溫云，王建，伍振銘

（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 汽車學(xué)院，江西 贛州 341000）

淺談豐田威馳節(jié)氣門位置傳感器的故障分析

溫云，王建，伍振銘

（江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 汽車學(xué)院，江西 贛州 341000）

文章論述豐田威馳因節(jié)氣門位置傳感器引起偶爾出現(xiàn)動(dòng)力不足或加速無力故障的診斷與分析，解析了節(jié)氣門位置傳感器的工作原理，并對(duì)本故障做了詳細(xì)的闡述，通過使用電子儀器進(jìn)行了故障排除與分析，希望能達(dá)到對(duì)廣大一線維修工作人員帶來幫助。

發(fā)動(dòng)機(jī)；節(jié)氣門；位置傳感器；動(dòng)力不足；加速無力

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.11.053

CLC NO.: u472 Document Code: A Article ID: 1671-7988（2016）11-143-03

引言

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，汽車上應(yīng)用電子技術(shù)越來越廣泛。節(jié)氣門傳感器就是把節(jié)氣門開度的大小轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送人ECU，ECU根據(jù)此信號(hào)判別發(fā)動(dòng)機(jī)處于不同工況（起動(dòng)、怠速、加速、減速、小負(fù)荷和大負(fù)荷等），不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)混合氣成分的不同要求發(fā)出相應(yīng)指令控制噴油量，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、舒適性等。如果節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)，將對(duì)汽車的使用性能造成一定的影響。

1、故障現(xiàn)象

一輛2008年生產(chǎn)的豐田威馳轎車，該車怠速時(shí)冷車熱車是正常，在起步后，高速行駛到一定速度時(shí)偶爾出現(xiàn)動(dòng)力不足或加速無力的現(xiàn)象，同時(shí)儀表盤上的CHECK警告燈亮。

進(jìn)廠故障檢測(cè)：打開鑰匙點(diǎn)火開關(guān)置IG檔位置，觀看儀表盤發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入自檢后無異常現(xiàn)象。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，車子怠速正常，踩下油門踏板當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2800r/min左右踩油門踏板有空踏的感覺，仿佛發(fā)動(dòng)機(jī)沒響應(yīng)，動(dòng)力感覺也不足，但繼續(xù)踩加速踏板轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速上到3000r/min左右之后一切又正常，此時(shí)儀表盤上的CHECK警告燈亮。熄火后，在打開開關(guān)至IG檔，發(fā)動(dòng)機(jī)自檢后又無異常。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，接上解碼器，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并踩下油門踏板，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)2800r/min左右后CHECK警告燈再次亮起，用解碼器調(diào)取故障碼，故障碼顯示41，其含義為節(jié)氣門位置傳感器故障。

2、節(jié)氣門位置傳感器工作原理

節(jié)氣門位置傳感器（TPS）又稱為節(jié)氣門開度傳感器或節(jié)氣門開關(guān)。其安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸保持聯(lián)動(dòng)，由駕駛員通過加速踏板來操縱。節(jié)氣門位置傳感器的作用是將節(jié)氣門開度大小的狀態(tài)變?yōu)殡娦盘?hào)送入電子控制器ECU。電子控制器ECU根據(jù)節(jié)氣門開度大小，獲得發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息（怠速、部分負(fù)荷、全負(fù)荷）和節(jié)氣門開啟的快慢程度及加速、減速信息。ECU以此作為判斷發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行工況的依據(jù)，從而確定最佳噴油器的噴油時(shí)間和點(diǎn)火提前角[1]。

本車采用的是復(fù)合式節(jié)氣門位置傳感器。這種節(jié)氣門位置傳感器包括滑線電阻式傳感器和怠速觸點(diǎn)兩個(gè)部分，主要由滑線電阻、滑動(dòng)觸點(diǎn)、節(jié)氣門軸、怠速觸點(diǎn)及傳感器殼體等組成。其滑線電阻制作在傳感器底板上，一端由ECU提供5V工作電源（VC腳），另一端通過ECU搭鐵；滑線電阻的滑臂與信號(hào)輸出端子VTA相連，并隨節(jié)氣門軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)；怠速觸點(diǎn)的一端由ECU提供5V（或12V）的信號(hào)參考電壓（IDL端子），另一端也通過ECU搭鐵。

當(dāng)節(jié)氣門開度大于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)將斷開，輸出端IDL則輸出高電平(5 v)；當(dāng)節(jié)氣門開度或關(guān)閉小于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)將閉合，其輸出端IDL則輸出低電平(0 V)。當(dāng)節(jié)氣門開度發(fā)生變化時(shí)，可變電阻的滑臂便隨著節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臂上的觸點(diǎn)在鍍膜電阻上也隨之滑動(dòng)，傳感器的輸出端子VTA與E2之間的信號(hào)電壓也將隨之發(fā)生變化，節(jié)氣門開度越大，輸出電壓越高。傳感器輸出的線性信號(hào)經(jīng)過A／D轉(zhuǎn)換后再輸入ECU。

3、故障診斷

此車是由節(jié)氣門位置傳感器所引起，通過對(duì)氣門位置傳感器工作原理及圖形可以對(duì)節(jié)進(jìn)行如下檢測(cè)：

3.1用汽車萬用表就車檢查端子間的導(dǎo)通性

（1）關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下節(jié)氣門位置傳感器導(dǎo)線連接器，用萬用表的電阻擋分別檢查導(dǎo)線連接器上IDL、VTA、VC觸點(diǎn)與E2的導(dǎo)通情況，如表1所示。

表1　各節(jié)點(diǎn)位置電阻值

（2）插好節(jié)氣門位置傳感器的導(dǎo)線連接器，將點(diǎn)火開關(guān)置IG位置，用萬用表電壓檔檢測(cè)IDL-E2、VC-E2、VTA-E2間的電壓值如表2所示。

表2　各節(jié)點(diǎn)位置電壓值

由上述數(shù)據(jù)說明線路連接也是好的。查閱維修手冊(cè)，這些數(shù)據(jù)都在正常范圍內(nèi)，由此說明該節(jié)氣門是好的沒有異常。但是經(jīng)過反復(fù)試車，讀出的故障還是節(jié)氣門位置傳感器故障。

3.2用解碼進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析

為了解決此故障，采用解碼器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，連接解碼器診斷接口，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)分析。緩慢踩下油門踏板，解碼器上顯示的電壓隨著轉(zhuǎn)速的增加而上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到2800r/min左右發(fā)現(xiàn)解碼器上突然顯示電壓為0V，繼續(xù)加油電壓又上升到正常范圍，反復(fù)試驗(yàn)出現(xiàn)同樣問題。估計(jì)是節(jié)氣門位子傳感器在某處出現(xiàn)斷路。由于滑動(dòng)電阻器經(jīng)常使用摩擦容易磨損，線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器就利用觸點(diǎn)在電阻體上的滑動(dòng)來改變電阻值，其前1/8至1/3的碳膜通常首先磨損，而在前1/4節(jié)氣門開度中，這是在駕駛中最常用到傳感器碳膜的部分。

為了進(jìn)一步準(zhǔn)確的判斷故障點(diǎn)所在位置，接下來采取調(diào)取波形進(jìn)行分析。關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，連接好解碼器診斷接口，探針接傳感器信號(hào)輸出端子，鱷魚夾搭鐵。打開點(diǎn)火開關(guān)，進(jìn)入KT600主界面，在主界面選擇示波器分析儀，按確定進(jìn)入通用示波器界面進(jìn)行操作。此時(shí)慢慢地讓節(jié)氣門從關(guān)閉位置到全開位置，并重新返回至節(jié)氣門關(guān)閉位置。如此地反復(fù)這個(gè)過程幾次，在解碼器上的波形如圖1所示鋪開在顯示屏上。

圖1　節(jié)氣門傳感器故障波形圖

查閱車型規(guī)范手冊(cè)，以得到精確的電壓范圍，通常傳感器的電壓應(yīng)從怠速時(shí)的低于1V到節(jié)氣門全開時(shí)的低于5V。波形上不應(yīng)有任何斷裂、對(duì)地尖峰或大跌落。正常波形如圖2所示。

圖2　節(jié)氣門正常波形圖

4、故障分析與排除

從波形圖可知節(jié)氣門位置傳感器在1/4處出現(xiàn)斷點(diǎn)，導(dǎo)致在此點(diǎn)時(shí)電壓直接降到0V的斷路現(xiàn)象，說明在該處的碳膜磨損嚴(yán)重。車子在2800r/min左右時(shí)，節(jié)氣門剛好處于該點(diǎn)處無法接通，輸入ECU的電壓信號(hào)突然變?yōu)?V。引起了車子在某一時(shí)速時(shí)出現(xiàn)踩油門踏板時(shí)有空踩現(xiàn)象或感覺車子無力，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)儀表盤上CHECK警告燈出現(xiàn)偶發(fā)亮燈。

更換新的節(jié)氣門位置傳感器，找一合適的路段對(duì)該車進(jìn)行試車，轉(zhuǎn)速2800r/min左右時(shí)未出現(xiàn)車子無力和空踩油門踏板的現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)儀表盤上CHECK警告燈也未亮起，故障消除。

5、總結(jié)與展望

節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng)或線路不良均可造成負(fù)荷信號(hào)失準(zhǔn)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元未接收到正確的節(jié)氣門負(fù)荷信號(hào)，就不能準(zhǔn)保證最佳的空燃比，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率輸出，使車輛行駛時(shí)出現(xiàn)加速不良，最高車速下降等故障現(xiàn)象。本文就是由于碳膜磨損導(dǎo)致車子到一定速度加速無力。此故障其實(shí)用車用萬用表是可以檢測(cè)出來的，由于檢查時(shí)只測(cè)了其通斷和導(dǎo)通，沒有全程滑動(dòng)測(cè)量，所以導(dǎo)致檢測(cè)多出現(xiàn)了一些程序。通過解碼器的數(shù)據(jù)流基本上能確定是節(jié)氣門位置某段磨損出現(xiàn)斷路所導(dǎo)致的，為了進(jìn)一步準(zhǔn)確確定其位置所在，調(diào)出其波形判斷在1/4處，后拆開換下的節(jié)氣門位置傳感器查看其磨損位置，與波形故障點(diǎn)基本吻合。所以說維修除了要有一定知識(shí)和能力外，細(xì)心也是比較重要的。

[1]王飛. 摩托車霍爾效應(yīng)節(jié)氣門位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器研發(fā)[D].天津:天津大. 2010:5.

[2]譚本忠. 汽車波形與數(shù)據(jù)流分析[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008:2.

Fault Analysis of Throttle Position Sensor

Wen Yun, Wang Jian, Wu Zhenming
（Automotive Institute, Jiangxi College of Applied Technology, Jiangxi Ganzhou 341000）

This paper aims to diagnose and analyze the Toyota Vios’s fault of lack of power occasionally or acceleration weakness caused by the throttle position sensor. It analyzes the working principle of the throttle position sensor and elaborates the fault. The fault was analyzed and removed using the electronic equipment. It is hoped that this could be useful to the majority of first-line maintenance staff.

Engine; Throttle Position Sensor; Underpowered; Acceleration Weakness

u472 文獻(xiàn)表示碼：A

1671-7988（2016）11-143-03

溫云（1985-），男，工程師，高級(jí)技師，教師，主要從事汽車檢測(cè)與維修相關(guān)領(lǐng)域的研究。