1、活塞连杆组故障诊断与修复 任务要求 完成本学习任务后，你应该能：1知道节气门位置传感器的安装位置，种类，原理和结构；2能够判断节气门位置传感器及相关线路是否正常工作；3分析节气门位置传感器损坏导致故障的现象。建议学时 任务描述 一辆2013年手动丰田卡罗拉1.6L轿车，行驶了6万km，车主反映车辆加速的时候提速变慢，动力上升慢，转速被限制在2000r/min，并且仪表板上的发动机故障灯点亮。于是将车开到修理厂检查。维修人员发现，该车刚做维护不久，空气格机油格都没有到达更换周期，需用解码器对发动机作进一步检查，以确定故障部位，便于维修或更换。节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气
2、管后会和汽油混合变成可燃混合气，从而燃烧做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为是汽车发动机的咽喉。节气门是当今电喷车发动机系统最重要的部件之一，汽车加速是否灵活，与节气门的脏污有很大的关系。节气门有传统拉线式和电子节气门两种，传统发动机节气门操纵机构是通过拉索（软钢丝）或者拉杆，一端连接加速踏板，另一端连接节气门连动板而工作。电子节气门主要通过节气门位置传感器，来根据发动机所需能量，控制节气门的开启角度，从而调节进气量的大小，如图11-1所示。一、理论知识准备 一、理论知识准备图11-1 节气门位置传感器安装位置 1.节气门位置传感器的功用 节气门位置传感器主要功用是检测节气门当前打开
3、的角度，并转换为电信号传给发动机ECU，发动机ECU通过得到的信号判断发动机此时是处于怠速工况还是负荷工况，是加速工况还是减速工况，并以此来控制发动机的喷油量。节气门位置传感器出现故障，往往影响发动机的怠速和加速性能，造成发动机怠速不稳、无怠速、加速不良等现象。节气门位置传感器信号还是电控自动变速器中重要的换挡信号，当它出现故障时，将导致自动变速器产生换挡冲击等故障。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型 节气门位置传感器按总体结构分为霍尔式、滑动变阻式和触点开关式。按输出信号类型分为线性输出型和开关输出型两类。霍尔式原理与凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器原理雷同，在此不再重复。1）开关
4、型节气门位置传感器（1）结构和电路原理。节气门位置传感器使用一个怠速（IDL）触点和高功率（PSW）触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转。当节气门完全关闭时，怠速触点闭合、高功率触点断开。这时发动机ECU 确定发动机处于怠速。当踩下加速踏板时，怠速触点断开，当节气门开度达50以上时，PSW 触点闭合，表明发动机处于大负荷状态；而当节气门开度在关闭至50之间时，动触点悬空，表明发动机处于中小负荷状态，如图11-2所示。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型1）开关型节气门位置传感器（1）结构和电路原理。一、理论知识准备图11-2 开关型节气门位置传感器结构及电路原理 2.节气门位置传感
5、器的类型1）开关型节气门位置传感器（2）开关型节气门位置传感器端子间的导通性检测方法。点火开关置于“OFF”位置，拔下节气门位置传感器连接器，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规；如图11-3所示，用万用表欧姆挡在节气门位置传感器连接器上测量怠速触点和全负荷触点的导通情况。一、理论知识准备图11-3 开关量输出型节气门位置传感器端子间导通性检测 2.节气门位置传感器的类型1）开关型节气门位置传感器（2）开关型节气门位置传感器端子间的导通性检测方法。当节气门全闭时，怠速触点IDL应导通；当节气门全开或接近全开时，全负荷触点PSW应导通；在其他开度下，两触点均应不导通。具体见表 11-
6、1。否则，应调整或更换节气门位置传感器。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（1）结构和电路原理。当节气门位置改变时，节气门轴旋转带动主副触电在滑动电阻体和滑片上滑动，因此改变电源端和信号端子之间的电阻值，使节气门开度转化为电压信号传给ECU，如图11-4所示。一、理论知识准备图11-4 滑动变阻器式型节气门位置传感器结构及原理电路 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（2）滑动变阻式气门位置传感器的检测（以皇冠3.0为例）。怠速触点导通性检测点火开关置于“OFF”位置，拔去节气门位置传感器的导线连接器，用万用表欧姆挡在节气门位置传感器连接
7、器上测量怠速触点IDL的导通情况（图11-5）。当节气门全闭时，IDL-E2端子间应导通（电阻为0）；当节气门打开时，IDL-E2端子间应不导通（电阻为）。否则应更换节气门位置传感器。一、理论知识准备图11-5 检查怠怠速触点导通情况 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（2）滑动变阻式气门位置传感器的检测（以皇冠3.0为例）。测量线性电位计的电阻。点火开关置于OFF位置，拔下节气门位置传感器的导线连接器，用万用表的欧姆挡测量线性电位计的电阻（图11-6中E2和IDL之间的电阻），该电阻应能随节气门开度增大而呈线性增大。一、理论知识准备图11-6 线性可变电阻型节气门位置传感
8、器的检测 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（2）滑动变阻式气门位置传感器的检测（以皇冠3.0为例）。测量线性电位计的电阻。在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规，用万用表欧姆挡测量此传感器导线连接器上各端子间的电阻，其电阻值应符合表11-2所示。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（2）滑动变阻式气门位置传感器的检测（以皇冠3.0为例）。电压检查。插好节气门位置传感器的导线连接器，当点火开关置“ON”位置时，发动机ECU连接器上IDL、VC三个端子处应有电压；用万用表电压挡检测IDL-E2、VC-E2、VTA-E2间的电压值应
9、符合表11-3所示。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（3）节气门位置传感器的调整。拧松节气门位置传感器的两个固定螺钉（图11-7a)，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入0.50mm厚薄规，同时用万用表欧姆挡测量IDL和E2的导通情况（图11-7b）。逆时针转动节气门位置传感器，使怠速触点断开，然后按顺时针方向慢慢转动节气门位置传感器，直至怠速触点闭合为止（万用表有读数显示），拧紧节气门位置传感器的两个固定螺钉。再先后用0.45mm和0.55mm的厚薄规插入节气门限位螺钉和限位杆之间，测量怠速触点IDL和E2之间的导通情况。当厚薄规为0.45mm时，IDL和
10、E2端子间应导通；当厚薄规为0.55mm时，IDL和E2端子间应不导通。否则，应重新调整节气门位置传感器。一、理论知识准备 2.节气门位置传感器的类型2）滑动变阻式气门位置传感器（3）节气门位置传感器的调整。一、理论知识准备图11-7 节气门位置传感器的调整 1.实践准备 丰田1ZR发动机4台、丰田卡罗拉轿车1辆、故障诊断仪4台，数字万用表4个，208接线盒4盒，专用工具及工具车4套，维修手册，实训工单等。2技术要求与注意事项（1）故障诊断仪不能带电插拔。（2）先关闭点火开关，再拔下节气门位置传感器连接器。（3）连接传感器端子时，先关闭点火开关，再连接端子。（4）严禁短路或试火。（5）拆下节气
11、门位置传感器时，要轻拿轻放。（6）不得随意更改节气门位置传感器基本参数的设置，以免损坏发动机。二、实 践 操 作 3实践操作1）记录待修车辆的基本情况（表11-4）二、实 践 操 作 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（1）读取故障码操作步骤及方法（见学习任务九）。通过查阅维修手册得知1ZR-FR发动机有VTA1和VTA2两组信号，VTA1用于检测节气门开度，VTA2用于监测VTA1是否工作正常。其线路如图11-8所示（从左往右），1号端子是节气门电动机电源线，2号端子是节气门搭铁线，3号端子是节气门位置传感器搭铁线，4号端子是节气门位置传感器2信号线，5号端子是节气门位置传感器电源线，6号
12、端子是节气门位置传感器1信号线。二、实 践 操 作 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（1）读取故障码操作步骤及方法（见学习任务九）。二、实 践 操 作图11-8 节气门位置传感器线束连接器 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。查阅维修手册，识读节气门位置传感器与ECU连接线路图。断开蓄电池负极。拆下发动机控制模块B31线束连接器，如图11-9所示。二、实 践 操 作图11-9 拆下发动机控制模块B31线束连接器 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。将检测线一端连接89号端子，另一根检测线接入节气门位置传感器线束连接器5号端子，
13、如图11-10所示。二、实 践 操 作图11-10 检测B31的89号端子与节气门位置传感器线束连接器5号端子间的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。用万用表电阻挡，检测连接器5号端子与ECU连接器B31-89号端子之间的电阻。正常电阻应该小于1，否则说明节气门位置传感器电源线路故障，应检修该线路。检测5号端子与搭铁端的电阻，正常电阻应大于10k，否则，说明节气门位置传感器电源线路短路，应检修该线路，如图11-11所示。二、实 践 操 作图11-11 检测节气门位置传感器连接器5号端子与搭铁端的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感
14、器线路检测。检测发动机ECU控制模块线束连接器B31-113号端子与节气门位置传感器连接器6号端子之间的电阻，如图11-12所示。正常电阻应该小于1，否则，说明节气门位置传感器1信号线路故障，应检修该线路。二、实 践 操 作图11-12 检测B31的113号端子与节气门位置传感器线束连接器6号端子间的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。测量节气门位置传感器连接器6号端子与搭铁之间电阻。正常电阻应大于10k，否则，说明节气门位置传感器1信号线路短路，应检修该线路，如图11-13所示。二、实 践 操 作图11-13 检测节气门位置传感器连接器6号端子与搭铁端的
15、电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。检测发动机ECU控制模块线束连接器B31-112号端子与节气门位置传感器连接器4号端子之间的电阻。正常电阻应该小于1，否则，说明节气门位置传感器2信号线路故障，应检修该线路，如图11-14所示。二、实 践 操 作图11-14 检测B31的112号端子与节气门位置传感器线束连接器2号端子间的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。测量节气门位置传感器连接器4号端子与搭铁之间电阻。正常电阻应大于10k，否则，说明节气门位置传感器2信号线路短路,应检修该线路，如图11-15所示。二、实 践 操
16、 作图11-15 检测节气门位置传感器连接器4号端子与搭铁端的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（2）节气门位置传感器线路检测。检测发动机ECU控制模块线束连接器B31-90号端子与节气门位置传感器连接器3号端子之间的电阻。正常电阻应该小于1，否则,说明节气门位置传感器搭铁线路故障，应检修该线路，如图11-16所示。二、实 践 操 作图11-16 检测B31的90号端子与节气门位置传感器线束连接器3号端子间的电阻 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（3）节气门位置传感器检测。安装发动机ECU线束连接器，如图11-17所示。安装蓄电池负极。二、实 践 操 作图11-17 安装发动机EC
17、U线束连接器 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（3）节气门位置传感器检测。用专用检测线连接节气门位置传感器3号和5号端子，如图11-18所示。将点火开关置于“ON”位置。二、实 践 操 作图11-18 专用检测线连接节气门位置传感器3号和5号端子 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（3）节气门位置传感器检测。用万用表直流电压挡检测传感器电源，红表笔接5号端子，黑表笔接3号端子，电源正常为4.55.5V。否则，说明传感器电源故障，应更换发动机控制单元。如果以上测量均正常，则更换节气门体总成，如图11-19所示。二、实 践 操 作图11-19 万用表直流电压挡检测传感器电源 3实践操作2）节
18、气门位置传感器的检修（3）节气门位置传感器检测。关闭点火开关。安装节气门位置传感器线束连接器。连接故障诊断仪。打开点火开关。清除故障码。完全踩下并松开加速踏板，等待5s以上，然后再次读取故障码。如果故障码仍然存在，则更换发动机控制单元。二、实 践 操 作 3实践操作2）节气门位置传感器的检修（4）故障排除确认方法及步骤。关闭发动机点火开关。将故障诊断仪接入OBD-诊断座中。打开点火开关。选择对应的车型和发动机。清除故障码。使用故障诊断仪读取发动机数据流。发动机故障指示灯熄灭，数据流正常，说明故障排除。退出诊断程序，关闭点火开关。拔下诊断接头。场地7S工作。二、实 践 操 作 想一想 如果发动机
19、节气门位置传感器VTA2信号线断路，将对发动机产生什么后果？如何检查？1断油控制（1）断油控制的作用：降低发动机转速和燃油消耗，改善尾气排放。（2）断油控制分为：超速断油控制（当转速高于极限转速60007000r/min）/减速断油控制/溢油消除功能（因此，电子控制汽油喷射式发动机在起动时，不必踩下加速踏板，否则,有可能进入溢油消除状态而使发动机无法起动）/减转矩断油控制（自动变速器在升挡时，电脑会中断个别缸喷油，以降低发动机转速，从而减轻换挡冲击）。（3）断油控制的工作原理：在发动机急减速过程中，节气门突然关闭，而此时发动机由于惯性还保持在较高的转速，发动机转速还没有下降到设定转速之前，发动
20、机控制模块（ECU）判定此时为不需要供给燃油的减速状态，停此燃油供应。当发动机转速降到接近怠速转速时，重新开始喷油。三、学 习 拓 展 2.节气门开度对喷油量的影响（1）汽车在节气门全开情况下大负荷行驶时，为了确保车辆动力性，往往将空燃比设定在12.51,缺点是不能利用氧传感器信号进行闭环控制。（2）在发动机加速和减速过程中，发动机控制模块根据节气门位置传感器和空气流量传感器（进气歧管压力传感器）来识别发动机是否处于减速运行状态，以便对混合气的浓度进行修正。节气门开启的速度越大，进气量变化（增加）越大，喷油量就越大；节气门关闭的速度越大，进气量变化（减小）越大，喷油量就越小。三、学 习 拓 展 3.失效保护 节气门位置传感器信号电路产生断路或短路时，发动机控制模块将采用正常运转值代替节气门位置传感器信号（通常按节气门开度为025来控制发动机的工作）。以确保车辆能行驶一定的距离。想一想 节气门位置传感器失效后，发动机会有什么样的故障现象？三、学 习 拓 展
