奇瑞A3轎車電子節(jié)氣門系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及故障檢測(cè)

羅新聞

（河北省邢臺(tái)軍需學(xué)院汽修廠，河北 邢臺(tái) 054035）

奇瑞A3轎車裝備ACTECO系列發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)是奇瑞公司與世界著名發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)公司AVL公司共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的高品質(zhì)自主品牌發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)配置的是聯(lián)合電子的ME7.9.7發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。其中，該控制系統(tǒng)又采用先進(jìn)的電子節(jié)氣門系統(tǒng)，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)使發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)和操控更加靈敏迅捷，易于實(shí)現(xiàn)巡航控制，并簡(jiǎn)化了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制的機(jī)械部件。電子節(jié)氣門系統(tǒng)主要由油門踏板、油門踏板位置傳感器APP、節(jié)氣門體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、節(jié)氣門位置傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU等組成。

1 油門踏板位置傳感器APP

1.1 結(jié)構(gòu)

油門踏板位置傳感器APP位于駕駛員儀表板下方，油門踏板上方，如圖1所示。其內(nèi)部有2個(gè)相同的電位計(jì)式傳感器，向ECU提供駕駛者的駕駛需求信號(hào)，這個(gè)過(guò)程在操作上與目前機(jī)械式的踏板完全相同，以適應(yīng)駕駛者多年的駕駛習(xí)慣。2個(gè)相同的傳感器分別向ECU提供油門信號(hào)，從而保證了此系統(tǒng)更安全、更可靠。

傳感器內(nèi)部2個(gè)電位計(jì)式的傳感器采用了獨(dú)立的電源和獨(dú)立的搭鐵線。傳感器內(nèi)部電路圖如圖2所示。采用這種獨(dú)立供電和獨(dú)立搭鐵線的結(jié)構(gòu)可以保證系統(tǒng)的安全性，當(dāng)一個(gè)傳感器損壞后，另外一個(gè)傳感器還可以使用，但是，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了失效保護(hù)模式運(yùn)行，電控系統(tǒng)會(huì)采用限制性駕駛措施。

1.2 工作原理

油門踏板位置傳感器內(nèi)部采用阻尼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有2個(gè)相同的電位計(jì)式傳感器。傳感器的信號(hào)指針同踏板同軸，當(dāng)踩動(dòng)油門踏板時(shí)，電位計(jì)指針便與踏板同軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)隨著電位計(jì)指針的滑動(dòng)，信號(hào)端子便輸出不同的電壓或者阻值信號(hào)。傳感器內(nèi)部有2個(gè)阻值不同的活動(dòng)電位計(jì)式傳感器，因此，2個(gè)傳感器輸出的阻值并不相同，但是2個(gè)傳感器所輸出的阻值存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。ECU并不采用傳感器的阻值信號(hào)，而是采用電壓信號(hào)，為了防止發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)引起信號(hào)失真，在ECU內(nèi)部采用對(duì)比電路，將傳感器所輸出的信號(hào)電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行對(duì)比，ECU采用比值來(lái)判斷踏板的動(dòng)作幅度。

ECU對(duì)比傳感器1和傳感器2所輸入的信號(hào)，并同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等其它傳感器來(lái)共同判斷傳感器所輸出信號(hào)的真?zhèn)危?dāng)判斷出2個(gè)傳感器中的任何一個(gè)信號(hào)失真，ECU便控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入失效保護(hù)模式，采取限制性駕駛措施，將節(jié)氣門開(kāi)度維持在一定開(kāi)度，使車輛能夠勉強(qiáng)開(kāi)到特約服務(wù)站進(jìn)行維修處理。該傳感器外部為工程塑料殼體，損壞后無(wú)法維修，只能通過(guò)更換零部件總成進(jìn)行處理，因此不要試圖維修該傳感器。

1.3 元件檢測(cè)

1.3.1 電源電壓檢測(cè)

拔下油門踏板位置傳感器APP插頭，把數(shù)字萬(wàn)用表打到電壓檔，兩表筆分別接傳感器插頭的2#與3#針腳、1#與5#針腳。傳感器電源電壓檢測(cè)如圖3所示。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，正常情況應(yīng)為5 V，若無(wú)5 V電壓，應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元至油門踏板位置傳感器之間的導(dǎo)線是否短路或斷路。

1.3.2 信號(hào)電壓檢測(cè)

油門踏板的2個(gè)信號(hào)之間的關(guān)系為信號(hào)6是信號(hào)4電壓的2倍。在怠速位置時(shí)，信號(hào)6的電壓為0.74V， 信號(hào)4為0.36 V。 插上油門踏板位置傳感器APP插頭，用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)傳感器信號(hào)電壓。

1）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通，不起動(dòng)，不踩油門踏板時(shí)，傳感器APP1輸出電壓信號(hào) （6#與5#針腳之間的電壓） 為0.72～0.74 V； APP2輸出電壓信號(hào) （4#與3#針腳之間的電壓） 為0.36～0.37V。

2）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通，不起動(dòng)，將油門踏板踩到底時(shí)，傳感器APP1輸出電壓信號(hào) （6#與5#針腳之間的電壓） 為3.95 V； APP2輸出電壓信號(hào) （6#與5#針腳之間的電壓）為1.97V。

若檢測(cè)信號(hào)電壓不符合要求，應(yīng)更換油門踏板位置傳感器或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU。

1.4 初始化

在更換ECU、維修更換油門踏板位置傳感器、ECU刷新數(shù)據(jù)等情況出現(xiàn)后，油門踏板位置傳感器需要初始化，具體操作步驟為:①點(diǎn)火開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，不踩油門踏板；②接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)；③然后將油門踏板踩到底，并維持一定的時(shí)間；④松開(kāi)油門踏板，并起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。

1.5 故障分析與排除

在實(shí)際使用過(guò)程中，一旦油門踏板位置傳感器出現(xiàn)故障，故障癥狀表現(xiàn)為:發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈亮、加速無(wú)力和發(fā)動(dòng)機(jī)限速。故障的原因主要為:傳感器線路斷路、傳感器內(nèi)部電阻有斷點(diǎn)、5 V電源供給電路與搭鐵短路或不正確的安裝。

排除油門踏板位置傳感器故障的第一步是用診斷儀讀取故障碼，確認(rèn)故障點(diǎn)。通過(guò)故障碼確認(rèn)線路是否和搭鐵線發(fā)生短路、斷路；是否和電源短路、斷路。油門踏板位置傳感器故障代碼有5個(gè)，分別為:P2122——電子油門踏板位置傳感器1信號(hào)電路電壓過(guò)低；P2123——電子油門踏板位置傳感器1信號(hào)電路電壓過(guò)高；P2127——電子油門踏板位置傳感器2信號(hào)電路電壓過(guò)低；P2128——電子油門踏板位置傳感器2信號(hào)電路電壓過(guò)高；P2138——電子油門踏板位置傳感器信號(hào)不合理。

2 電子節(jié)氣門

2.1 結(jié)構(gòu)

電子節(jié)氣門由節(jié)氣門體、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和節(jié)氣門位置傳感器等構(gòu)成。節(jié)氣門位置傳感器位于電子節(jié)氣門上，如圖4所示。電子節(jié)氣門用于驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)節(jié)氣門開(kāi)度、執(zhí)行電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。2個(gè)節(jié)氣門位置傳感器用于監(jiān)測(cè)節(jié)氣門位置及執(zhí)行電機(jī)位置。該傳感器輸出2個(gè)節(jié)氣門位置信號(hào)，2個(gè)傳感器信號(hào)相反，絕對(duì)值相同即可，否則，ECU認(rèn)為該系統(tǒng)有故障，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入失效保護(hù)模式運(yùn)行。

2.2 工作原理

電子節(jié)氣門通過(guò)電子踏板的信號(hào)來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，它通過(guò)一個(gè)直流電機(jī)來(lái)控制節(jié)氣門開(kāi)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速位置到全負(fù)荷。節(jié)氣門開(kāi)度的反饋信號(hào)與直流電機(jī)的位置由2個(gè)集成在節(jié)流閥體內(nèi)的電位計(jì)提供，如圖5所示。

節(jié)氣門的開(kāi)與關(guān)都由這2個(gè)電位計(jì)控制，它們的供電電源與搭鐵都是共用的。2個(gè)電位計(jì)的滑動(dòng)片都直接與節(jié)流閥門軸桿連接在一起。其中一個(gè)電位計(jì)為一個(gè)正的信號(hào)，而另一個(gè)為與此相反的信號(hào)（絕對(duì)值相同即表征相同的信息）。

節(jié)氣門位置傳感器由碳膜電阻和滑動(dòng)指針構(gòu)成，是一個(gè)具有線性輸出的角度傳感器，由2個(gè)圓弧形的滑觸電阻和2個(gè)滑觸臂組成。滑觸臂的轉(zhuǎn)軸跟節(jié)氣門軸連接在同一個(gè)軸線上。滑觸電阻的兩端加上5V的電源電壓US。

當(dāng)節(jié)氣門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滑觸臂跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在滑觸電阻上移動(dòng)，并且將觸點(diǎn)的電位UP作為輸出電壓引出。所以，電子節(jié)氣門實(shí)際上是一個(gè)轉(zhuǎn)角電位計(jì)，電位計(jì)輸出與節(jié)氣門位置成比例的電壓信號(hào)。

2.3 元件檢測(cè)

2.3.1 傳感器阻值檢測(cè)

拔下節(jié)氣門位置傳感器插頭，把數(shù)字萬(wàn)用表打到歐姆檔，兩表筆分別接傳感器1#、4#針腳，如圖6所示。 常溫下其電阻值為1.6～2.4 kΩ。 兩表筆分別接5#、3#針腳，轉(zhuǎn)動(dòng)節(jié)氣門，其電阻值隨節(jié)氣門打開(kāi)而阻值線性變化，而6#、 3#針腳則是相反的情況。

2.3.2 電源電壓檢測(cè)插上節(jié)氣門位置傳感器插頭，接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)但不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，把數(shù)字萬(wàn)用表打到直流電壓檔，黑表筆接搭鐵，紅表筆接3#針腳，此時(shí)應(yīng)該有5 V參考電壓。若無(wú)5 V電壓，應(yīng)檢查發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元至節(jié)氣門位置傳感器之間的導(dǎo)線是否短路或斷路。

2.3.3 信號(hào)電壓檢測(cè)

用萬(wàn)用表電壓檔檢測(cè)傳感器信號(hào)電壓。

1）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通，不起動(dòng)，不踩油門踏板時(shí)，傳感器TPS1輸出電壓信號(hào)為0.74 V；TPS2輸出電壓信號(hào)為4.24V。

2）點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通，不起動(dòng)，將油門踏板踩到底時(shí)，傳感器TPS1輸出電壓信號(hào)為4.62 V；TPS2輸出電壓信號(hào)為0.72V。

若檢測(cè)信號(hào)電壓不符合要求，應(yīng)更換節(jié)氣門位置傳感器或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU。

2.4 故障分析與排除

ECU通過(guò)檢測(cè)2個(gè)節(jié)氣門位置傳感器的轉(zhuǎn)角是否超過(guò)其信號(hào)輸出的上限值或下限值來(lái)判定是否出現(xiàn)故障。當(dāng)輸出信號(hào)超過(guò)其上下限值時(shí)，或者2個(gè)節(jié)氣門位置傳感器的輸出信號(hào)不相同時(shí)，ECU就判定節(jié)氣門位置傳感器故障，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入失效保護(hù)模式運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈亮。

電子節(jié)氣門出現(xiàn)故障的主要癥狀是發(fā)動(dòng)機(jī)加速不良。應(yīng)先用故障診斷儀器讀取故障碼，根據(jù)故障碼的含義對(duì)線路進(jìn)行修理，對(duì)電子節(jié)氣門只能進(jìn)行更換。因?yàn)殡娮庸?jié)氣門為密封體，且內(nèi)部無(wú)法維修。電子節(jié)氣門故障碼如表1所示。

表1 電子節(jié)氣門故障碼