新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第五章位置与角度传感器

1、第五章 位置与角度传感器,新型汽车传感器、执行器原理与故障检测,第五章 位置与角度传感器,一、概述 1.节气门位置传感器的功用 节气门位置传感器（Throttle Position Sensor-TPS），是汽车电子控制系统中最重要的传感器，主要用于发动机电子燃油喷射系统和电控自动变速器系统。节气门位置传感器安装在节气门体上节气门轴的一端，探测或监测节气门开度的大小，并把位置信号转变为电信号后输入电控单元。 在发动机电子燃油喷射系统中，节气门位置传感器的作用主要是将节气门开度以及节气门开度变化快慢，转变为电信号输入发动机ECU，用于判别发动机的各种工况，从而控制不同的喷油量和点火正时。在装各电子控制自动变速器的汽车上，节气门位置传感器信号是变速器换挡和变矩器锁止时的主要信号。在新型的智能电子节气门控制系统中，节气门开启角度不再由油门踏板拉索直接进行控制，而是由节气门伺服电机根据ECU信号进行驱动。电子节气门轴上节气门位置传感器用来检测节气门的实际开度，ECU以此作为反馈信号，实时控制节气门伺服电机，对节气门开度作出适当的调整。,第五章 位置与角度传感器,2.节气门位置传感器的类型 传统

2、的拉索控制式节气门配各的节气门位置传感器，电阻式、怠速开关与滑动电阻整合的综合式。新型的智能电子节气门控制系统所用的节气门位置传感器常见的有双滑动电阻式和线性双霍尔式两种。 二、滑动电阻式节气门位置传感器 （1）滑动电阻式节气门位置传感器结构 滑动电阻式节气门位置传感器，又称线性输出型节气门位置传感器、可变电阻式节气门位置传感器、电位计式节气门位置传感器。滑动电阻式节气门位置传感器的设计避免了开关式节气门传感器只能检测发动机怠速工况和全负荷工况的弊端，因此可以获得节气门从全闭到全开连续变化的信号，从而更精确地判断发动机的运行工况。 滑动电阻式节气门位置传感器为3线式传感器，其中两个针脚处于电阻的两端，并作为电源端子和搭铁端子由发动机ECU提供5V电压，第三个针脚连接于滑动触点，节气门轴与触点（或称触头）联动，节气门转动时，滑动触点可在电阻上移动，引起滑动触点电位的变化，利用电阻的变化将节气门位置信号转换成电压值。这个电压呈线性变化，所以也称为线性输出型节气门位置传感器。根据这个线性电压值，ECU可感知节气门的开度，使ECU进行喷油量修正。图5-1所示为滑动电阻式节气门位置传感器的安装位

3、置、线路连接和输出特性。,第五章 位置与角度传感器,第五章 位置与角度传感器,2）滑动电阻式节气门位置传感器检测 不同型号节气门位置传感器，其电阻值及输出电压信号值也不完全相同，下面以上海别克发动机节气门位置传感器为例说明其检测方法。图5-2为新款别克凯越发动机TPS与发动机控制模块连接图。,第五章 位置与角度传感器,1）供电电压及搭铁检测 将点火开关置于OFF，拔下传感器插头，再将点火开关置于ON，用高阻抗数字万用表电压挡测量传感器电束侧2端子与搭铁之间的电压，应为+5V。 用高阻抗数字万用表欧姆挡测量线束侧1端子与蓄电池负极之间的电阻，应为0。如果测量值不符合要求，则应进一步检查发动机控制模块端子，如果17端子输出电压为+5V，32端子与蓄电池负极间电阻为0 ，说明发动机控制模块工作正常，故障发生在发动机控制模块与传感器连接线束上，应对线束进行检修。如果发动机控制模块的17端子输出电压不是+5V，或者32端子与蓄电池负极间电阻不为0，则说明发动机控制模块存在故障，应更换新的发动机控制模块。插上传感器插头，点火开关置于ON，将2端线束刺破，用数字万用表电压挡测量传感器2端与搭铁之间的

4、电压，改变节气门的开度，使节气门分别处于全开、全闭等任何位置，其电压值应稳定在5V左右。,第五章 位置与角度传感器,2）阻值和连续性检测 阻值检测 将点火开关置于OFF位置，拔下传感器插头，用欧姆表测量2-1、3-1、2-3间电阻值，应符合表5-1规定。如果测量值不在此范围内，则更换节气门位置传感器。 连续性检测 用万用表电阻挡测量传感器信号端3与接地端1间的电阻，其电阻值应随节气门开度逐渐开大而由小到大平滑地连续变化。否则，表明节气门位置传感器有故障，应予以更换。,第五章 位置与角度传感器,用高阻抗数字万用表欧姆挡测量电束侧1端与蓄电池负极之间的电阻，应为0。如果测量值不符合要求，则应进一步检查发动机控制模块端子，如果17端子输出电压为+5V，32端子与蓄电池负极间电阻为0 ，说明发动机控制模块工作正常，故障发生在发动机控制模块与传感器连接线束上，应对线束进行检修。 如果发动机控制模块的17端子输出电压不是5V，或者32端子与蓄电池负极间电阻不为0，则说明发动机控制模块存在故障，应更换新的发动机控制模块。 插上传感器插头，点火开关置于ON，将2端线束刺破，用数字万用表电压挡测量传感器

5、2端与搭铁之间的电压，改变节气门的开度，使节气门分别处于全开、全闭等任何位置，其电压值应稳定在5V左右。 （3）传感器输出电压检测 插上传感器插头，将点火开关置于ON，用高阻抗数字万用表电压挡测3端的输出电压。当节气门完全关闭时，电压应为0.53V；当节气门缓慢打开时，电压应在0.54.5V间平滑变化。若检查结果与上述规定不符，表明节气门传感器有故障，应予以更换。,第五章 位置与角度传感器,三、双可变电阻式节气门位置传感器 在电子控制节气门系统和电控柴油机系统中，一般使用冗余设计的两个节气门位置传感器。两个传感器一般都是组合安装，当一个传感器发生故障时能及时被识别，增加了系统的可靠性。从两个传感器输出信号的变化关系来看，有反相式、同相式两种，同相式又可分为同斜率线性变化和不同斜率线性变化两种。 爱丽舍1.6L轿车装备的16气门TU5JP4型发动机采用了BOSCH公司电喷系统的智能电子节气门。电子节气门轴上的双轨道节气门位置传感器用来监控节气门准确开度，节气门位置传感器（2个电位计）的滑片与节气门同轴。当节气门转动时，电位计滑片同步转动，当加上5V工作电压后，变化的电阻转化为电压输出信号

6、，电位计的输出电压随节气门的位置变化而改变，可使控制单元准确知道节气门的开度。由于两个电位计是反相安装，因此当节气门位置发生变化时，两路信号电压均线性变化，其中一个增加，同时另一个减小。图5-3是电子节气门位置传感器端子布置，如图5-4所示是反相输出电压。 综合式节气门位置传感器和双可变电阻式节气门位置传感器的检测，都可以依照滑动电阻式节气门位置传感器的方法来进行。,第五章 位置与角度传感器,第五章 位置与角度传感器,四、霍尔式节气门、加速踏板位置传感器 1.构造 在三菱格兰迪车电子节气门系统中，使用双霍尔式线性节气门位置传感器。位于节气门体的节气门位置传感器的功能是测量节气门的位置，向发动机ECU输出与节气门轴转角成正比的电压信号。根据该传感器输出的电压，发动机ECU控制节气门控制伺服电机进行反馈控制。 非接触式的霍尔传感器包括一个固定在踏板轴上的永磁铁、一个输出电压与磁通量成正比的线性霍尔集成电路，一个有效地将永磁铁的磁通量转入霍尔集成电路的定子。内部构造如图5-5所示。,第五章 位置与角度传感器,第五章 位置与角度传感器,2.工作原理 当节气门全闭时，即如图5-6a所示，磁场方向

7、向上，流人霍尔集成电路的磁通量最大，此时，节气门位置传感器电压输出最小。当节气门全开时，如图5-6c所示，磁场方向反向向下，流人霍尔集成电路的磁通量最大。此时，节气门位置传感器电压输出最大。当节气门半开时，即如图5-6b所示，磁通量为零。节气门位置传感器输出电压在中间值。 节气门位置传感器通过两个系统（主、副）输出，这就提高了系统测量故障的准确性，增强了故障保护功能，确保了可靠性。其输出特性如图5-7所示。,第五章 位置与角度传感器,3.检测 （1）输入电压检测 关闭点火开关，断开节气门位置传感器插头，打开点火开关，用万用表的电压挡测量线束侧5#端子，检查是否有5V电压输入。如果没有，应检查传感器5#端子与ECU C-113中的106#端子是否导通，如果不导通，检查线路线束，如果导通，说明ECU没有5V电压输出，应更换ECU，节气门位置传感器的线路连接图，依据线路连接图进行检测如图5-8所示。 （2）输出电压检测 由于在使用万用表检测输出电压时，需要配各专用线束三通接头，或刺破信号线，因此，三菱公司推荐使用其专用解码器MUT- ，通过读取数据流从而进行输出电压的检测。将点火开关置于“O

8、N（副）和79项-节气门位置传感器（主）的电压数值，看电压数值是否可以随节气门的打开而同步变大，如果变化不同步或中间有断点，则节气门位置传感器线路或本体有故障。有关节气门位置传感器的数据流见表5-1所示。,第五章 位置与角度传感器,第五章 位置与角度传感器,（3）搭铁检测 关闭点火开关，断开节气门位置传感器插头，打开点火开关，用万用表的电压挡测量线束侧3#端子与蓄电池负极是否导通。正常情况下，应该导通，如果不导通，应检查线路、接头、ECU。 （4）节气门伺服控检测 打开点火开关，用万用表的电压挡测量线束侧2端子与搭铁，检查是否有5V电压输入。如果没有，应检查传感器2端子与ECU C-113中的141端子是否导通，如果不导通，检查线路线束，如果导通，说明ECU没有12V电压输出，应更换ECU。ECU C-113中的133#端子和ECU C-113中的141#端子应有12V电压，否则更换ECU。 （5）故障码检测 在维修过程中，用三菱专用解码器读出电控节气门系统的故障代码，从而准确、快速地判断故障部位如表5-2所示。 （6）电控节气门系统的初始化 在更换新的节气门体后，或由于节气门阀片区有

9、油污被清洁后，都要进行节气门的学习，进行初始化，方法如下。 1）启动发动机，进行暖机，使发动机水温达到80 以上。 2）如发动机水温就在80 以上，不必进行暖机，可直接将点火开关置于“ON” 位置。 3）再把点火开关旋回至“LOCK” 位置，停止发动机运转。 4）在“LOCK” 位置停止10s，然后再次启动发动机，使发动机怠速运转。 5）10min后，在变速箱“N” 挡，灯类及散热器冷却风扇等电器附件全关条件下，检查发动机怠速是否正常。如怠速正常，说明节气门自学习后节气门位置适当，怠速节气门开度正常。至此，节气门学习完成。反之，如怠速不正常，节气门需按上述过程重新进行学习操作。,第五章 位置与角度传感器,第五章 位置与角度传感器,4.加速踏板位置传感器 三菱格兰迪轿车使用的双霍尔式加速踏板传感器与前述双霍尔式节气门位置传感器工作原理相同，其线路连接图和端子如图5-9所示，传感器输出特性如图5-10所示。,第五章 位置与角度传感器,（1）工作电压的检测 利用霍尔效应工作的传感器需要供给一定的工作电压，因此首先进行电压测试。关闭点火开关，断开加速踏板位置插头，再打开点火开关，用万用表的电压挡测量1-2、4-5间是否有5V电压。如果没有，可能是线路损坏或ECU故障。 （2）输出信号检测 因为格兰迪使用的是线性霍尔式传感器，因此可以使用万用表进行模拟信号的检测。关闭点火开关，连接加速踏板位置插头，再打开点火开关，用背插法分别检测3-2、5-6间的电压，其电压值应该随着加速踏板的下压而连续改变，不应有断点或者突变，否则应检查或更换加速踏板位置传感器。 （3）解码器检测 在维修过程中，利用三菱专用解码器MUT- 读出电子控制节气门系统的数据流和故障代码，从而准确、快速地判断故障部位。 1）加速踏板位置主传感器和副传感器的检查 点火开关至“ON”位置，应用MUT-，慢慢踩加速踏板，从数据流读出77项-加速踏板位置传感器（副）和78项-加速踏板位置传感（主）的电压数值，看电压数值是否可以随加速踏板的下压而同步变大。如果变化不同步或中间有断点，则加速踏板位置传感器线路或本体有故障。表5-3为传感器标准参数值。,第五章 位置与角度传感器,2）故障码检测 利用MUT-的诊断功能，读出故障码如表5-4所示。,第五章 位置与角度传感器,五、大众直喷发动机

《新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第五章位置与角度传感器》由会员文***分享，可在线阅读，更多相关《新型汽车传感器、执行器原理与故障检测第五章位置与角度传感器》请在金锄头文库上搜索。