǎn)矩，得到節(jié)氣門的最佳開度。（3）驅(qū)動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)使節(jié)氣門達(dá)到最佳的開度位置。（4）ECU對系統(tǒng)的功能進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)故障，將點(diǎn)亮系統(tǒng)故障指示燈，提示駕駛員系統(tǒng)有故障。同時(shí)電磁離合器被分離，節(jié)氣門不再受電動(dòng)機(jī)控制。節(jié)氣門在回位彈簧的作用下返回到一個(gè)小開度的位置，使車輛慢速開到維修地點(diǎn)。

2.電子節(jié)氣門系統(tǒng)的工作原理2021/6/2723系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：油門踏板模塊發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元EPC故障指示燈巡航開關(guān)換檔開關(guān)離合器開關(guān)制動(dòng)燈開關(guān)油門踏板電位計(jì)冗余式傳感器G79和G185節(jié)氣門開度步進(jìn)電機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元電子節(jié)氣門輸入信號(hào)輸出信號(hào)節(jié)氣門開度冗余式傳感器G187和G188控制單元根據(jù)反饋信號(hào)對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。邁騰電子油門控制系統(tǒng)舉例

電子油門控制系統(tǒng)(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(guān)F47制動(dòng)踏板開關(guān)G187節(jié)氣門位置傳感器G188節(jié)氣門位置傳感器G186步進(jìn)電機(jī)J338電子節(jié)氣門J285組合儀表K132EPC報(bào)警燈ACANBUSB車速信號(hào)C巡航信號(hào)D空調(diào)信號(hào)電子油門控制系統(tǒng)(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(gè)傳感器是為了最大程度保證可靠性，技術(shù)上稱為“冗余系統(tǒng)”。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過傳感器提供的可靠信號(hào)，來控制節(jié)氣門的開度。電位計(jì)上的起始電壓均為5V，出于安全考慮，每個(gè)傳感器都有獨(dú)立的電源、接地和信號(hào)線。輸出信號(hào)為電壓信號(hào)，5V為100％。2個(gè)傳感器為滑動(dòng)電位計(jì)形式，它們共同安裝在同一個(gè)軸上，在G185上另安裝有串聯(lián)電阻，因此G79輸出信號(hào)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(tǒng)(EPC)-電子節(jié)氣門

節(jié)氣門開度由步進(jìn)電機(jī)G186驅(qū)動(dòng)，它使節(jié)氣門在怠速位置和全開位置之間無級(jí)定位。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過罩殼內(nèi)2個(gè)傳感器G187和G188來反饋節(jié)氣門的位置信號(hào)，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(gè)傳感器來反饋節(jié)氣門位置，而且這兩個(gè)滑動(dòng)電位計(jì)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(hào)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(shè)定。電子油門控制系統(tǒng)(EPC)-其他傳感器電子油門控制系統(tǒng)的故障燈K132位于儀表板上，表面為黃色，上有“EPC”標(biāo)志。接通點(diǎn)火開關(guān)，指示燈會(huì)亮3秒。當(dāng)系統(tǒng)存在故障或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元無法對電子油門系統(tǒng)進(jìn)行控制時(shí)，則該故障燈激活，顯示電子油門系統(tǒng)進(jìn)入緊急運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩?zé)o法在最佳狀態(tài)，巡航和ESP等功能關(guān)閉，提醒駕駛者進(jìn)站維修。EPC燈由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過CANBUS到組合儀表；若燈本身故障，檢測數(shù)據(jù)總線。離合器踏板F36用于手動(dòng)變速箱的車輛。正常位置上，該開關(guān)閉合。當(dāng)離合器踏板踏下，該開關(guān)從15號(hào)線得到電源，傳送信號(hào)到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元關(guān)閉巡航控制系統(tǒng)和負(fù)載變化功能（減小點(diǎn)火提前角，進(jìn)行扭矩儲(chǔ)備）。電子油門控制系統(tǒng)(EPC)-故障和緊急運(yùn)行（1）油門踏板模塊（單傳感器故障）：在故障存儲(chǔ)器儲(chǔ)存故障，EPC燈亮；通過制動(dòng)燈開關(guān)識(shí)別怠速；巡航功能關(guān)閉；ESP功能關(guān)閉；當(dāng)油門踏板全開時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢提高；啟動(dòng)怠速識(shí)別模式。（2）油門踏板模塊（雙傳感器故障）：在故障存儲(chǔ)器儲(chǔ)存故障，EPC燈亮；發(fā)動(dòng)機(jī)在高怠速（1500轉(zhuǎn)/分）運(yùn)轉(zhuǎn)，對油門踏板信號(hào)不響應(yīng)。（3）節(jié)氣門步進(jìn)電機(jī)：在故障存儲(chǔ)器儲(chǔ)存故障，EPC燈亮；彈簧回位系統(tǒng)通過機(jī)械裝置進(jìn)入高怠速狀態(tài)；其他相關(guān)功能關(guān)閉。（4）節(jié)氣門位置傳感器(單傳感器故障)：在故障存儲(chǔ)器儲(chǔ)存故障，EPC燈亮；維持對油門踏板的響應(yīng)；關(guān)閉相關(guān)功能；用負(fù)載信號(hào)來監(jiān)控另一個(gè)傳感器。（5）節(jié)氣門位置傳感器(雙傳感器故障)：在故障存儲(chǔ)器儲(chǔ)存故障，EPC燈亮；節(jié)氣門步進(jìn)電機(jī)關(guān)閉；發(fā)動(dòng)機(jī)在高怠速（1500轉(zhuǎn)/分）運(yùn)轉(zhuǎn)，對油門踏板信號(hào)不響應(yīng)。（6）制動(dòng)踏板開關(guān)：巡航系統(tǒng)關(guān)閉；制動(dòng)控制系統(tǒng)關(guān)閉；如果同時(shí)有一個(gè)油門踏板傳感器發(fā)生故障，發(fā)動(dòng)機(jī)在高怠速運(yùn)行。電子油門控制系統(tǒng)(EPC)和發(fā)電機(jī)的匹配在MAGOTAN和PASSAT中，發(fā)電機(jī)的調(diào)壓模塊上新增加了發(fā)電機(jī)功率信號(hào)輸出線，和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元相連，稱為“DF”線。當(dāng)發(fā)電機(jī)工作時(shí)，通過輸出電壓占空比信號(hào)來對發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元反映當(dāng)前發(fā)電機(jī)的輸出功率。對發(fā)動(dòng)機(jī)而言，發(fā)電機(jī)的輸出功率也就對應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率超過額定范圍后，發(fā)動(dòng)機(jī)通過電子油門系統(tǒng)來提高轉(zhuǎn)速，以防止由于負(fù)荷過大而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)的現(xiàn)象。發(fā)電機(jī)負(fù)荷>70％，則發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高到1040轉(zhuǎn)以上。

在MAGOTAN中，發(fā)電機(jī)的調(diào)壓器上除了有DF線以外，在其左側(cè)增加了L線，和車載網(wǎng)絡(luò)控制單元相連，用來向車載網(wǎng)絡(luò)控制單元輸出發(fā)電機(jī)的負(fù)荷信號(hào)，從而控制車上在線的用電器。當(dāng)L線斷路時(shí)，儀表報(bào)警燈在點(diǎn)火鑰匙打開后，不工作，以提醒車主發(fā)電機(jī)信號(hào)線自檢不通過。發(fā)電機(jī)負(fù)載信號(hào)（用于MAGOTAN，PASSAT）發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過提高轉(zhuǎn)速來補(bǔ)償電器上對功率的消耗。通過發(fā)電機(jī)信號(hào)線輸入到控制單元，用來了解發(fā)電機(jī)的目前狀態(tài)和用電負(fù)荷.大眾集團(tuán)2000年后生產(chǎn)的車輛均配置有此負(fù)載信號(hào)線路。1.開關(guān)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器的檢修開關(guān)型節(jié)氣門位置傳感器常見的故障是觸點(diǎn)接觸不良。若怠速觸點(diǎn)接觸不良，則無怠速信號(hào)，會(huì)引起怠速不穩(wěn)或無怠速；若功率觸點(diǎn)接觸不良，則無全負(fù)荷信號(hào)，會(huì)引起加速困難。開關(guān)型節(jié)氣門位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單，只需測量其怠速觸點(diǎn)和功率觸點(diǎn)的通斷情況即可判定其好壞。怠速觸點(diǎn)在節(jié)氣門全閉時(shí)應(yīng)閉合，節(jié)氣門略打開時(shí)即斷開。四、節(jié)氣門位置傳感器的檢修2021/6/2732閉合時(shí)端子IDL與El之間的電阻應(yīng)為零，斷開時(shí)端子IDL與E1之間的電阻應(yīng)為無窮大，否則為怠速觸點(diǎn)故障。功率觸點(diǎn)在節(jié)氣門開度小于50％時(shí)應(yīng)斷開，開度超過50％時(shí)應(yīng)閉合。同樣在閉合時(shí)端子PSW與E1之間的電阻應(yīng)為零，斷開時(shí)端子PSW與E1之間的電阻應(yīng)為無窮大，否則為功率觸點(diǎn)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(zhǔn)確、可動(dòng)觸點(diǎn)與滑片電阻接觸不良等?；娮柚挡粶?zhǔn)確會(huì)使節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門開度信號(hào)不正確，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過高或過低，發(fā)動(dòng)機(jī)加速不良等故障；可動(dòng)觸點(diǎn)與滑片電阻接觸不良會(huì)使節(jié)氣門開度信號(hào)時(shí)通時(shí)斷，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)加速性能時(shí)好時(shí)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(gè)怠速觸點(diǎn)。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(diǎn)火開關(guān)，測量線束處A端子電壓，應(yīng)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(yīng)該連續(xù)變化。插上插頭，接通點(diǎn)火開關(guān)，測量B、C腳的信號(hào)電壓。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)信號(hào)電壓為0.5V，隨著節(jié)氣門緩慢打開，信號(hào)電壓應(yīng)從0.5V逐漸升高至節(jié)氣門全開時(shí)的4.5V。2021/6/2736（2）示波器檢測

把示波器的負(fù)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(dòng)機(jī)的缸體或蓄電池負(fù)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(hào)輸出端子上。測試時(shí)，打開點(diǎn)火開關(guān)，但不要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，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(guān)閉節(jié)氣門，此時(shí)傳感器應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)電阻（kΩ）標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值2021/6/2739故