- 汽車發動機維修技能與技巧點撥
- 劉春暉主編
- 17048字
- 2021-08-12 17:35:25
第四節 位置傳感器
一、怎樣檢測2011款捷達曲軸位置傳感器
(1)結構原理 2011款捷達轎車的電磁感應式曲軸位置傳感器G28安裝在氣缸體左側、發動機后端靠近飛輪處,傳感器用螺釘固定在發動機缸體上,如圖1-33所示。信號轉子為齒盤式,齒數為60-2齒,即在原來為60齒的圓周上,切掉兩個齒,形成在其圓周上均勻間隔的58個凸齒、57個小齒缺和1個大齒缺其,結構如圖1-34所示,曲軸位置傳感器的輸出波形如圖1-35所示。
(2)檢測 2011款捷達電磁感應式曲軸位置傳感器G28的相關電路如圖1-36所示。端子T3i/2與ECU的T80/64端子相連;端子T3i/3與ECU的T80/53端子相連;端子T3i/1為屏蔽線端子在發動機線束內的搭鐵連接。G28傳感器的檢測方法如下。

圖1-33 2011款捷達曲軸位置傳感器的安裝位置

圖1-34 2011款捷達轎車曲軸位置傳感器的結構
1—缸體 2—傳感器磁頭 3—信號轉子 4—大齒缺(輸出曲軸位置基準標記)

圖1-35 曲軸位置傳感器的輸出波形
1—曲軸位置傳感器 2—正常齒波形 3—缺齒波形
1)故障征兆檢測。在發動機運行中,當曲軸位置傳感器出現故障時,會導致信號中斷,發動機不能起動或在運行時立即熄火,這時ECU可以診斷到故障并進行故障碼存儲。
2)曲軸位置傳感器的電阻檢查。關閉點火開關,拔下傳感器插接器插頭,檢測傳感器上3和2端子間的電阻,應為450~1000Ω。若電阻為無窮大,則說明信號線圈存在斷路,應更換傳感器。檢查傳感器上端子T3i/3或端子T3i/2與屏蔽線端子T3i/1之間的電阻,電阻值應為無窮大,如果電阻值不是無窮大,則應更換傳感器。
3)信號轉子與磁頭間的間隙檢查。用塞尺檢查信號轉子與磁頭間的間隙,該間隙的標準值為0.2~0.5mm,若該值不在標準值范圍內時,則需進行調整。
4)輸出電壓測量。用萬用表的交流電壓檔,在線路正常連接、發動機運轉時測量端子T3i/3與端子T3i/2間的電壓,該電壓值在0.2~2V范圍內波動。

圖1-36 2011款捷達曲軸位置傳感器G28電路
5)檢查傳感器與ECU之間的連接線束。分別檢查T3i/2與ECU T80/64端子、T3i/3與ECU T80/53端子、T3i/1端子與發動機線束內電源線間的電阻值,應不超過1.5Ω。如果電阻值為無窮大,則說明存在導線斷路或接觸不良,需進行維修。
技巧點撥 曲軸位置傳感器工作的好壞,將直接影響發動機的起動性能,是導致汽油發動機不能正常起動的原因之一,只有準確檢測、判斷曲軸位置傳感器的故障,才能盡快排除發動機系統故障。
二、怎樣檢測2006款凱美瑞曲軸位置傳感器
2006款凱美瑞采用的電磁感應式曲軸位置傳感器安裝在曲軸正時護罩內,曲軸的正時轉子由34個齒組成,帶有2個齒缺。曲軸位置傳感器每10°輸出一個曲軸旋轉信號,齒缺用于確定上止點,曲軸位置傳感器安裝位置如圖1-37所示,其檢測方法如下。
1)曲軸位置傳感器電阻檢測。關閉點火開關,拔下傳感器插接器插頭,檢查傳感器上端子122和端子121間的電阻,20℃時應為1850~2450Ω。若電阻為無窮大,則說明信號線圈存在斷路,應更換傳感器,電路如圖1-38所示。

圖1-37 曲軸位置傳感器的安裝位置
2)屏蔽線電阻檢測。檢查傳感器上端子122或端子121端子與屏蔽線端子C之間的電阻,電阻值應為無窮大,如果電阻值不是無窮大,則應更換傳感器。
技巧點撥 汽車曲軸位置傳感器工作性能的好壞,直接影響發動機的起動性能,曲軸位置傳感器故障是導致發動機不能起動的原因之一。
三、怎樣檢測別克轎車曲軸位置(24X)傳感器
別克轎車的曲軸位置(24X)傳感器為3導線觸發葉片霍爾式傳感器,位于發動機右側,曲軸端部,如圖1-39所示。曲軸位置(24X)傳感器主要由葉輪和信號發生器組成。信號發生器用螺栓連接在正時鏈蓋前端,葉輪安裝于曲軸配重后部。葉輪上均布有24個葉片和窗口,曲軸每轉一圈,傳感器產生24個脈沖信號。24X參考信號直接送給PCM,用于改善發動機的怠速下點火控制。在1200r/min的發動機轉速下,PCM采用24X參考信號計算發動機轉速和曲軸位置。PCM連續監視24X參考電路上的脈沖數,并將24X參考脈沖數,與正在接收的3X參考脈沖數和凸輪軸信號脈沖數進行對比。如果PCM接收的24X參考電路脈沖數不正確,將設置DTC P0336,且PCM將利用3X參考信號電路控制燃油和點火。發動機將繼續起動并僅采用3X參考信號和凸輪位置信號運行。

圖1-38 傳感器與ECU電路圖

圖1-39 曲軸位置(24X)傳感器的安裝位置
1—曲軸位置(CKP)傳感器 2—發動機正時鏈條蓋 3—裝配托架 4—緊固螺栓
曲軸位置傳感器與PCM的連接電路如圖1-40所示。曲軸位置(24X)傳感器的插頭端子如圖1-41所示。其中A端子為電源線,B端子為信號線,C端子為搭鐵線。曲軸位置(24X)傳感器的檢測方法如下。
1)檢測傳感器的輸出信號。關閉點火開關,在曲軸位置傳感器的信號線路上串接一個無源試燈(或發光二極管),起動發動機,觀察燈(或發光二極管)的閃爍情況,試燈(或發光二極管)應有規律地閃爍,否則說明曲軸位置傳感器信號不良。
2)檢測傳感器的電源電壓。關閉點火開關,拔下曲軸位置傳感器的3芯插頭,打開點火開關,用萬用表電壓檔測量曲軸位置傳感器插座上A孔與搭鐵之間的電壓值,應為12V(蓄電池電壓),否則說明曲軸位置傳感器的電源線路不良。

圖1-40 曲軸位置傳感器與PCM連接電路
技巧點撥 曲軸位置(24X)傳感器,跟換檔有密切關系。但是它壞了后,用曲軸位置(7X)傳感器也能計算曲軸速度,但精度大大降低,所以換檔肯定受影響。
四、怎樣檢測別克轎車曲軸位置(7X)傳感器
(1)結構特點及控制電路 曲軸位置(7X)傳感器為雙導線型傳感器,一根為信號線,導線顏色為黃色;另一根為搭鐵線,導線顏色為紫色。曲軸位置(7X)傳感器是另外一個更靠近曲軸的霍爾效應開關。間斷環鑄在曲軸上的一個特殊輪上,上面有7個加工的切槽,其中6個槽以60°均布,第7個槽距離前一個槽為10°,其結構如圖1-42所示。當間斷環與曲軸一起旋轉時,切槽改變磁場,導致7X霍爾效應開關接地,向點火控制模塊提供3X信號電壓(3X參考信號電壓是在發動機運轉,且曲軸位置傳感器的同步脈沖被接收時,點火控制模塊將7X曲軸位置傳感器脈沖除以2得到3X參考信號)。點火控制模塊用7X傳感器的開、關信號作為曲軸位置的指示,點火控制模塊必須使用7X信號正確地控制點火線圈,其控制電路如圖1-43所示。

圖1-41 傳感器的插頭端子

圖1-42 7X曲軸位置傳感器間斷環

圖1-43 曲軸位置(7X)傳感器電路
(2)故障診斷 3X參考信號由點火控制模塊(ICM)產生,在發動機運轉且曲軸位置傳感器的同步脈沖被接收到時,點火控制模塊ICM將曲軸位置傳感器(7X)脈沖除以2得到3X參考信號。動力系統控制模塊利用3X參考信號系統計算發動機轉速高于1600r/min時的發動機轉速和曲軸位置,動力系統控制模塊也利用這些脈沖來觸發噴油脈沖。動力系統控制模塊將3X參考信號脈沖與曲軸位置(24X)傳感器信號脈沖和凸輪軸位置傳感器信號脈沖對比,如果動力系統控制模塊在3X線路中接收到的脈沖數不正確,24X參考信號脈沖數與3X參考信號脈沖數的比值不等于8,或24X參考信號脈沖數與凸輪軸位置傳感器信號脈沖數的比值等于48的情況出現10s以上,動力系統控制模塊便設置故障碼P1374,并且動力系統控制模塊利用曲軸位置(24X)傳感器和凸輪軸位置傳感器信號進行燃油和點火控制,發動機可繼續起動和運轉。
動力系統控制模塊在存儲故障碼P1374的同時,將點亮儀表板上的故障指示燈(SERVICE ENGINE SOON)。對裝備牽引力控制系統的上海別克轎車,動力系統控制模塊還將通過串行數據電路指令制動牽引力控制模塊關閉牽引力控制,同時制動牽引力控制模塊將點亮儀表板上的“TRACTION OFF(牽引力關閉)”警告燈。
技巧點撥 7X和24X曲軸位置傳感器壞了都不能著車,24X傳感器管噴油,7X傳感器管點火,哪個壞了也不能著車。24X傳感器損壞很少見,主要原因是線路老化偶爾短路,所以故障燈老亮。如果一直短路車就不著了,不噴油。7X傳感器損壞一般因為離排氣管比較近,造成線路高溫短路。一直短路也不著車了,不點火。
五、怎樣檢測三菱格蘭迪曲軸位置傳感器
三菱格蘭迪4缸發動機用曲軸位置傳感器屬于遮蔽葉片霍爾式曲軸位置傳感器,該傳感器固定安裝在曲軸前端的發動機缸體上,其位置如圖1-44所示。

圖1-44 曲軸位置傳感器的安裝位置
葉片式磁場屏蔽板安裝在曲軸帶輪后,通過花鍵與曲軸相連,并能夠隨曲軸一起運轉。該傳感器為U形設計,U形的一條臂為磁鐵,另一條臂安裝霍爾開關IC,U形的中部縫隙用于葉片旋轉時通過。三菱格蘭迪發動機用曲軸位置傳感器的葉片有3個凸起和3個缺口,葉片隨曲軸旋轉,凸起通過時磁鐵的磁通被阻擋,缺口通過時有磁力線通過霍爾開關IC。
1)槽口處于霍爾開關IC和磁鐵之間時,霍爾開關IC接受磁鐵產生的磁場,并產生霍爾電壓,霍爾電壓經放大后,作用于曲軸位置傳感器的晶體管基極,使晶體管接通,來自發動機ECU的5V基準電壓被搭鐵。因此,發動機ECU將檢測到曲軸位置傳感器輸出的0V低電位電壓(注意:其實低電位電壓并非為0V,因為晶體管導通時,根據晶體管的不同,集電極和發射極會有0.3V或0.7V的壓降)。當磁力線通過時,霍爾傳感器線路中電流流向和電壓輸出如圖1-45所示。
2)當屏蔽板的葉片將磁場與霍爾開關IC隔開時,磁場被阻斷,霍爾開關IC不能產生霍爾電壓,在曲軸位置傳感器內的晶體管不導通,來自發動機ECU的5V基準電壓與搭鐵線斷開。因此,發動機ECU將檢測到近似5V的高電位電壓。當磁力線被阻擋時,霍爾傳感器線路中電流流向和電壓輸出如圖1-46所示。

圖1-45 磁力線通過時電流流向和電壓輸出

圖1-46 磁力線被阻擋時電流流向和電壓輸出
3)連續運轉時,因為屏蔽板隨著曲軸一起旋轉,所以通過曲軸位置傳感器的輸出信號會隨著屏蔽板葉片和槽口不斷進行高電位和低電位的變換,其每分鐘的脈沖數目也會隨著曲軸的旋轉速率變化而變化。因此,通過檢測曲軸位置傳感器脈沖信號的頻率即可測得曲軸的轉速。連續運轉時,曲軸位置傳感器的脈沖信號如圖1-47所示。

圖1-47 連續運轉時曲軸位置傳感器脈沖信號波形
4)傳感器檢測:
①三菱格蘭迪轎車發動機曲軸位置傳感器插頭與發動機ECU的連接如圖1-48所示。
②工作電壓的檢測。拔掉曲軸位置傳感器插頭,打開點火開關,用萬用表的電壓檔測量線束側1端子是否有12V蓄電池電壓,如果沒有,則檢查控制繼電器的3端子與曲軸位置傳感器線束1端子的導通性。

圖1-48 曲軸位置傳感器插頭與ECU的連接電路圖
③參考電壓的檢測。點火開關置于OFF,將曲軸位置傳感器插頭斷開,然后將點火開關置于ON,檢查曲軸位置傳感器2號端子搭鐵的電壓,正常時應為4.8~5.0V。如果沒有4.8~5.0V電壓,將點火開關置于OFF,檢查曲軸位置傳感器線束的2號針腳是否與ECU的70號端子導通,如果導通,則為ECU故障。
④檢查搭鐵性能。檢查曲軸位置傳感器3號端子是否搭鐵導通,如果不導通,則檢查線束。
⑤解碼器檢測。用MUT-Ⅲ檢測,如果曲軸位置傳感器損壞,則會存儲故障碼22——曲軸位置傳感器故障。
⑥輸出信號的萬用表檢測。使用專用三通接口插頭,或在線路完好連接的情況下將曲軸位置傳感器的2號信號線引出一條測量線,與搭鐵間進行測量,使用萬用表電壓檔進行檢測,該電壓應符合表1-6所示的電壓值范圍。
表1-6 曲軸位置傳感器信號標準電壓值

⑦輸出信號的示波器檢測。霍爾式傳感器一般情況下無法檢查電阻,如能檢查也是經驗數值或對比數值,因此,最好用示波器檢查其輸出信號波形來準確判斷傳感器的好壞。使用專用三通接口插頭,或在線路完好連接的情況下,將曲軸位置傳感器的2號信號線引出一條測量線,用示波器進行測量。
技巧點撥 如果曲軸位置傳感器壞了,就確認不了曲軸的轉角了,發動機ECU收不到曲軸位置傳感器的信號,為了保護發動機就不點火、不噴油了,汽車表現出來的故障征兆就是沒有高壓電、不噴油、打不著車。
六、怎樣檢測新捷達霍爾式凸輪軸位置傳感器
新款捷達采用霍爾式凸輪軸位置傳感器(下面簡稱霍爾傳感器)用于向ECU J361提供第1缸點火位置信號,故又稱為判缸傳感器。霍爾傳感器安裝在氣缸蓋前端凸輪軸正時齒輪之后,如圖1-49所示,其電路圖如圖1-50所示。
(1)檢測霍爾傳感器的供電電壓
1)關閉點火開關。
2)拔下霍爾傳感器的3芯插頭。
3)打開點火開關,用萬用表的電壓檔測量3芯插頭的T3a/1與T3a/3兩孔之間的電壓值,約為5V。
4)用萬用表電壓檔測量T3a/2與T3a/3兩孔之間的電壓值,約為12V(蓄電池電壓)。
(2)檢測霍爾傳感器的線束導通性
1)關閉點火開關。
2)拔下ECU J361的連接插頭。
3)拔下霍爾傳感器的3芯插頭。
4)用萬用表電阻檔測量3芯插頭的T3a/1端子與ECU J361的T80/82端子之間,應導通。
5)測量3芯插頭上T3a/2端子與ECU J361的T80/60端子之間,應導通。
6)測量3芯插頭上T3a/2端子與發動機線束220內傳感器搭鐵之間,應導通。
(3)霍爾傳感器工作情況的檢測
1)關閉點火開關。
2)拔下燃油泵G6的熔絲S37號(20A)。
3)釋放燃油系統的壓力。
4)將二極管連接到傳感器T3a/1與T3a/3之間。

圖1-49 霍爾式凸輪軸位置傳感器的外形及結構
1—凸輪軸正時齒輪 2—信號轉子 3—霍爾信號發生器
5)短暫起動發動機檢測二極管,二極管應有規律地閃爍。
技巧點撥 霍爾傳感器是一個電子開關,按霍爾原理工作。霍爾傳感器隔板上有一個霍爾窗口,曲軸每轉兩周產生一個信號,根據霍爾傳感器信號和發動機轉速傳感器的點火時間信號,ECU識別出1缸點火上止點。
七、怎樣檢測大眾CC曲軸位置傳感器
越來越多的汽車采用一種新型霍爾式傳感器,普通霍爾式傳感器有3根引線,分別為電源線、信號線和搭鐵線;而大眾CC車采用的新型霍爾式曲軸位置傳感器只有2根引線,如圖1-51所示,分別為電源線和信號線。輸出信號均為方波脈沖信號,占空比范圍為30%~70%,一般為50%,如圖1-52所示,但輸出信號的高、低電壓存在差異。新型霍爾式傳感器輸出信號的高、低電壓不受速度影響,主要由ECU內部的電阻R決定,電阻R一定,高、低電壓便一定,即使轉速很低,發動機ECU仍能檢測到輸出信號電壓,這就克服了電磁式傳感器輸出信號電壓隨轉速變化而變化的缺點。下面以大眾CC車的傳感器為例,說明其檢測方法。

圖1-50 凸輪軸位置傳感器電路圖
G40—霍爾傳感器 G42—進氣溫度傳感器 G71—進氣壓力傳感器 J361—發動機控制單元 T3a/1~3芯黑色插頭連接T4g/1~4芯灰色插頭連接—發動機線束中的接地連接(傳感器接地)
—噴射裝置線束中的正極連接1
(1)傳感器的檢測 大眾CC汽車發動機曲軸位置傳感器與發動機ECU的連接電路如圖1-53所示。
1)工作電壓的檢測。拔掉曲軸位置傳感器插頭,打開點火開關,用萬用表的電壓檔測量線束T2jp/1端子與搭鐵間是否有約為5V的電壓,如果沒有,則檢查插頭端子T2jp/1與ECU T60/51的線束導通性。如果導通,則說明ECU故障。

圖1-51 新型二線霍爾式傳感器
2)檢測傳感器的輸出信號。關閉點火開關,在曲軸位置傳感器的信號線路T2jp/1和T2jp/2端子之間串接一個發光二極管,起動發動機,觀察發光二極管的閃爍情況,試燈應有規律地閃爍,否則說明曲軸位置傳感器信號不良。如二極管試燈不閃爍,則應檢查T2jp/2端子與ECU的T60/36線束的導通性。如果導通,則檢查端子T2jp/1與搭鐵之間,應有5V電壓。電壓正常則說明是傳感器故障,否則是ECU故障。

圖1-52 二線霍爾式傳感器輸出信號波形
(2)霍爾傳感器失靈的診斷方法
1)檢查霍爾傳感器線路有無斷路或短路,以及插接器端子有無腐蝕。
2)清潔霍爾傳感器頭部。
3)檢查霍爾傳感器的供電與搭鐵情況。
4)用示波器讀取波形,波形應為方波信號。

圖1-53 曲軸位置傳感器G28與ECU的連接
G28—曲軸位置傳感器 J623—發動機控制單元
5)串接一個發光二極管,起動發動機,觀察發光二極管的閃爍情況,發光二極管應有規律地閃爍,否則為曲軸位置傳感器信號不良。
技巧點撥 霍爾式轉速傳感器能夠克服電磁式傳感器輸出信號電壓幅值隨發動機轉速變化而變化,響應頻率不高,以及抗電磁波干擾能力差等缺點,因而被廣泛應用在汽車上。
八、曲軸位置傳感器的特性及檢修技巧有哪些
曲軸位置傳感器安裝在曲軸前端、凸輪軸前端、分電器內或飛輪上,用于檢測發動機轉速、活塞上止點和曲軸的轉角。因此,曲軸位置傳感器是發動機電子控制系統的最主要傳感器之一。
(1)電磁互轉換,工作原理須明白 按照工作原理的不同,曲軸位置傳感器劃分為電磁脈沖式、霍爾式和光電式等三大類。日產系列,本田系列,豐田系列等汽車多采用電磁脈沖式曲軸位置傳感器,大眾車系(桑塔納、捷達、奧迪等)大多采用霍爾式曲軸位置傳感器,而日產公司有的車型采用光電式曲軸位置傳感器。
電磁脈沖式曲軸位置傳感器又稱為可變磁阻式傳感器,它是基于變化的磁場與電流之間相互感應這一原理而工作的。這種傳感器帶有磁鐵和感應線圈(稱為“傳感頭”),與安裝在轉動部位(如曲軸、飛輪)的鐵磁質信號發生盤(俗稱“轉子”)配合工作。當帶齒的信號發生盤轉動時,轉子與傳感頭之間的磁場產生變化,于是在傳感頭的線圈內感應出交流電壓。如果信號發生盤的轉速發生變化,傳感頭輸出的信號電壓和頻率也隨之變化,這就是電磁脈沖式曲軸位置傳感器的基本工作原理。
車載自診斷(OBD-Ⅱ)系統通過曲軸位置傳感器監測曲軸轉速和轉角的變化,如果出現較大的轉速波動,則判定氣缸出現了燃燒不正常(俗稱“缺缸”)現象。如果曲軸轉速信號不能觸發電子點火器(或ECU)工作,將導致沒有點火指令,此時發動機不能起動。
(2)氣隙有要求,安裝位置應準確 首先,曲軸位置傳感器的脈沖信號發生盤的安裝位置不能弄反,必須靠近傳感頭。否則,傳感頭感知不到曲軸位置的變化,甚至發出錯誤的信號,使得發動機ECU據此確定的點火指令和噴油指令也是錯誤的,進而導致發動機無法正常運轉。
其次,電磁脈沖式曲軸位置傳感器信號發生盤的齒頂與傳感頭之間的氣隙必須符合要求,否則難以感知磁力線的變化,將造成輸出信號減弱或者無信號輸出。
有的車型曲軸位置傳感器的傳感頭固定在油底殼上,而信號發生盤安裝在曲軸上,氣缸體與油底殼之間沒有密封墊圈(依靠密封膠)。有時為防漏油,在氣缸體與油底殼之間加裝密封墊圈,可使曲軸位置傳感器氣隙達到3mm(標準為0.8~1.2mm)。曲軸位置傳感器的傳感頭與信號發生盤的氣隙過大,轉速增加時,會出現曲軸位置信號不準或者丟失,導致發動機加速不良甚至無法起動等不良后果。
注意:裝配位于飛輪上的曲軸位置傳感器,應當在組裝完大飛輪和變矩器以后,再安裝曲軸位置傳感器,而且要緊固可靠,不允許隨意增加墊片,如果擰得不緊或亂加墊片,都會使曲軸位置傳感器與飛輪的間隙超過規定值,從而導致曲軸轉速及位置信號失常。
(3)磁性會消退,粘貼磁鐵能應急 一輛馬自達車,累計行駛23萬km,在一家快修店更換自動變速器油后不能起動,而且沒有著車的征兆。開始以為是沒有高壓火或者不噴油造成的,懷疑曲軸位置傳感器的信號不正常。檢查曲軸位置傳感器的外觀,沒有發現損傷。進行火花塞跳火試驗,只在起動時跳了1次火。拆開曲軸位置傳感器的插接器,測量其線圈的電阻為1.28kΩ,正常。更換蓄電池,使用不到1周時間,故障又重現。借來一個原廠曲軸位置傳感器,替換后試車,能夠順利起動。于是確定故障原因是曲軸位置傳感器的磁場變弱。找來環氧樹脂膠,將一小塊磁鐵可靠地粘貼在曲軸位置傳感器的后面,裝復后,發動機起動正常。分析原因,是由于曲軸位置傳感器在長期使用過程中,磁性逐漸消退的緣故。
凡是電磁脈沖式曲軸位置傳感器,其內部都有磁體,該磁體在高溫作用下(或撞擊后),磁性會逐漸減弱,容易導致信號電壓降低或者不穩定。此時如果粘貼磁鐵,往往可以奏效。
(4)電磁易干擾,實施屏蔽可防范 電磁脈沖式曲軸位置傳感器實質上是一個交流發電機,是無源式信號發生裝置,它發出的信號電壓是很微弱的,只有毫伏級,所以需要加裝屏蔽保護裝置(圖1-54),防止它發出的微弱信號被外界干擾。
在發動機起動時,由于起動機高速運轉,加上其他電磁干擾,車上可能形成無線電頻率沖突,影響曲軸位置傳感器的信號輸出。因此,最好采用帶有電容的接地線,并通過連接螺母、墊圈等牢固安全地連接好。
(5)性能易衰變,選準時機去檢測 一輛帕薩特B5轎車,冷車起動正常,但熱車起動困難。更換燃油泵、帶模塊的點火線圈、高壓線、火花塞、分電器總成等,都不能排除故障。進行路試,待發動機達到正常工作溫度以后,讓發動機熄火,不能再次起動,掀開發動機罩蓋,拔出中心高壓線試火,沒有高壓火,可以確定為電路故障。先從點火信號源頭查起,拔出曲軸位置傳感器的插接器,起動發動機,測量曲軸位置傳感器的端子上有無信號電壓。如果沒有信號電壓,可以確定為曲軸位置傳感器損壞,更換曲軸位置傳感器,故障一般可以排除。這種故障產生的原因,不是曲軸位置傳感器的熱性能不良,就是燃油泵繼電器的熱性能不良。等待發動機冷卻后再進行起動,目的是讓曲軸位置傳感器適當冷卻,以恢復其正常性能。

圖1-54 桑塔納2000GSi電磁脈沖式曲軸位置傳感器的屏蔽
(6)誤報故障碼,需要辯證地診斷 在維修實踐中,有時實際是發動機轉速信號錯誤,故障碼卻顯示為判缸信號錯誤。一輛豐田凱美瑞轎車,大修后出現起動困難、加速不良的故障。檢測顯示判缸信號(G信號)不正常。經過反復檢查,發現故障原因是安裝在曲軸正時帶輪上的轉速信號(Ne信號)發生盤少了1個齒。本來曲軸帶輪信號盤的缺齒位置是上止點的識別記號,現在另外一處出現缺齒,導致ECU無法確認真正的活塞上止點位置。更換曲軸帶輪及信號發生盤以后,故障被排除。
故障診斷儀顯示G信號故障而不顯示Ne信號,這是由于G信號和Ne信號是兩個相互關聯的信號,ECU無法識別哪一個是非正常缺齒,而且錯誤的上止點信號和G信號出現較大的相位差,所以ECU識別為G信號故障。因此在維修中,要注意識別曲軸位置傳感器故障碼的“張冠李戴”現象。
(7)檢測其性能,掌握技巧是關鍵 檢測曲軸位置傳感器的性能,一定要抓住故障再現這一關鍵時機進行,發動機停機以后調出的故障碼不能說明什么問題。如果檢測到關于曲軸位置傳感器的故障碼,那是自診斷系統給出的檢查范圍,需要逐一檢查傳感頭、信號發生盤、ECU以及控制線束等有無問題。檢測方法主要有:開路測電阻、測量輸出電壓、采用示波器檢測信號波形、采用模擬試驗法檢測、用自制信號發生器檢測、測量點火提前角等。
(8)檢測注意事項
1)當發動機出現無法起動、不噴油、不點火、自動熄火等情況時,應當重點檢查曲軸位置傳感器。如果汽車有過在行駛中突然熄火的現象,而且原地加速到4500r/min以上時,轉速表指針會大幅度擺動,應該考慮曲軸位置傳感器信號中斷的可能性。
2)在上海通用公司的維修手冊中,要求在發動機大修后,即在更換曲軸位置(CKP)系統的相關部件后,應當使用TECH2診斷儀執行曲軸位置(CKP)系統偏差讀寫程序。具體來說,在更換PCM、設置了故障碼P1336、更換發動機、更換曲軸、更換曲軸緩振平衡器,以及更換曲軸位置傳感器之后,都應當執行曲軸位置(CKP)系統的變更讀寫程序。否則,可能導致氣缸中可燃混合氣燃燒不良的故障碼。但是維修實踐表明,并非每次都需要這樣做。
3)曲軸位置傳感器損壞后,許多轎車(如豐田凱美瑞、桑塔納2000)的發動機將不能起動,而有的轎車(如老式捷達、北京現代伊蘭特等車型)卻能夠起動。這種情況主要是發動機ECU的控制策略不同的緣故,如北京現代伊蘭特轎車發動機,ECU可從霍爾式凸輪軸位置傳感器(CMP)獲取轉速信號,使發動機可以起動。
4)對于霍爾式曲軸位置傳感器,不能采取測量電阻的方法判斷其性能好壞。霍爾式曲軸位置傳感器有3個端子,一個是外供電源(由ECU提供5V電源),一個是搭鐵,另一個是信號線。在一個霍爾式曲軸位置傳感器中,包含霍爾元件、放大電路、整形電路以及輸出電路等。在維修資料中,通常不給出霍爾式曲軸位置傳感器的電阻參數,因此不能像對待電磁脈沖式曲軸位置傳感器那樣去測量電阻。正確的方法是利用示波器,測試其輸出的波形是否正確。
技巧點撥 曲軸位置和轉速信號既發送給發動機電控單元,又發送給轉速表。曲軸位置傳感器損壞后,發動機既不會點火,也不會噴油。
九、怎樣檢測磁阻式凸輪軸位置傳感器
(1)磁阻效應 利用磁阻效應制成的磁敏電阻元件稱為磁阻元件,簡稱MRE(Magneto Resistance Element)。如圖1-55所示,在一個長方形半導體元件的兩端面通電,在無磁場時,電流電極間的電阻值取最小電流分布。當長方形元件處于磁場中時,由于兩電極間的電流路徑因磁場作用而增長,從而使電極間的電阻值增加。利用磁阻效應,可實現磁和電→電阻的轉換。對于非鐵磁性物質,外加磁場通常能使其電阻率增加,即產生正的磁阻效應。

圖1-55 磁阻效應
(2)檢測原理 MRE式凸輪軸位置傳感器由信號發生器、磁鐵和用樹脂封裝的信號處理電路集成的電路模塊組成,如圖1-56所示。當傳感器的磁頭正對轉子凹槽時,磁力線向兩側的葉片分布構成閉合磁路,此時磁阻元件電阻較小,通過磁阻元件的磁力線較少,磁場強度較弱,且磁力線與磁阻元件成一定角度,如圖1-57a所示,此時磁阻元件輸出5V高電平信號。當磁阻傳感器的磁頭正對轉子葉片時,磁力線通過正對的葉片構成閉合磁路,此時磁阻元件電阻較大,通過磁阻元件的磁力線較多,磁場強度較強,且磁力線與磁阻元件垂直,如圖1-57b所示,此時磁阻元件輸出0V低電平信號。
因此,隨著轉子的旋轉,葉片的凸起與凹槽交替變化,引起通過磁阻元件的磁力線的強弱和角度發生改變,由于磁阻效應的作用,磁阻元件的電阻也發生變化,通過MRE裝置的電流也隨之改變,這種電流的變化由信號放大電路、濾波電路和整形電路轉換成二進制數字信號,并輸送給發動機ECU。發動機ECU根據此信號判別進、排氣凸輪軸的位置。

圖1-56 磁阻式曲軸位置傳感器的結構
1—轉子 2—MRE元件 3—永久磁鐵

圖1-57 磁阻式曲軸位置傳感器的工作原理
a)傳感器輸出“高電位”b)傳感器輸出“低電位”
1—轉子 2—磁力線
(3)控制電路 磁阻式曲軸/凸輪軸位置傳感器的控制電路(圖1-58)由電源線、搭鐵線和信號線組成;用蓄電池提供的12V電壓或ECU提供的5V電壓作為工作電源;其輸出信號也是通過一個晶體管開關電路的飽和或截止狀態的變化,使信號輸出端改變與搭鐵端的導通狀態,由ECU產生的。在傳感器轉子轉動一圈的過程中,傳感器輸出和轉子的凸齒或葉片數目相同的、幅值為5V的矩形電壓脈沖信號。

圖1-58 磁阻式曲軸位置傳感器的控制電路
(4)傳感器檢測 豐田系列新皇冠、漢蘭達、雷克薩斯以及紅旗HQ300等發動機智能可變氣門正時系統(VVT-i)采用MRE凸輪軸位置傳感器,在每一氣缸組上的進、排氣凸輪軸上都裝有1個MRE凸輪軸位置傳感器(也稱為MRE式VVT傳感器,共4個),其安裝位置如圖1-59所示。

圖1-59 MRE式凸輪軸位置傳感器的安裝位置
進、排氣凸輪軸上凸輪軸位置傳感器正時轉子有三個凸起,所對應的凸輪軸轉角分別為90°、60°、30°,即所對應的曲軸轉角為180°、120°、60°,曲軸每旋轉兩周,進、排氣凸輪軸旋轉一圈,產生3個大小不同的脈沖。智能可變氣門正時系統通過凸輪軸位置傳感器的檢測,由ECU用占空比形式控制油壓控制電磁閥,從而把進、排氣凸輪軸分別控制在40°和35°曲軸轉角之間,提供最適合發動機工作特性的氣門正時,改善發動機所有轉速范圍內的轉矩,提高燃油經濟性,減少污染物的排放。MRE傳感器的連接電路如圖1-60所示,信號波形如圖1-61所示。

圖1-60 MRE傳感器的連接電路

圖1-61 傳感器數字信號波形
1)工作電壓的檢測。關閉點火開關,斷開凸輪軸位置傳感器,打開點火開關至ON位置,用萬用表檢查VC端子與VV-端子之間的電壓,應為5V,如果沒有5V電壓,則應分別檢查與ECU間線路的連接情況,如果線路正常,則說明發動機ECU有故障。
2)參考電壓的檢測。關閉點火開關,斷開凸輪軸位置傳感器,打開點火開關至ON位置,用萬用表檢查VV+端子與VV-端子之間的電壓,應為4.6V,如果沒有4.6V電壓,則應檢查VV+與ECU間線路的連接情況,如果線路正常,則說明發動機ECU有故障。
3)波形檢測。在線路正常連接的情況下,使發動機運轉,用示波器檢測輸出信號,其標準波形應與圖1-61所示的波形相同。
技巧點撥 磁阻效應是指半導體材料的電阻值隨與電流相同或垂直方向的磁場強弱而變化的現象。
十、別克EGR閥位置傳感器的檢測
排氣再循環系統簡稱EGR(Exhaust Gas Recirculation)系統。按照是否設置有反饋監測元件,排氣再循環系統可以分為開環控制EGR系統和閉環控制EGR系統。
1.EGR閥位置傳感器的結構
EGR閥位置傳感器位于EGR閥的上部,一般使用電位計式傳感器來檢測EGR閥閥桿的上、下移動位置,發動機ECU以此確定EGR閥開度的大小。EGR閥位置傳感器的結構如圖1-62所示,EGR閥閥針與電位計的滑動觸點臂相連,占空比控制的EGR閥隨著占空比的變化,控制的真空吸力也不同,引起EGR閥閥門開啟的大小也不一樣,閥桿上升的位移也不同。閥桿上升,推動與之相連的滑動觸點臂的位置發生變化,從而使滑動觸點在滑動電阻上滑動,產生不同的電壓信號,這個信號會傳遞到發動機ECU,發動機ECU以此監視EGR閥的位置,確保閥門對ECU的指令做出正確響應,從而調整和修正EGR閥的開啟時刻和占空比,精確控制排氣再循環量的大小,以減小排放、改善性能。

圖1-62 EGR閥位置傳感器結構
2.EGR閥位置傳感器的檢測
上海別克排氣再循環系統EGR閥位置傳感器的電路連接圖如圖1-63所示。排氣再循環真空控制電磁閥和排氣再循環閥位置傳感器共用一個5針插頭,灰色連接的端子A、白色連接的端子E分別和發動機ECU/PCM連接,采用正極驅動器和PCM中的搭鐵電路控制,用于排氣再循環真空控制電磁閥的驅動,另外3條為電位計式的排氣再循環閥位置傳感器所使用,它能夠監視EGR閥的位置,確保EGR閥對PCM的指令做出正確響應。電位計的D端子為5V參考電源,B端子為搭鐵端子,C端子為信號輸出端子。

圖1-63 傳感器的電路連接圖
1)故障征兆判斷法。當發動機在怠速、低速小負荷及冷機時,發動機ECU控制廢氣不參與再循環,避免發動機性能受到影響。因此,一旦發動機的EGR系統出現故障,特別是在發動機怠速、低速、小負荷及冷機工況下,使得廢氣參與再循環,將會影響發動機的正常燃燒,導致發動機怠速不穩、加速不穩、汽車行駛無力等故障現象,從而影響發動機的動力性。
2)電阻檢測。在檢測電阻時,首先關閉點火開關,拔掉EGR閥位置傳感器線束插頭,對傳感器本體進行電阻測量,插座端子B與D之間的電阻值應為4.92kΩ,插座端子B與C之間的電阻值應隨EGR閥開度的變化而變化。
3)外部電壓和信號電壓檢測。在檢查傳感器外部供電電壓時,打開點火開關至ON位置,斷開EGR閥位置傳感器線束插頭,用數字萬用表電壓檔檢查D端子與搭鐵端電壓,應有5V參考電壓,檢查B端子與搭鐵端電壓,應為0V。連接EGR閥位置傳感器線束插頭,測量C端子信號電壓,在EGR閥全關時為0.14~1.0V,用手動方式打開EGR閥,其信號電壓隨著EGR閥開度的變化而變化,全開時為4.5~4.8V。如果測量結果不符合要求,則應更換EGR閥。
4)輸出波形檢測。將示波器信號測量線探針插入傳感器信號線中,起動發動機并加速,觀察波形變化情況,如圖1-64所示。當EGR閥打開時波形上升,這時廢氣循環;當EGR閥關閉時,波形下降,這時限制廢氣循環。汽車怠速時,EGR閥是關閉的,不需要排氣再循環;汽車正常加速時,EGR閥開大;汽車減速時,EGR閥也是關閉的。

圖1-64 EGR位置傳感器輸出波形
技巧點撥 閉環控制EGR系統與開環控制EGR系統相比,只是在EGR閥上增設了一個EGR閥位置傳感器作為反饋信號,用以監測EGR閥開度的大小,使EGR率保持在最佳值。
十一、霍爾式凸輪軸位置傳感器的失靈及故障診斷
凸輪軸位置傳感器又稱為氣缸識別傳感器,其作用是采集凸輪軸位置信號,然后將信號傳送至發動機控制單元,由發動機控制單元結合曲軸位置傳感器信號識別1缸壓縮上止點,從而進行順序噴油控制、點火時刻控制和爆震控制。
凸輪軸位置傳感器主要分為2種類型:磁電式和霍爾式,其中霍爾式凸輪軸位置傳感器(以下簡稱霍爾傳感器)廣泛用于大眾車系,如桑塔納轎車、帕薩特轎車等。如圖1-65所示,霍爾傳感器主要由霍爾集成電路、永久磁鐵和信號轉子組成。霍爾集成電路與永久磁鐵之間有1mm的氣隙,信號轉子安裝在進氣凸輪軸上,上面有窗口和隔板,當信號轉子隨進氣凸輪軸轉動時,窗口和隔板會交替從氣隙中經過。當隔板經過氣隙時,霍爾集成電路中的磁場被阻斷,無霍爾電壓,霍爾傳感器輸出電壓為高電位;當窗口經過氣隙時,霍爾集成電路中的磁場導通,形成霍爾電壓,霍爾傳感器輸出電壓為低電位。

圖1-65 霍爾傳感器結構示意圖
當霍爾傳感器失靈時,一般會出現以下癥狀。
1)發動機故障燈常亮。
2)油耗增加。
3)發動機控制單元以應急運行模式工作,發動機動力不足。
4)發動機控制單元存儲故障碼。
造成霍爾傳感器失靈的可能原因有以下方面。
1)信號轉子變形。
2)霍爾傳感器的相關線路或插接器故障。
3)霍爾傳感器傳感頭部松動或太臟。
4)霍爾傳感器損壞。
霍爾傳感器失靈的診斷方法如下。
1)檢查霍爾傳感器線路有無斷路或短路,以及插接器端子有無腐蝕。
2)清潔霍爾傳感器頭部。
3)檢查霍爾傳感器的供電與搭鐵情況。
4)用示波器讀取波形,波形應為方波信號。
技巧點撥 在單缸獨立點火系統中,凸輪軸位置傳感器嚴重影響著發動機的起動性能,若該信號丟失,則發動機起動困難,甚至無法起動;而在雙缸同時點火系統中,凸輪軸位置傳感器信號對發動機的起動性能影響不大,有些車上甚至取消了該傳感器。
十二、怎樣診斷霍爾式凸輪軸位置傳感器故障
故障案例 桑塔納1.8L轎車發動機故障燈常亮,動力不足。
故障現象 一輛2012款桑塔納1.8L轎車,行駛里程為146km。據駕駛人反應,該車發動機故障燈常亮、動力不足。
故障診斷 連接VAS5052,進入發動機控制單元,讀取故障碼,為P0343和P2138(圖1-66)。清除故障碼,對節氣門做基本設定后試車,故障碼再現。脫開霍爾傳感器連接器,接通點火開關,依據電路圖(圖1-67)用萬用表測量霍爾傳感器插接器導線側端子T3m/1與端子T3m/3之間的電壓,為4.9V(正常值約為5V),正常;測量霍爾傳感器插接器導線側端子T3m/2與端子T3m/3之間的電壓為10.9V(正常值應接近蓄電池電壓),正常。這說明霍爾傳感器相關線路無故障。將霍爾傳感器插接器導線側端子T3m/2搭鐵,可讀取故障碼P0342,其含義為“凸輪軸位置傳感器電路低電平輸入”,這說明發動機控制單元工作正常。綜合上述診斷過程,推斷故障出在霍爾傳感器自身。仔細檢查霍爾傳感器,發現信號轉子上有明顯的磨損痕跡(圖1-68)。拆下凸輪軸傳動輪,發現霍爾傳感器頭部沾滿鐵屑且有磨損(圖1-69)。

圖1-66 發動機故障碼

圖1-67 霍爾傳感器電路
故障排除 更換霍爾傳感器和凸輪軸傳動輪,并重新調整霍爾傳感器位置,保證信號轉子與霍爾傳感器頭部不再發生機械干涉。清除故障碼后試車,故障現象消失,故障排除。

圖1-68 磨損的信號轉子

圖1-69 霍爾傳感器上的磨損處
技巧點撥 凸輪軸位置信號還用于發動機起動時識別出第一次點火時刻。因為凸輪軸位置傳感器能夠識別哪一個氣缸活塞即將到達上止點,所以又稱為氣缸識別傳感器。
十三、加速踏板位置傳感器及其故障診斷
定速巡航、牽引力控制、電子穩定程序等系統的應用,以及發動機排放、燃油消耗、安全等性能標準的不斷提高,要求發動機管理系統應該能夠對發動機的輸出轉矩和功率進行主動調整和控制,傳統的拉線式節氣門系統已經不能適應這種控制需求,電子節氣門控制系統因此被越來越多地應用。
1.加速踏板位置傳感器的結構原理及性能檢測
當駕駛人踩加速踏板時,加速踏板的位置信息將通過加速踏板位置傳感器傳遞給發動機控制單元,發動機控制單元再根據接收到的加速踏板位置信息給節氣門控制電動機發出指令,由節氣門控制電動機帶動節氣門轉過一定的角度,同時節氣門實際所轉過的角度再通過節氣門位置傳感器反饋給發動機控制單元(圖1-70)。

圖1-70 電子節氣門控制系統組成與工作流程
需要注意的是,發動機控制單元不是只根據加速踏板位置傳感器傳遞的信息來控制節氣門的開度,而是可以根據安全需要、燃油消耗因素、其他系統動力需求、發動機排放要求等情況。獨立于加速踏板位置主動對節氣門進行控制。加速踏板位置傳感器安裝于駕駛室內的加速踏板模塊中,由其檢測加速踏板的位置信息,并轉變為電信號傳遞給發動機控制單元。根據結構原理的不同,加速踏板位置傳感器主要分為接觸式和非接觸式兩種,下面分別以大眾車系采用的接觸式加速踏板位置傳感器和豐田車系采用的非接觸式加速踏板位置傳感器為例。分析兩種加速踏板位置傳感器的結構、原理特點和性能檢測方法。
2.接觸式加速踏板位置傳感器結構原理及工作特性
大眾車系較多采用接觸式加速踏板位置傳感器,為了最大程度保證信號的可靠性,在加速踏板模塊處往往裝設兩個加速踏板位置傳感器,大眾車系將兩個加速踏板位置傳感器命名為G79和G185,技術上稱為“冗余系統”。發動機控制單元通過兩個加速踏板位置傳感器提供的信號來識別出加速踏板當前的位置。
如圖1-71所示,在大眾車系的接觸式加速踏板位置傳感器中,兩個傳感器是滑動觸點傳感器,安裝在同一根軸上,滑動觸點傳感器的電阻和傳送至發動機控制單元的電壓隨著加速踏板位置的變化而變化。
滑動觸點傳感器上的起始電壓均為5V,出于信號的可靠性和安全性考慮,每個傳感器都有獨立的電源(圖1-72中紅線所示)、搭鐵(圖1-72中棕線所示)和信號線(圖1-72中綠線所示)。輸出信號為電壓信號,在相應數據塊中顯示為百分數,5V為100%。兩個傳感器的數據分別顯示在發動機系統數據062組的3、4通道上。

圖1-71 大眾車系接觸式加速踏板位置傳感器的結構
為了信號的可靠性和功能自測試的需要,在G185上另安裝有串聯電阻(圖1-72中R),因此兩個加速踏板位置傳感器的電阻特性不同(圖1-73)。在工作時,G185的電阻是G79電阻的2倍;電阻特性的不同,帶來的是兩個傳感器的輸出特性不同,G79輸出信號為G185的2倍,在數據流中G79的范圍12%~97%,G185的范圍4%~49%。

圖1-72 大眾車系加速踏板位置傳感器電路

圖1-73 大眾車系加速踏板位置傳感器電阻特性
3.接觸式加速踏板位置傳感器的性能檢測
接觸式加速踏板位置傳感器利用的是滑動觸點式變阻器的分壓原理,滑動觸點隨加速踏板的動作而沿電阻片滑動,當滑動觸點在電阻片上滑動到不同位置時,滑動觸點與電阻片的一端就產生不同的電阻。根據歐姆定律和串聯電路特點,如果在電阻片兩端加上一定的電壓,當滑動觸點在電阻片上滑動到不同位置時,滑動觸點上就可獲得不同的電壓。因此,對于接觸式加速踏板位置傳感器,可以通過電阻和電壓兩個參數來評價其性能好壞,下面就以大眾朗逸車型為例,來簡要說明接觸式加速踏板位置傳感器的檢測方法。
大眾朗逸車型加速踏板位置傳感器的電路如圖1-74所示,其中發動機控制單元通過T80/8向G79提供5V電源電壓,通過T80/18向G185提供5V電源電壓;G79通過T80/33向發動機控制單元提供信號電壓,G185通過T80/45向發動機控制單元提供信號電壓;G79通過T80/7搭鐵,G185通過T80/19搭鐵。

圖1-74 大眾朗逸車型加速踏板位置傳感器電路圖
首先,可拔掉加速踏板位置傳感器端的插接器,通過電阻測量來檢測加速踏板位置傳感器本身的性能。T6L/2與T6L/3之間的正常電阻為450~500Ω,T6L/4與T6L/3之間的電阻應能隨著加速踏板的動作而連續變化,正常下在怠速時為1050~1100Ω,在行駛時為1400~1450Ω。T6L/1與T6L/5之間的正常電阻為550~600Ω,T6L/6與T6L/5之間的電阻應能隨著加速踏板的動作而連續變化,正常下在怠速時為950~1000Ω,在行駛時為1300~1350Ω。
加速踏板位置傳感器最終還是要靠電壓來傳遞信息的,所以對其相關電壓進行檢測也是必不可少的,電壓檢測一般應在工作狀態下進行。系統正常時,在T6L/1和T6L/2處應能檢測到由發動機控制單元提供的5V電壓;在T6L/4處檢測到的對搭鐵電壓應能隨加速踏板的動作而做出相應變化,怠速時為0.70V~0.75V,全速時為4.45V~4.55V;在T6L/6處檢測到的對搭鐵電壓也應能隨加速踏板的動作而做出相應變化,怠速時為0.35V~0.37V,全速時為2.20V~2.25V。
加速踏板位置傳感器的數據也可利用診斷工具在發動機數據塊062組中讀出,但數據塊中加速踏板位置傳感器的信息是以百分數的形式出現的,0%對應電壓為0V,7%對應電壓約為0.35V,45%對應電壓約為2.25V,90%對應電壓約為4.5V,100%對應電壓為5V。G79的正常范圍在12%~97%,G185的正常范圍在4%~49%。
4.非接觸式加速踏板位置傳感器結構原理及工作特性
非接觸式加速踏板位置傳感器相對于接觸式加速踏板位置傳感器,最大的優點就是在工作過程中沒有機械磨損,從而提高了工作的可靠性和耐久性。豐田車系所采用的非接觸式加速踏板位置傳感器是一種霍爾效應(芯片)式旋轉位置傳感器,主要由磁鐵和霍爾IC芯片組成,具體結構如圖1-75所示。霍爾IC芯片安裝在加速踏板的芯軸上固定不動,兩個磁鐵安裝在加速踏板的旋轉部件上,可隨加速踏板一起動作。為保證信號的可靠,在加速踏板芯軸上安裝了兩個霍爾IC芯片,相當于兩個加速踏板位置傳感器,在工作時,可同時向發動機控制單元輸送兩個加速踏板位置信號。
工作時,與加速踏板聯動的永久磁鐵隨加速踏板的動作而一起旋轉,改變磁鐵與霍爾元件之間的相對位置,從而改變了磁力線進入霍爾元件的角度,也就改變了霍爾元件輸出的電壓值。霍爾元件輸出的電壓值與加速踏板內的磁鐵位置有一一對應的線性關系,霍爾元件的輸出電壓可以反映加速踏板所處的位置。

圖1-75 豐田車系非接觸式加速踏板位置傳感器結構組成
豐田車系非接觸式加速踏板位置傳感器與發動機控制單元之間的線路連接如圖1-76所示,VCPA和VCPA2是兩個霍爾式加速踏板位置傳感器的電源線,由發動機控制單元提供5V電源電壓,EPA和EPA2是兩個傳感器的搭鐵線,VPA和VPA2是兩個傳感器的信號線,兩個霍爾式加速踏板位置傳感器根據加速踏板位置產生的信號電壓,由這兩根線傳送給發動機控制單元。
豐田車系非接觸式加速踏板位置傳感器的踏板位置信號電壓特性如圖1-77所示。為了信號的可靠性和功能自測試的需要,EPA2的信號電壓比EPA的信號電壓始終高0.8V,在加速踏板完全放松的時候,EPA的電壓約為0.8V,EPA2的電壓約為1.6V;當加速踏板完全踩下的時候,EPA的電壓約為3.188V,EPA2的電壓約為3.988V。

圖1-76 豐田車系非接觸式加速踏板位置傳感器電路

圖1-77 豐田車系非接觸式加速踏板位置傳感器信號電壓特性
5.非接觸式加速踏板位置傳感器的性能檢測
與接觸式加速踏板位置傳感器不同,非接觸式加速踏板位置傳感器不能進行電阻測量,只能通過電壓檢測來判斷傳感器性能的優劣。
VCPA與EPA、VCPA2與EPA2之間的電壓正常值應為5V;VPA與EPA之間、VPA2與EPA2之間的電壓應能隨著加速踏板的動作而發生相應變化。VPA與EPA之間的電壓應在0.8~32V變化,VPA2與EPA2之間的電壓應在1.6~4.0V變化,且隨著加速踏板踩下程度的加深,信號電壓應越來越高。
6.失效保護與故障碼
當加速踏板位置傳感器出現故障時,發動機控制單元會及時啟用失效保護模式,以盡可能維持發動機的運轉,但會使工作性能有不同程度的下降。
如果兩個加速踏板位置傳感器中的一個出現問題,發動機控制單元會在故障存儲器中存儲故障,并點亮電子節氣門控制系統故障燈;開啟怠速識別模式,發動機控制單元會通過制動踏板開關/制動燈開關或離合器開關(手動變速器)來識別怠速請求;關閉巡行控制系統等功能;如果需要進入節氣門全開狀態,則控制單元會控制發動機功率的提升速度,使發動機的功率提升較為緩慢。
如果兩個加速踏板位置傳感器均出現故障,發動機控制單元在故障存儲器中存儲故障,并點亮電子節氣門控制系統故障燈;同時不再對加速踏板的動作做出響應,而是使發動機保持在約1500r/min的高怠速運轉。
與加速踏板位置傳感器相關的故障碼主要有P2122、P2123、P2127、P2128和P2138。P2122是加速踏板位置傳感器1信號過低,P2123是加速踏板位置傳感器1信號過高,P2127是加速踏板位置傳感器2信號過低,P2128是加速踏板位置傳感器2信號過高。P2138是加速踏板位置信號不合理,一般是指兩個加速踏板位置傳感器送給發動機控制單元的踏板位置信號不一致。
技巧點撥 電子節氣門控制系統相對于傳統的機械拉索式節氣門控制系統最大的區別,就是駕駛人不能通過駕駛室內的加速踏板直接控制節氣門動作。