豐田卡羅拉失效保護模式探究

楊 志

（上海永達路捷汽車銷售服務有限公司，上海 201203）

失效保護模式是指電子控制模塊在檢測到故障并記錄故障代碼后，為保護系統及行駛安全，系統進入的一種安全保護模式，以使車輛能夠暫時行駛，同時點亮故障指示燈，警告駕駛員就近盡快維修。但不同的控制系統，失效保護操作不同，而且同一控制系統的失效保護模式也未必相同，不同的故障點有不同的失效保護操作。

卡羅拉轎車全車電控系統中，共有11個系統具有失效保護功能，分別為發動機控制系統、動力轉向系統、安全帶警告系統、自動傳動橋系統、巡航控制系統、防抱死制動系統、照明系統、儀表／量表系統、駐車輔助監視系統、電動車窗控制系統、CAN通信系統。本文以2007年天津一汽豐田汽車有限公司生產的卡羅拉轎車 （型號為ZRE151）為例，主要介紹發動機控制系統和動力轉向系統進入失效保護模式后的失效保護操作及數據變化情況。

1 發動機控制系統

在發動機電控系統中，節氣門體總成、質量空氣流量計、進氣溫度傳感器等元器件發生故障時，存儲故障碼后，ECM進入失效保護模式。ECM實物如圖1所示，在車輛上的安裝位置如圖2所示。

1.1 節氣門電控系統故障

節氣門電控系統如發生故障，可產生故障碼P0120、 P0121、 P0122、 P0123、 P0220、 P0222、P0223、 P2102、 P2103、 P2111、 P2112、 P2118、P2119、P2135，其中任意一個故障碼 （實碼）被存儲，ECM將進入失效保護模式。

在失效保護模式下，ECM切斷通往節氣門執行器的電流，并且節氣門被回位彈簧拉回到開度6°，然后ECM根據油門踏板開度控制燃油噴射和點火正時，以調整發動機輸出，確保車輛維持最低車速；如果油門踏板被輕輕踏下，汽車會緩慢行駛。

一輛案例車由于節氣門體總成連接器松脫造成ECM進入失效保護模式。用故障診斷儀KT600讀得有3個故障碼:P0121節氣門／踏板位置傳感器／開關A／電路范圍／性能故障、P0123節氣門／踏板位置傳感器／開關A電路高輸入、P2135節氣門／踏板位置傳感器／開關A／B電壓相關性，發動機進入失效保護模式，讀取數據流，很多數據出現了明顯變化。發動機主要數據的前后變化情況如表1所示。

通過對比還可以看出，ECM進入失效保護模式后，發動機處于高怠速狀態，且加速時最高轉速也只為3000r／min， 進氣量被執行在9.28g／s恒定不變，點火提前角也接近最小，節氣門傳感器位置被執行在接近最大位置81.2%，2根信號線電壓值 （即節氣門位置1和節氣門位置2）也都為最大值4.980V。同時，2個氧傳感器的電壓值都變成0 V，炭罐凈化真空轉換閥也處于關閉狀態，且空燃比也由正常的1.000變為了0.948， 這說明此時控制單元已將閉環控制變為開環控制了。插牢插頭，排除故障后，失效保護模式解除。

表1 發動機主要數據前后變化情況表

1.2 質量空氣流量計故障

質量空氣流量計如發生故障，可產生故障碼P0100、P0102、P0103，其中任意一個故障碼 （實碼）被存儲，ECM將進入失效保護模式。在此失效保護模式下，ECM根據發動機轉速和節氣門位置來計算點火正時。

由于卡羅拉車質量空氣流量計和進氣溫度傳感器是集成到一起的，一輛案例車由于流量計連接器松脫造成ECM進入失效保護模式，讀得故障碼為:P0102質量或體積空氣流量電路低輸入／P0113進氣溫度電路高輸入。起動現象為發動機怠速稍有不穩，轉速在640～678r／min間快速波動；加速時發動機轉速最高也只能達到3000 r／m。數據流變化情況如表2所示。

表2 發動機數據流變化情況表

從以上數據看出，進氣量和進氣溫度被恒定在0.06 g／s和-40℃，發動機轉速略有波動，以及噴油時間略有增加，2個氧傳感器電壓接近為0，其余數據變化并不大。故障排除后，失效保護模式解除，所以說不同故障的失效保護操作是不同的。筆者分析得還不夠詳細，值得我們進一步學習研究。

1.3 加熱型氧傳感器故障

當ECM存儲了故障碼P0134未檢測到氧傳感器電路動作 （B1 S1）、P0136氧傳感器電路故障 （B1 S2）中任一個，ECM進入失效保護模式，失效保護操作為停止空燃比反饋控制。

因為當氧傳感器輸出高電位信號，說明空燃比偏濃，ECM為了把空燃比控制在接近理論空燃比范圍內，當其接到高電位信號后，ECM將反饋修正系數減小，控制噴油器少噴油，從而使混合氣變稀；反之，ECM接到氧傳感器輸出的搭鐵電位信號后，會增加噴油量，使混合氣變濃。因此，若加熱型氧傳感器發生故障，ECM就不能完成精確的空燃比控制。另外，還為了避免三元催化凈化器過熱和發動機有良好的性能，ECM停止空燃比反饋控制。

1.4 加熱型氧傳感器加熱器故障

當ECM儲存了P0031氧傳感器加熱器控制電路低電位 （B1 S1）、P0032氧傳感器加熱器控制電路高電位 （B1 S1）、P0037氧傳感器加熱器控制電路低電位 （B1 S2）、P0038氧傳感器加熱器控制電路高電位 （B1 S2）4個故障碼中的任意一個，ECM進入失效保護模式。失效保護操作為ECM關閉加熱型氧傳感器加熱器，即阻斷加熱器在ECM內部的搭鐵線路。

1.5 冷卻液溫度傳感器故障

當ECM存儲了故障碼P0015發動機冷卻液溫度電路故障、P0017發動機冷卻液溫度電路低輸入、P0118發動機冷卻液溫度電路高輸入中的任意一個，ECM將進入失效保護模式。

失效保護操作為ECM估計發動機冷卻液溫度為80℃，因為當不能準確地反映冷卻液溫度時，發動機就無法準確地修正目標氣門正時，精確地控制噴油等，那么此時發動機為了保證目標氣門正時得到基本修正，便將冷卻液溫度執行在80℃，以保證其他系統得以正常工作。當存儲故障碼為P0017發動機冷卻液溫度電路低輸入時，從數據流上讀得冷卻液溫度為-40℃；當故障碼為P0118發動機冷卻液溫度電路高輸入時，從數據流上讀得冷卻液溫度為140℃。

1.6 VVT系統故障

當VVT系統故障時，如存儲故障碼P0011凸輪軸位置A-正時過于提前或系統性能 （B1），ECM進入失效保護模式。故障現象為怠速轉速稍有提升，其它數據沒有明顯變化，同時，ECM將正常工作氣缸組的氣門正時固定在最大延遲角位置上，故障排除后失效保護操作解除。

1.7 燃油修正系統故障

當ECM存儲了故障碼P0171系統過稀、P0172系統過濃中的任意一個，ECM將進入失效保護模式，失效保護操作為停止空燃比反饋控制。

1.8 爆震傳感器故障

當ECM存儲了故障碼P0327爆震傳感器低輸入、P0328爆震傳感器高輸入中的任一個，ECM將進入失效保護模式，失效保護操作為ECM將點火正時設定為最大延遲。

1.9 點火器故障

當ECM存儲了故障碼P0351點火線圈A初級／次級電路、P0352點火線圈B初級／次級電路、P0353點火線圈C初級／次級電路、P0354點火線圈D初級／次級電路這4個故障碼中的任意一個，ECM將進入失效保護模式，失效保護操作為ECM切斷該缸燃油，直至故障排除后失效保護模式解除。

1.10 油門踏板位置傳感器故障

油門踏板位置傳感器有2條傳感器電路:主電路和副電路。如果任意一條電路出現故障，則ECM使用另一條電路控制發動機；如果2個電路都出現故障，則ECM認為油門踏板處于松開狀態，節氣門關閉發動機怠速。

以下8個故障碼都將導致ECM進入失效保護模式:P2120節氣門／踏板位置傳感器／開關D電路、P2122節氣門／踏板位置傳感器／開關D電路低輸入、P2123節氣門／踏板位置傳感器／開關D電路高輸入、P2125節氣門／踏板位置傳感器／開關E電路、P2127節氣門／踏板位置傳感器／開關E電路低輸入、P2128節氣門／踏板位置傳感器／開關E電路高輸入、P2138節氣門／踏板位置傳感器／開關D／E電壓相關性、P2121節氣門／踏板位置傳感器／開關D電路范圍／性能。失效保護模式一直運行，直至故障排除后失效保護操作解除。

2 動力轉向系統

豐田卡羅拉的動力轉向系統為電動轉向系統，當電動轉向系統出現故障時，動力轉向ECU將停止動力轉向輔助、保持動力轉向輔助持續、減小動力輔助，這樣可以保護系統不受到大損害。具體的失效保護操作如表3所示。

實際維修當中，也經常遇到轉向沉重的車輛，其中較常見的就是轉向輔助功能被禁用了，原因就是存儲了以上故障代碼，動力轉向系統進入失效保護模式。下面來看一個故障案例。

2.1 故障現象

一輛剛過保的卡羅拉，突然出現轉向非常沉重的現象，接通點火開關，P／S報警燈亮起。

表3 動力轉向系統失效保護操作列表

2.2 故障診斷與排除

首先懷疑是否因輪胎氣壓不足而造成轉向困難，目測輪胎沒有被壓癟跡象，用胎壓表測量氣壓均正常。那會不會是下球節卡滯造成轉向費力？升起車來檢查，發現下球節沒什么問題，活動正常。因為是電動助力轉向，蓄電池嚴重饋電也會影響轉向系統不工作，但由于該車已起動，所以此種情況可以排除。那會是哪出了問題呢？最后拿來故障診斷儀讀取故障碼，出現了C1511、C1512、C1513三個故障碼。再進一步測量動力轉向ECU端子6和8間的電壓，電壓為8V，正常，說明動力轉向ECU沒有問題。那問題極有可能出在扭矩傳感器上。

更換了轉向柱總成，準備試車，以為這回問題應該解決了，但意想不到的事發生了。起動發動機試車，轉向仍舊困難，再用故障診斷儀讀取故障碼，在原來的三個碼基礎上又多出了兩個碼:C1515扭矩傳感器零點調整未進行、C1516扭矩傳感器零點調整未完成。這是為什么呢？扭矩傳感器零點調整怎么調整呢？修理工翻遍了故障診斷儀的各個菜單項，也沒有找到扭矩傳感器零點調整這項。后來打電話求救，我過去幫忙做了扭矩傳感器的零點校正，最后把故障碼清除掉，問題解決了。

2.3 故障總結

這個案例就是因為沒有進行扭矩傳感器零點校正，而存儲了故障碼C1511、C1512、C1513，動力轉向ECU進入失效保護模式，執行失效保護操作，致使轉向沉重。