泉州豐匯汽車服務有限公司 唐林平
故障現象一輛2012款東風標致408車,搭載10LH3X發動機,累計行駛里程約為12萬km。客戶反映,車輛行駛中偶爾加速沒反應,同時發動機故障燈異常點亮,且散熱風扇高速運轉。該故障有時行駛10 km左右就會出現,故障出現后將發動機熄火等待一段時間,重新起動發動機,故障消失。
故障診斷接車后路試,確認故障現象與客戶所述一致。用故障檢測儀檢測,在發動機控制單元中讀得3個故障代碼(圖1),分別為“P0123 電子節氣門信號1電路對正極短路或斷路”“P1158 電子節氣門信號2電路對正極短路或斷路”“P1153 節氣門止動位編程,功能故障”。分析故障代碼,認為節氣門位置傳感器信號異常,導致發動機控制單元進入跛行控制模式,以致發動機無法加速。
讀取發動機數據流,發現節氣門位置信號1和節氣門位置信號2的電壓信號之和約為5 V,相互關系正常,但踩下加速踏板時(此時發動機無法加速)2個位置信號均無變化,異常。接著用萬用表分別測量節氣門總成導線連接器各端子的電壓情況,測量結果見表1所列。分析表1可知,節氣門總成導線連接器端子1和端子2為節氣門電動機驅動端子(由于發動機控制單元進入跛行控制模式,節氣門開度由節氣門總成內部的復位機構控制,因此發動機怠速時節氣門電動機不工作),端子3為節氣門位置傳感器搭鐵端子,端子4為節氣門位置傳感器參考電源端子,端子5和端子6均為節氣門位置傳感器信號端子。

圖1 讀得的故障代碼(截屏)
將發動機熄火,停放一段時間后用故障檢測儀清除故障代碼。重新起動發動機,原地踩下加速踏板,發動機加速恢復正常,說明發動機控制單元已解除跛行控制模式。考慮到故障是偶發性的,決定用示波器檢測節氣門位置傳感器信號的變化。連接示波器,原地踩下加速踏板,發動機加速正常,測得的節氣門位置傳感器信號波形如圖2所示。分析圖2可知,節氣門位置傳感器的參考電源始終約為5 V;發動機怠速時,節氣門總成導線連接器端子6上的信號電壓約為4.05 V,端子5上的信號電壓約為0.92 V;將加速踏板踩到底時,節氣門總成導線連接器端子6上的信號電壓約為0.56 V,端子5上的信號電壓約為4.43 V。使用數學通道將藍色波形反轉(圖3),發現藍色波形和紅色波形變化一致,正常。

表1 測量節氣門總成導線連接器各端子的電壓情況

圖2 發動機加速正常時的節氣門位置傳感器信號波形(截屏)

圖3 使用數學通道將藍色波形反轉(截屏)
進行路試,行駛約9 km時故障出現,踩下加速踏板,發動機無法加速,同時發動機故障燈異常點亮。分析故障出現時采集的節氣門位置傳感器信號波形(圖4)可知,節氣門位置傳感器的參考電源始終約為5 V,正常;節氣門總成導線連接器端子5和端子6上的信號電壓均突然上升至10 V左右,異常。考慮到該信號電壓與脫開節氣門總成導線連接器時所測得的信號電壓(10.82 V)基本一致,再結合故障代碼P0123和故障代碼P1158進行分析,推斷故障出現時節氣門位置傳感器的2個信號線同時發生斷路,且斷路部位在節氣門總成內部電路上。

圖4 發動機無法加速時的節氣門位置傳感器信號波形(截屏)
將車開回修理廠,拆解節氣門總成,發現節氣門位置傳感器不是滑變電阻式的;仔細觀察發現,節氣門位置傳感器集成電路板的觸點(圖5)通過4根細金屬絲與導線連接器側的觸點連接;用工具輕輕挑動4根細金屬絲,發現4根細金屬絲與導線連接器側的觸點均存在虛接,推斷故障是由此引起的。
故障排除 用電烙鐵將4根細金屬絲兩端的8個觸點重新焊接牢固(圖6)后試車,行駛約20 km,故障未再出現。交車1星期后電話回訪,客戶反映車輛使用一切正常,故障徹底排除。

圖5 節氣門位置傳感器集成電路板的觸點

圖6 重新焊接觸點
知識拓展
如圖7所示,該車節氣門位置傳感器主要由定子和轉子組成。定子由多層電路板構成,電路板上有勵磁線圈、3個接收線圈及處理器;3個接收線圈成多角星形,相位是彼此錯開的;勵磁線圈裝在電路板的背面。轉子由一個封閉的線匝構成,線匝隨著節氣門翻板一同轉動;線匝的形狀與接收線圈的形狀是一樣的。
交變電流流過勵磁線圈,產生一個交變電磁場,其電磁感應穿過轉子,轉子中感應出的電流又會在線匝(轉子)周圍感應出一個次級交變磁場。這2個交變磁場共同作用在接收線圈上,在接收線圈內感應出交流電壓。轉子中的感應與角度位置無關,但接收線圈的感應取決于它與轉子之間的距離和其角度位置。由于角度位置不同,轉子與接收線圈的重合度就不同,因而對應角度位置的感應電壓幅值也就不同。處理器會對接收線圈的交變電壓進行整流并放大,并使得3個接收線圈的輸出電壓成比例。在分析完電壓后,分析結果轉化成節氣門電位計的輸出信號,然后送至發動機控制單元做進一步處理。

圖7 節氣門位置傳感器的結構