1、节气门位置传感器的检查节气门位置传感器的检查l一一 任务引入任务引入l二二 任务分析任务分析l三三 相关知识相关知识 l四四 任务实施任务实施l学习目标：学习目标：1.掌握节气门位置传感器的位置、作用、类型、结构及工作原理；2.掌握节气门位置传感器、加速踏板位置传感器的检查方法。l一一 任务引入任务引入 节气门位置传感器（TPS）安装在节气门轴的一端（见图4-39），用于检测节气门的开度及其变化，ECU则利用其信号对喷油量、点火正时、怠速等进行修正控制，以实现某些特定的控制功能。例如：加速及大负荷时对混合气进行适度加浓、例如：加速及大负荷时对混合气进行适度加浓、怠速时维持转速稳定、强制怠速（挂
2、挡下坡、急减怠速时维持转速稳定、强制怠速（挂挡下坡、急减速等）时进行断油控制等。可见，该传感器发生故速等）时进行断油控制等。可见，该传感器发生故障时，可能会带来发动机加速不良、最大功率不足、障时，可能会带来发动机加速不良、最大功率不足、怠速不稳等方面的问题。怠速不稳等方面的问题。另外，节气门位置传感器还是自动变速器换挡另外，节气门位置传感器还是自动变速器换挡控制的主要传感器之一，对自动换挡影响重大，发控制的主要传感器之一，对自动换挡影响重大，发生故障时可能会引起不能换挡、换挡冲击等方面的生故障时可能会引起不能换挡、换挡冲击等方面的问题。问题。l二二 任务分析任务分析l 节气门位置传感器按结构大
3、致可分为触点开关式、滑线电阻式、复合式和霍耳效应式等四种，其中触点开关式输出的是简单的开关信号，可以用于判断发动机的怠速、大负荷等几个简单的工况点；滑线电阻式输出的是连续的电压信号，可以用于判断发动机负荷的连续变化情况；组合式则同时输出开关信号和连续的电压信号，既可以判断简单的工况点，又可以判断负荷的连续变化。l三、相关知识三、相关知识1、触点开关式节气门位置传感器（TPS）结构及工作原理2、复合式节气门位置传感器结构及工作原理3、加速踏板位置传感器结构及工作原理1、触点开关式节气门位置传感器（TPS）结构及工作原理 这种节气门位置传感器主要由节气门轴、怠速触点（IDL）、大负荷触点（又称功率
4、触点PSW）及随节气门轴转动的凸轮等组成，其结构、电路及所产生的信号如图4-40所示。ECU通过线路分别向这两个触点输出5V的信号参考电压，触点闭合时，该线路被搭铁，信号参考电压变为0V，ECU接收到低电平信号“0”；触点张开时，线路没有被搭铁，信号参考电压维持为5V，ECU接收到高电平信号“1”。当IDL信号和PSW信号分别为“1”、“0”时，ECU判定节气门处于怠速位置，因而对发动机进行怠速方面的控制，包括：正常水温低怠速、低水温高怠速、开空调高怠速、强制怠速断油等。当IDL信号和PSW信号分别为“0”、“1”时，ECU判定发动机处于大负荷状态，因而对发动机进行大负荷加浓控制，即适当增大喷
5、油量，以提高发动机的功率。当IDL信号和PSW信号分别为“0”、“0”时，ECU判定发动机处于部分负荷状态，因而根据其他传感器信号确定喷油量和点火正时，以确保发动机的经济性和排放性能。另外，还有一种编码式节气门位置传感器，共有IDL、L1、L2、L3等4个触点，通过这些触点张开与闭合的不同组合，将节气门的开度分成8个开度范围，从而形成电控自动变速器的8个换挡区域。2、复合式节气门位置传感器结构及工作原理 这种节气门位置传感器包括滑线电阻式传感器和怠速触点两个部分，主要由滑线电阻、滑动触点、节气门轴、怠速触点及传感器壳体等组成，其结构、电路原理及输出的信号如图4-41所示，其滑线电阻制作在传感器
6、底板上，一端由ECU提供5V工作电源（VC脚），另一端通过ECU搭铁；滑线电阻的滑臂与信号输出端子VTA相连，并随节气门轴一同转动；怠速触点的一端由ECU提供5V（或12V）的信号参考电压（IDL端子），另一端也通过ECU搭铁。节气门开度变化时，滑臂上的触点在滑线电阻上滑动，从而从滑线电阻上获得分压电压，并作为节气门开度信号输送给ECU。由于该传感器可以检测到节气门开度的连续变化情况，因而ECU可以实现更多的控制功能，例如：加速加浓控制、空气流量信号替代控制（即空气流量传感器发生故障时，利用节气门位置和发动机转速计算进气量）等。传感器中的怠速触点专门用于判断发动机的怠速状态，部分汽车则取消了怠
7、速触点，通过滑线电阻式传感器信号的阈值来判断怠速状态，从而简化了节气门位置传感器的结构。3、加速踏板位置传感器结构及工作原理 许多现代汽车发动机都采用了全电子节气门，此时，在驾驶人的脚下还需要另外增设一个加速踏板位置传感器，发动机ECU利用该传感器的信号来控制全电子节气门的开度。加速踏板位置传感器有两种，分别为滑线电阻式和霍尔效应式。为了确保其工作的可靠性，此传感器往往有两个不同特性的输出信号。滑线电阻式加速踏板位置传感器如图4-43所示，其结构与工作原理与滑线电阻式节气门位置传感器相同。提示：因在安装该传感器时，需要极精密的位置调整，所以，不得拆下该传感器。当该传感器出现故障时，须更换加速踏
8、板总成。霍尔效应式加速踏板位置传感器如图4-44所示，其结构与工作原理与霍尔效应式节气门位置传感器相同。为确保较好的工作可靠性，两套信号系统都有各自独立的电路。l四四 任务实施任务实施 1.实训目的2.设备准备3.实训步骤4.实训要求1.实训目的 掌握各种节气门位置传感器的检查方法；掌握各种节气门位置传感器的检查方法；掌握加速踏板位置传感器的检查方法。掌握加速踏板位置传感器的检查方法。2.设备准备l 丰田5A发动机一台；凌志LS400发动机一台；丰田卡罗拉整车一辆或1ZR-FE发动机一台；通用工具一套；万用表一只；丰田故障诊断仪一台；厚薄规一只；发动机舱防护罩一套；“三件套”一套。3.实训步骤
9、l 提示：可以利用故障诊断仪通过读故障码和读数据流的方法来判断节气门位置传感器的工作情况，详参见模块9，这里仅介绍利用人工检测法。l1)触点开关式节气门位置传感器检查l2)复合式节气门位置传感器检测（以皇冠3.0为例）l3)丰田卡罗拉1ZR-FE发动机节气门位置传感器检查l4)丰田卡罗拉1ZR-FE发动机加速踏板位置传感器检查l1)触点开关式节气门位置传感器检查(1)测量测量ECU提供给触点的信号参考电压和搭铁线的搭提供给触点的信号参考电压和搭铁线的搭铁情况铁情况(2)测量搭铁线的搭铁情况测量搭铁线的搭铁情况(3)测量节气门位置传感器触点情况测量节气门位置传感器触点情况(1)测量测量ECU提供
10、给触点的信号参考电压和搭铁线的提供给触点的信号参考电压和搭铁线的搭铁情况搭铁情况 拆下节气门位置传感器的连接器，接通点火拆下节气门位置传感器的连接器，接通点火开关，用万用表测线束侧连接器中开关，用万用表测线束侧连接器中IDL端子、端子、PSW端子与车身搭铁之间的电压，都应为端子与车身搭铁之间的电压，都应为4.55.5V（也有少数车为（也有少数车为12V）。）。如果电压为如果电压为0V，则检查该连接器与，则检查该连接器与ECU之间之间的线路；线路正常时，查的线路；线路正常时，查ECU供电电源电路；如供电电源电路；如果果ECU供电电源电路也正常，则更换供电电源电路也正常，则更换ECU。(2)测量搭
11、铁线的搭铁情况测量搭铁线的搭铁情况 用万用表测线束侧连接器中搭铁端子与车身用万用表测线束侧连接器中搭铁端子与车身搭铁之间的电阻，应小于搭铁之间的电阻，应小于1。如果电阻值过大，则说明搭铁不良，应该检如果电阻值过大，则说明搭铁不良，应该检查该端子与查该端子与ECU之间的线路；线路正常时，查之间的线路；线路正常时，查ECU搭铁线；如果搭铁线；如果ECU搭铁线也正常，则更换搭铁线也正常，则更换ECU。(3)测量节气门位置传感器触点情况测量节气门位置传感器触点情况 用万用表测传感器连接器中用万用表测传感器连接器中IDL端子、端子、PSW端端子与搭铁端子（子与搭铁端子（E）之间的电阻，测量结果见表）之间
12、的电阻，测量结果见表4-3，否则，维修或更换传感器。否则，维修或更换传感器。说明：不同车型的节气门位置传感器中，各触说明：不同车型的节气门位置传感器中，各触点的通断情况可能有所不同。点的通断情况可能有所不同。l2)复合式节气门位置传感器检测（以皇冠3.0为例）皇冠皇冠3.0节气门位置传感器连接器及电路如图节气门位置传感器连接器及电路如图4-45所示。所示。(1)测测ECU提供给传感器的电源电压、怠速触点的信提供给传感器的电源电压、怠速触点的信号参考电压号参考电压(2)测搭铁线的搭铁情况测搭铁线的搭铁情况(3)测量传感器中测量传感器中IDL触点情况触点情况(4)测量传感器中滑线电阻器的情况测量传
13、感器中滑线电阻器的情况(1)测测ECU提供给传感器的电源电压、怠速触点的信提供给传感器的电源电压、怠速触点的信号参考电压号参考电压 拆下节气门位置传感器的连接器，接通点火拆下节气门位置传感器的连接器，接通点火开关，用万用表测线束连接器中开关，用万用表测线束连接器中VC端子、端子、IDL端端子与车身搭铁之间的电压，都应为子与车身搭铁之间的电压，都应为4.55.5V。如果电压为如果电压为0V，则检查该连接器与，则检查该连接器与ECU之间之间的线路；线路正常时，查的线路；线路正常时，查ECU供电电源电路；如供电电源电路；如果果ECU供电电源电路也正常，则更换供电电源电路也正常，则更换ECU。(2)测
14、搭铁线的搭铁情况测搭铁线的搭铁情况 用万用表测线束侧连接器中搭铁端子（用万用表测线束侧连接器中搭铁端子（E2）与车身搭铁之间的电阻，阻值应小于与车身搭铁之间的电阻，阻值应小于1。如果电阻值过大，则说明搭铁不良，应该检如果电阻值过大，则说明搭铁不良，应该检查该端子与查该端子与ECU之间的线路；线路正常时，查之间的线路；线路正常时，查ECU搭铁线；如果搭铁线；如果ECU搭铁线也正常，则更换搭铁线也正常，则更换ECU。(3)测量传感器中测量传感器中IDL触点情况触点情况 在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规，用万用表测传感器连接器中厚薄规，用万用
15、表测传感器连接器中IDL端子与搭铁端子与搭铁端子（端子（E2）之间的电阻：）之间的电阻：节气门关闭时（限位螺钉和限位杆之间间隙小于节气门关闭时（限位螺钉和限位杆之间间隙小于0.45mm）应小于）应小于0.5；节气门打开时（限位螺钉和限位杆之间间隙大于节气门打开时（限位螺钉和限位杆之间间隙大于0.55mm）应为）应为；如不符合要求，否则维修或更换该传感器。如不符合要求，否则维修或更换该传感器。(4)测量传感器中滑线电阻器的情况测量传感器中滑线电阻器的情况 用万用表测传感器连接器中用万用表测传感器连接器中VTA端子与端子与E2端子之间端子之间的电阻，阻值应随节气门开度的变化而连续变化，变化的电阻，
16、阻值应随节气门开度的变化而连续变化，变化时不能有跳动或间断，否则说明滑动触点有接触不良现时不能有跳动或间断，否则说明滑动触点有接触不良现象，应更换该传感器。象，应更换该传感器。节气门关闭时（限位螺钉和限位杆之间间隙为节气门关闭时（限位螺钉和限位杆之间间隙为0mm），电阻值应为），电阻值应为0.346.3k；节气门全开时，电；节气门全开时，电阻值应为阻值应为2.411.2k，否则，更换该传感器。，否则，更换该传感器。用万用表测传感器连接器中用万用表测传感器连接器中VC端子与端子与E端子之间的端子之间的电阻，阻值应为电阻，阻值应为3.17.2k，否则更换该传感器。，否则更换该传感器。l3)丰田卡罗
17、拉1ZR-FE发动机节气门位置传感器检查（1）读取节气门位置传感器数据）读取节气门位置传感器数据（2）检查传感器线束及连接器）检查传感器线束及连接器（3）检查传感器的工作电压（）检查传感器的工作电压（VC）（4）则更换节气门体总成）则更换节气门体总成（5）再次检查故障代码）再次检查故障代码 特别说明：丰田卡罗拉特别说明：丰田卡罗拉1ZR-FE发动机采用了霍发动机采用了霍尔效应式节气门位置传感器，其控制电路如图尔效应式节气门位置传感器，其控制电路如图4-46所所示。出现故障代码示。出现故障代码P0120（VTA1信号快速波动）、信号快速波动）、P0122（VTA1信号电压过小）、信号电压过小）、
18、P0123（VTA1信号信号电压过大）、电压过大）、P0220（VTA2信号快速波动）、信号快速波动）、P0222（VTA2信号电压过小）、信号电压过小）、P0223（VTA2信号信号电压过大）或电压过大）或P2135（VTA1信号与信号与VTA2信号差别过信号差别过小或过大）时，需要进行以下检查。小或过大）时，需要进行以下检查。（1）读取节气门位置传感器数据）读取节气门位置传感器数据 连接故障诊断仪，接通点火开关，踩动加速连接故障诊断仪，接通点火开关，踩动加速踏板，并读取节气门位置传感器数据，踏板，并读取节气门位置传感器数据，VTA1读读数应该在数应该在0.54.9V 之间连续变化；之间连续
19、变化；VTA2读数应读数应该在该在2.15.0V之间连续变化。之间连续变化。如果符合要求，则进入步骤如果符合要求，则进入步骤；不符合要求，；不符合要求，则进行下一步。则进行下一步。（2）检查传感器线束及连接器）检查传感器线束及连接器 拆下传感器连接器（见图拆下传感器连接器（见图4-47）及）及ECU连接连接器（见图器（见图4-48），用万用表测），用万用表测B25-5B31-67、B25-6B31-115、B25-4B31-114、B25-3B31-91 之间的电阻，之间的电阻，应小于应小于1；测测B25-5或或B31-67车身搭铁、车身搭铁、B25-6或或B31-115车身搭铁、车身搭铁、B
20、25-4 或或B31-114车身车身搭铁、搭铁、B25-3 或或B31-91车身搭铁之间的电阻，车身搭铁之间的电阻，应大于应大于10k。如果不符合要求，则维修或更换线束或连接如果不符合要求，则维修或更换线束或连接器。器。（3）检查传感器的工作电压（）检查传感器的工作电压（VC）连接连接ECU连接器，接通点火开关，用万用表测连接器，接通点火开关，用万用表测B25-5B25-3之间的电压，应为之间的电压，应为4.55.5V，否，否则，检查则，检查ECU电源电路，如果电源电路，如果ECU电源电路正常，电源电路正常，则更换则更换ECU。（4）则更换节气门体总成）则更换节气门体总成（5）再次检查故障代码
21、）再次检查故障代码 用故障诊断仪清除故障代码，再次读取故障代用故障诊断仪清除故障代码，再次读取故障代码，如果仍然出现代码码，如果仍然出现代码P0120、P0122、P0123、P0220、P0222、P0223或或P2135，则更换，则更换ECU。l4）丰田卡罗拉1ZR-FE发动机加速踏板位置传感器检查（1）读取加速踏板位置传感器数据）读取加速踏板位置传感器数据（2）检查传感器的供电电压）检查传感器的供电电压（3）检查）检查ECU的加速踏板位置传感器控制电路的加速踏板位置传感器控制电路（4）检查线束及连接器）检查线束及连接器（5）检查线束及连接器）检查线束及连接器 特别说明：丰田卡罗拉特别说明
22、：丰田卡罗拉1ZR-FE发动机采用了霍尔效发动机采用了霍尔效应式加速踏板位置传感器，其控制电路如图应式加速踏板位置传感器，其控制电路如图4-49所示，其所示，其中有中有VPA（主）（主）VPA2（副）两个传感器电路，其中（副）两个传感器电路，其中VPA为加速踏板位置信号，并用于发动机控制，为加速踏板位置信号，并用于发动机控制，VPA2用于故用于故障监测，且为障监测，且为VPA发生故障时应急备用信号。如果出现故发生故障时应急备用信号。如果出现故障代码障代码P2120（VPA信号快速波动）、信号快速波动）、P2122（VPA信号信号电压过小）、电压过小）、P2123（VPA信号电压过大）、信号电压
23、过大）、P2125（VPA2信号快速波动）、信号快速波动）、P2127（VPA2信号电压过小）、信号电压过小）、P2128（VPA2信号电压过大）、信号电压过大）、P2138（VPA信号与信号与VPA2信号相差过小或信号相差过小或VPA信号与信号与VPA2信号都过小）时，信号都过小）时，需要进行以下检查。需要进行以下检查。（1）读取加速踏板位置传感器数据）读取加速踏板位置传感器数据 连接故障诊断仪，接通点火开关，踩动加速踏连接故障诊断仪，接通点火开关，踩动加速踏板，并读取加速踏板位置传感器数据，板，并读取加速踏板位置传感器数据，VPA读数应读数应该在该在0.54.5V之间连续变化；之间连续变化
24、；VPA2读数应该在读数应该在2.65.0V之间连续变化。之间连续变化。如果符合要求，则进入步骤如果符合要求，则进入步骤5；不符合要求，则；不符合要求，则进行下一步。进行下一步。（2）检查传感器的供电电压）检查传感器的供电电压 拆下加速踏板位置传感器连接器（见拆下加速踏板位置传感器连接器（见 图图4-50），接通点火开关，用万用表测线），接通点火开关，用万用表测线 束侧束侧A3-4A3-5、A3-1A3-2之间的之间的 电压，电压，应为应为4.55.5V，否则，否则，进入步进入步 骤骤5。（3）检查）检查ECU的加速踏板位置传感器控制电路的加速踏板位置传感器控制电路 用万用表测线束侧用万用表测
25、线束侧A3-2A3-3、A3-5A3-6之间的电阻，均应为之间的电阻，均应为36.6041.61，正常，则更换加速踏板总成；异常，则继续正常，则更换加速踏板总成；异常，则继续下一步。下一步。（4）检查线束及连接器）检查线束及连接器 拆下拆下ECU连接器（见图连接器（见图4-51），用万用表测），用万用表测A3-6A50-55、A3-5A50-59、A3-3A50-56、A3-2A50-60之间的电阻，均应小于之间的电阻，均应小于1；测；测A3-6 或或A50-55车身搭铁、车身搭铁、A3-5或或A50-59车身搭铁、车身搭铁、A3-3或或A50-56 车身搭车身搭铁、铁、A3-2 或或A50-
26、60车身搭铁之间的电阻，均车身搭铁之间的电阻，均应大于应大于10k，否则维修或更换线束或连接器。，否则维修或更换线束或连接器。如果正常，则更换如果正常，则更换ECU。（5）检查线束及连接器）检查线束及连接器 拆下拆下ECU连接器（见图连接器（见图4-50），），用万用表测用万用表测A3-5A50-59、A3-4A50-57、A3-2A50-60、A3-1A50-58之间的电阻，均应小于之间的电阻，均应小于1；测；测A3-5或或A50-59车身搭铁、车身搭铁、A3-4或或A50-57车车身搭铁、身搭铁、A3-2或或A50-60车身搭铁、车身搭铁、A3-1或或A50-58车身搭铁之间的电阻，均应大
27、于车身搭铁之间的电阻，均应大于10k，否则维修或更换线束或连接器。正常则更换否则维修或更换线束或连接器。正常则更换ECU。4.实训要求 每一步检查都应对照电路图，做到思路清晰、每一步检查都应对照电路图，做到思路清晰、明了；明了；操作认真仔细，以免造成设备损坏；操作认真仔细，以免造成设备损坏；养成使用发动机舱防护罩、养成使用发动机舱防护罩、“三件套三件套”的职业的职业习惯；习惯；养成工具、零件、油液养成工具、零件、油液“三不落地三不落地”的职业习的职业习惯。惯。l小结 节气门位置传感器（节气门位置传感器（TPS）用于检测节气门的开度）用于检测节气门的开度及其变化，及其变化，ECU利用其信号对喷油
28、量、点火正时、怠利用其信号对喷油量、点火正时、怠速等进行修正控制，另外，节气门位置传感器还是自动速等进行修正控制，另外，节气门位置传感器还是自动变速器换挡控制的主要传感器之一，对自动换挡影响重变速器换挡控制的主要传感器之一，对自动换挡影响重大。大。节气门位置传感器按结构大致可分为触点开关式、滑线节气门位置传感器按结构大致可分为触点开关式、滑线电阻式、复合式和霍耳效应式等四种。采用全电子节气门电阻式、复合式和霍耳效应式等四种。采用全电子节气门的发动机还需要另外增设一个加速踏板位置传感器，发动的发动机还需要另外增设一个加速踏板位置传感器，发动机机ECU利用该传感器的信号来控制全电子节气门的开度。利用该传感器的信号来控制全电子节气门的开度。节气门位置传感器及加速踏板位置传感器的检查内容主节气门位置传感器及加速踏板位置传感器的检查内容主要包括：信号参考电压和搭铁情况的检查、传感器触点情要包括：信号参考电压和搭铁情况的检查、传感器触点情况的检查、传感器电源电压的检查、滑线电阻器的检查、况的检查、传感器电源电压的检查、滑线电阻器的检查、传感器线束及连接器的检查等。传感器线束及连接器的检查等。
