《节气门位置传感器电路检修》学习手册Word下载.docx

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仪器设备：

发动机、万用表、示波器、故障诊断仪

知识要求

技能要求

学习拓展

1．理解节气门位置传感器作用、类型、结构和工作原理。

2．正确读识节气门位置传感器电路图。

3．掌握节气门位置传感器电路故障分析方法。

1．掌握万用表、示波器、故障诊断仪的正确使用方法。

2．掌握节气门位置传感器电路的检修方法。

能够自主学习掌握霍尔式节气门位置传感器、开关式节气门位置传感器的检修。

2.5.1作用

由于发动机在起动、怠速、小负荷、中负荷、大负荷、加速、减速等不同工况时对喷油和点火的要求是不同的，这就要求发动机控制系统识别发动机的不同工况。

为此在节气门体上安装节气门位置传感器，检测节气门位置，将节气门位置信号转化为电信号，送至发动机PCM，PCM据此判断发动机的工况。

节气门位置传感器信号是发动机控制的重要参数，具体作用是：

（1）检测节气门位置，判定发动机起动、怠速、小负荷、中负荷、大负荷等工况。

（2）检测节气门转角变化率，判定发动机加速、减速工况。

（3）发动机PCM将节气门位置信号与进气流量信号和进气压力信号进行对比互检，判断进气流量和进气压力信号是否正确，当进气流量和进气压力信号错误时，可替代进气流量信号和进气压力信号作为发动机控制的主控信号。

（4）控制喷油和点火之外，还用于节气门控制、自动变速器换挡控制、废气再循环控制、燃油蒸发控制、空调系统控制、车辆动态稳定性控制、巡航控制、牵引力控制等。

节气门位置传感器的外观如图2-5-1所示，节气门位置传感器安装在节气门拉线对面的节气门体上，如图2-5-2所示。

（a）（b）

图2-5-1节气门位置传感器的外观

（a）（b）

图2-5-2节气门位置传感器的安装位置

2.5.2类型

节气门位置传感器产生模拟信号，按结构和工作原理不同分为电位计式和霍尔式，按输出信号特点不同分为开关式和线性式，按输出信号线路数量不同分为单信号式和双信号式。

现在应用最广泛的是线性节气门位置传感器，下面重点学习该类节气门位置传感器。

2.5.3线性电位计式节气门位置传感器的结构和工作原理

别克轿车采用三线的线性电位计式节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性如图2-5-3所示，电位计的滑动片与节气门轴相连，当节气门转动时，节气门轴驱动电位计滑动片同步转动，传感器输出信号电压随之变化。

信号电压与节气门开度成线性关系，节气门全闭时，信号电压一般为0.6～0.9V；

节气门全开时，信号电压一般为3.5～4.7V。

由于不同车辆采用的节气门位置传感器的性能参数不同，维修时要参照具体车型维修手册的要求。

（a）结构

（b）电路图

（c）输出特性

图2-5-2别克君威轿车三线线性节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性

有些节气门位置传感器内部增加一个怠速触点，外部有四条线。

丰田轿车四线线性节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性如图2-5-4所示。

（a）结构（b）电路图（c）输出特性

图2-5-4丰田轿车四线线性节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性

有些节气门位置传感器与节气门体构成节气门体组件，不再独立安装。

桑塔纳AJR发动机节气门体位置传感器的安装位置、结构、电路图和输出特性如图2-5-5所示。

（a）安装位置

（b）结构

（c）电路图

（d）输出特性

图2-5-5桑塔纳AJR发动机节气门位置传感器安装位置、结构、电路图和输出特性

有些节气门位置传感器内部有两个电位计，两个滑动触点，两个输出信号端子，构成双信号式节气门位置传感器，主要用在电控节气门系统中。

丰田轿车双信号电位计式节气门位置传感器的电路图和输出特性如图2-5-6所示，VTA1和VTA2信号随节气门开度的增大而增大，但增大速率不同，PCM通过比较两信号监测传感器工作状态，从而提高了传感器的工作可靠性。

东风天籁轿车采用电控节气门系统，其电位计式双信号式节气门位置传感器的电路图和输出特性如图2-5-7所示。

（a）电路图

（b）输出特性

图2-5-6丰田轿车双信号式节气门位置传感器的电路图和输出特性

重要提示：

节气门位置传感器的信号是模拟信号，应使用万用表直流电压档测量，在发动机静止状态时旋转节气门，观察信号电压的变化。

图2-5-7东风天籁轿车双信号式节气门位置传感器的电路图和输出特性

2.5.4节气门位置传感器的故障分析

由于节气门位置传感器检测节气门位置，PCM由此判定发动机工况，所以该传感器故障，不能识别发动机工况，喷油和点火控制不能满足发动机实际运行的需要，发动机故障症状比较严重，节气门位置传感器常见故障如表2-5-1所示。

表2-5-1节气门位置传感器常见故障

节气门位置传感器常见故障

发动机可能的故障症状

PCM的自诊断功能

节气门卡滞

不同控制系统，PCM的诊断功能不同，当传感器故障时，发动机的症状不同。

一般发动机会出现：

1.起动不良。

2.怠速不稳。

3.发动机响应差。

4.动力不足。

5.排放超标。

6.换挡困难。

当传感器信号超出规定范围，或与其他信号不一致时，即与进气压力信号（或进气流量信号）和发动机转速信号不一致，PCM检测到节气门位置传感器故障，存储故障码，同时采用替代值。

采用自动变速器和电控节气门的车辆将进入失效保护模式。

当传感器信号不准确，PCM检测不到节气门位置传感器故障，不存储故障码，不采用替代值。

传感器损坏

怠速触点接触不良

连接器连接不良

传感器线路断路、短路或虚接

2.5.6节气门位置传感器的检修

1.节气门位置传感器电路分析

不同车型，规定的检修方法不同，应以维修手册为准。

下面以桑塔纳AJR发动机采用的节气门位置传感器为例，说明节气门位置传感器的检修方法，其电路参数如表2-4-2所示。

传感器电路

电路功能

电路状态

性能参数

传感器端子“5”线路

节气门位置信号线

点火开关置“ON”，缓慢转动节气门。

端子“5”与搭铁间的信号电压随节气门开度的增大而减小，在节气门全开时应为0.3～0.8V，在节气门全闭时应大于4V。

传感器端子“3”线路

怠速触点信号线

端子“3”与搭铁间的信号电压在怠速范围时应为0V，节气门打开时应为电源电压。

断开连接器，点火开关置“ON”。

连接器插头端子“3”与搭铁间的电压应为电源电压。

传感器端子“4”线路

电源线

连接器插头端子“4”与搭铁间的电压应为5V左右。

传感器端子“7”线路

搭铁线

断开连接器，点火开关置“OFF”。

连接器插头端子“7”与搭铁间的电阻应小于0.5Ω。

传感器插座端子“4”、“5”、“7”间

传感器体

断开连接器，缓慢转动节气门。

传感器插座端子“4”与“7”间有一固定电阻值约700Ω，端子“5”与“7”间的电阻值随开度的增大而减小（1.6kΩ~0.95kΩ），端子“5”与“4”间的电阻值随开度的增大而增大（0.9kΩ~1.73kΩ）。

传感器插座端子“3”、“7”间

怠速触点

断开连接器，转动节气门。

传感器插座端子“3”与“7”间的电阻在怠速范围内为0Ω，节气门打开时为∞。

表2-5-2桑塔纳AJR发动机节气门位置传感器电路参数

2.节气门位置传感器诊断程序

用故障诊断仪读取故障码和数据流，如果有节气门位置传感器的故障码，或节气门位置传感器信号电压和节气门开度显示与规定不一致，或怀疑节气门位置传感器有故障，应检查节气门位置传感器及其电路。

节气门位置传感器的检测程序与前述传感器的诊断程序相似，如图2-5-8所示。

图2-5-8节气门位置传感器的诊断程序

3.节气门位置传感器检测方法

节气门位置传感器及其电路的检测方法如表2-5-3所示。

表2-5-3节气门位置传感器及其电路的检测方法

检测项目

检测方法

传感器信号电压

点火开关置“ON”，缓慢平稳转动节气门，用万用表测量端子“5”与搭铁间的信号电压，应与规定一致；

轻轻敲击传感器，信号电压不应有波动。

怠速触点信号

点火开关置“ON”，缓慢转动节气门，用万用表测量端子“3”与搭铁间的信号电压，应与规定一致；

断开连接器，点火开关置“ON”，用万用表测量连接器插头端子“3”与搭铁间的电压应与规定一致。

传感器供电电路

用万用表测量连接器线束侧插座端子“4”与搭铁间的电压，应与规定一致。

传感器搭铁电路

断开传感器连接器，点火开关置“OFF”，用万用表测量线束侧连接器插座端子“7”与搭铁间的电阻，应与规定一致。

节气门位置传感器

断开连接器，转动节气门，用万用表测量连接器插头端子“4”与“7”间、端子“5”与“7”间、端子“5”与“4”间的电阻值，应与规定一致。

断开连接器，转动节气门，用万用表测量连接器插头端子“3”与“7”间的电阻，在节气门闭合和打开时的电阻应与规定一致。

3.节气门位置传感器的波形分析

（1）测试方法

①连接好波形测试设备。

②打开点火开关，缓慢转动节气门从全闭位置到全开位置，并重新返回至节气门全闭位置。

③示波器显示节气门位置传感器的信号波形如图2-5-9所示。

图2-5-9节气门位置传感器的信号波形

（2）波形分析

参考维修资料进行波形分析：

一看大小：

通常传感器的电压应从怠速时低于1V到节气门全开时低于5V。

也有些传感器设计成相反方式，即随节气门开度的增大而减小。

二看变化：

传感器信号电压应随节气门位置的变化快速做出反应。

三看形状：

波形上不应有任何断裂、对地尖峰或大跌落。

断裂、对地尖峰或大跌落说明线路或传感器有断路、短路或虚接故障。

传感器的前1/8至1/3的碳膜通常首先磨损。

传感器典型故障波形如图2-5-10所示。

图2-5-10节气门位置传感器的故障波形

1.霍尔式节气门位置传感器

霍尔式节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性如图2-5-11所示，由霍尔集成芯片和永久磁铁构成，磁铁与节气门轴同轴，当节气门转动时，磁铁与节气门同步旋转，霍尔集成芯片利用霍尔效应检测磁铁位置的变化产生霍尔电压，经电路处理后在传感器VTA1和VTA2端子产生输出信号，该信号随节气门开度的增大而增大。

该传感器采用双信号输出，提高了传感器的可靠性。

霍尔式节气门位置传感器采用无接触方式，结构简单，检测精确，不易发生故障。

图2-5-11霍尔式节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性

2.开关式节气门位置传感器

开关式节气门位置传感器有两副触点，分别为怠速触点（IDL）和全负荷触点（PSW）。

其结构、电路图和输出特性如图2-5-12所示，活动触点由与节气门同轴的凸轮驱动，当节气门全闭时，怠速触点IDL闭合，PCM判定发动机处于怠速工况，按怠速工况的要求控制发动机运行；

当节气门打开时，怠速触点打开，PCM判定发动机处于从怠速到小负荷的过渡工况；

当节气门打开至一定位置时，全负荷触点闭合，PCM判定发动机处于全负荷工况。

开关式节气门位置传感器对发动机工况的检测不精确，用在一些老式车辆上，现在较少应用。

图2-5-12开关式节气门位置传感器的结构、电路图和输出特性 

电位计式和霍尔式节气门位置传感器的结构和工作原理不同，但是电路和输出信号相同，所以检测方法相同。

完成任务

企业案例1：

节气门位置传感器内的滑变电阻接触不良。

故障诊断：

调取故障码，显示为14，其含义是节气门位置传感器信号不正常。

拆下节气门位置传感器上的线束插头，用万用表测量节气门位置传感器的电阻值。

当用手操纵节气门由全关平稳地向全开过渡时，发现其电阻值不是呈线性变化，而是在全关和开度不大时，电阻值有突变，说明节气门传感器内的滑变电阻在该位置接触不良。

车辆修复：

更换新的节气门位置传感器，消除故障码，故障排除。

故障分析：

发动机在怠速和小负荷时节气门位置信号不稳，发动机PCM不能识别节气门位置，导致发动机怠速不稳，低速窜动。

企业案例2：

节气门位置传感器信号错误。

旁蒂克车。

发动机怠速低且不稳，行驶时正常，行驶时踩制动发动机转速下降直至熄火。

行驶时正常说明喷油、点火基本正常，用诊断仪读取发动机数据，发现怠速时节气门位置传感器信号电压为0.82V，踩下加速踏板，节气门位置传感器信号连续上升，放开加速踏板节气门位置信号电压又回至0.82V。

而怠速时节气门位置传感器信号电压标准为0.5V，这说明节气门位置传感器信号错误，检查发现节气门位置传感器损坏。

更换节气门位置传感器后，发动机正常运转。

怠速时节气门位置传感器信号电压为0.82V，PCM认为发动机处于小负荷状态，进行燃油闭环控制，根据氧传感器信号修正喷油量，使空燃比在14.7附近，怠速时混合气偏稀，从而导致怠速低，甚至熄火。

学习小结

1.节气门位置传感器安装在节气门拉线对面的节气门体上，检测节气门位置，PCM据此判断发动机工况，是发动机控制的重要参数。

2.节气门位置传感器产生模拟信号，目前普遍使用的是线性电位计式节气门位置传感器。

3.节气门位置传感器故障，PCM不能识别发动机工况，不能按照发动机实际运行的需要进行控制，发动机故障症状较为严重。

4.检修节气门位置传感器可以使用故障诊断仪、万用表、示波器。