毕业论文-节气门位置传感器故障检测与诊断

1、摘要浙江机电职业技术学院毕业设计说明书PAGE 122毕业设计说明书课题名称： 节气门位置传感器故障检测与诊断 学生姓名 学 号 二级学院（系） 专 业 班 级 指导教师 目录 18 -节气门位置传感器故障检测与诊断摘 要随着人们对汽车的动力性、经济性、环保性要求的不断提高，电子制约技术也被越来越多的应用到汽车上。作为电子制约系统的信号源，传感器的性能直接决定了电子制约系统的性能，其中节气门位置传感器（TPS）是电子制约系统中非常重要的传感器之一，它是怠速制约、燃油喷射制约、点火提前角制约等主要信号源。节气门位置传感器工作环境比较恶劣，传统的接触式车用节气门位置传感器容易受到油污、潮湿、高温、

2、震动等因素的影响，而影响传感器的使用性能和使用寿命，从而影响了整个电子制约系统的稳定性及制约效果。非接触式节气门位置传感器能有效的避开这些因素的影响。本文系统的介绍了节气门位置传感器的结构组成、种类、工作原理、常见故障及其维护。关键词：节气门位置传感器；种类；工作原理；故障检测；维护。目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc376280832 摘 要 PAGEREF _Toc376280832 h - 1 - HYPERLINK l _Toc376280833 第1章 绪论 PAGEREF _Toc376280833 h - 3 - HYPERLINK l _T

3、oc376280834 1.1 引言 PAGEREF _Toc376280834 h - 3 - HYPERLINK l _Toc376280835 1.2 节气门位置传感器的意义 PAGEREF _Toc376280835 h - 3 - HYPERLINK l _Toc376280836 第2章 节气门位置传感器的类型 PAGEREF _Toc376280836 h - 4 - HYPERLINK l _Toc376280837 2.1不含怠速触点的节气门位置传感器 PAGEREF _Toc376280837 h - 4 - HYPERLINK l _Toc376280838 2.2含怠速

4、触点的节气门位置传感器 PAGEREF _Toc376280838 h - 6 - HYPERLINK l _Toc376280839 2.3开关量输出型节气门位置传感器 PAGEREF _Toc376280839 h - 7 - HYPERLINK l _Toc376280840 2.4线性可变电阻输出型节气门位置传感器（皇冠3.0车） PAGEREF _Toc376280840 h - 8 - HYPERLINK l _Toc376280841 第3章 节气门位置传感器的检测 PAGEREF _Toc376280841 h - 11 - HYPERLINK l _Toc376280842

5、3.1开关量输出型节气门位置传感器的检查调整（丰田1S-E和2S-E） PAGEREF _Toc376280842 h - 11 - HYPERLINK l _Toc376280843 3.2 线性可变电阻输出型节气门位置传感器的检查调整 PAGEREF _Toc376280843 h - 13 - HYPERLINK l _Toc376280844 3.3案例分析 PAGEREF _Toc376280844 h - 13 - HYPERLINK l _Toc376280845 3.3.1 维修案例一 PAGEREF _Toc376280845 h - 13 - HYPERLINK l _To

6、c376280846 3.3.2 维修案例二 PAGEREF _Toc376280846 h - 14 - HYPERLINK l _Toc376280847 结论 PAGEREF _Toc376280847 h - 15 - HYPERLINK l _Toc376280848 参 考 文 献 PAGEREF _Toc376280848 h - 16 - HYPERLINK l _Toc376280849 致谢 PAGEREF _Toc376280849 h - 17 -第二章 设计模板体系第1章 绪论1.1 引言随着电子技术的发展,现代汽车电子化水平逐步提高,汽车的喷油系统已经由原来的化油器

7、升级到电子控制燃油喷射系统。电喷系统根据汽车节气门的进气量严格控制喷油嘴的喷油量,保证燃油能够充分燃烧,既节约了能源又减少了尾气排放中有毒气体的含量。在电喷系统中有一个重要的传感器即节气门位置传感器(TPS),它是安装在节气门体上的,将节气门的开度大小信息转变成电压信号送入到汽车的电子控制单元ECU中去,ECU通过计算所得到节气门开度大小的信息以及节气门开度的变化速率信息,由这些信息判断出发动机当前的工作状况,从而确定喷油器的最佳喷油时间和点火提前角。本文系统的介绍了关于节气门位置传感器的组成、原理、种类和一些常见的故障的诊断和排除。1.2 节气门位置传感器的意义节气门位置传感器又称为节气门开

8、度传感器或节气门开关。其主要功用是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是加速工况还是减速工况。它实质上是一只可变电阻器和几个开关，安装于节气门体上。在节气门位置传感器中电阻器的转轴与节气门联动，它有两个触点：全开触点和怠速触点。当节气门处于怠速位置时，怠速触点闭合，向计算机输出怠速工况信号；当节气门处于其它位置时，怠速触点张开，输出相对于节气门不同转角的电压信号，计算机便根据信号电压值识别发动机的负荷，根据信号电压在一定时间内的变化增减率识别是加速工况还是减速工况。计算机根据这些工况信息来修正喷油量，或者进行断油控制。第2章 节气门位置传感器的类型2.1不含怠速触点的节气门位置传感器与传统

9、的节气门位置传感器相比，取消了油门拉线（含怠速触点的除外），加速响应性和控制精度得到了进一步的提高。一般来说，电子节气门是执行电机和位置传感器组成，在执行电机转动时与之机械相连的滑臂沿圆周方向转动，从而使传感器的阻值和输出信号发生变化。 图2-1 执行电机的原理控制电路图2-2 执行电机的原理控制电路 TR1/TR3为PNP三极管，TR2/TR4为NPN三极管，在TR1/TR2的基极回路分别串联了电气特性相同的反相器F1/F2（反相器的特性是若输入为高则输出为低、若输入为低输出则为高），当控制信号为高电位时，此高电位经过反相器F1/F2后为低，依据PNP/NPN三极管的特性可知，PNP三极管在

10、基极为低电位时导通，NPN三极管在基极为高电位时导通，所以此三极管TR1和TR4导通，12V电源经过TR1的发射极集电极执行电机TR4的集电极发射极搭铁而构成一个回路，电机开始顺时针方向转动。低电位控制信号经反相器F1/F2后为高电位，三极管TR1截止，TR2导通，因此时三极管TR3导通，TR4截止，所以12V电源经三极管TR3的发射极集电极执行电机三极管TR2的集电极发射极搭铁而构成一个回路，电机则开始逆时针方向转动。图2-3 当控制信号为低电位时2.2含怠速触点的节气门位置传感器如图2-4所示，严格来讲，含怠速触点的电子节气门只能称作半电子节气门，因为它的怠速是由电机控制的，而节气门的开度

11、是通过油门拉线控制的。节气门体是由怠速执行电机、怠速触点和二个位置传感器等组成，怠速触点用于PCM（动力控制模块）对发动机怠速工况的识别，怠速转速的控制是通过对执行电机通电时间的控制而实现的，当驾驶者踩踏油门时，通过油门拉线与节气门的连动而使节气门位置传感器的滑臂沿圆周方向上下运动，最终产生节气门信号电压的变化。其传感器的功能与上面介绍的相同。图2-4 含怠速触点的电子节气门2.3开关量输出型节气门位置传感器开关量输出型节气门位置传感器又称为节气门开关。它有两副触点，分别为怠速触点（IDL）和全负荷触点（PSW）。如图2-5所示开关量输出型节气门位置传感器是由一个和节气门同轴的凸轮控制两个开关

12、触点的开启和闭合。当节气门处于全关闭的位置时，怠速触点（IDL）闭合，ECU根据怠速开关的闭合信号判定发动机处于怠速工况，从而按怠速工况的要求控制喷油量；当节气门打开时，怠速触点打开，ECU根据这一信号进行从怠速到小负荷的过渡工况的喷油控制；全负荷触点在节气门由全闭位置到中小开度范围内一直处于开启状态，当节气门打开至一定角度（丰田1G-EU车为55）的位置时，全负荷触点开始闭合，向ECU送出发动机处于全负荷运转工况的信号，ECU根据此信号进行全负荷加浓控制。（丰田1G-EU）发动机电子控制系统用的开关量输出型节气门位置传感器，它与ECU的连接线路如 HYPERLINK /wego/wavfor

13、m/2/3-t2.htm 图2-6所示。图2-5 开关量输出型节气门位置传感器结构1-连接器；2-动触点；3-全负荷触点；4-怠速触点；5-控制臂；6-节气门轴；7-凸轮；8-槽图2-6 节气门位置传感器与ECU的连接2.4线性可变电阻输出型节气门位置传感器（皇冠3.0车）（1）结构和电路线性可变电阻型节气门位置传感器是一种线性电位计，电位计的滑动触点由节气门轴带动。在不同的节气门开度下，电位计的电阻也不同，从而将节气门开度转变为电压信号输送给ECU。ECU通过节气门位置传感器，可以获得表示节气门由全闭到全开的所有开启角度的、连续变化的电压信号，以及节气门开度的变化速率，从而更精确地判定发动机

14、的运行工况。一般在这种节气门位置传感器中，也设有一怠速触点IDL，以判定发动机的怠速工况。线性可变电阻型节气门位置传感器与ECU的连接线路如图2-7所示。图2-7线性可变电阻型节气门位置传感器与ECU的连接线路（2）线性可变电阻型节气门位置传感器的检查调整（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，用万用表档在节气门位置传感器连接器上测量怠速触点IDL的导通情况（ HYPERLINK /wego/wavform/2/3-t8.htm 图 2-8）。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

15、导通（电阻为）。否则应更换节气门位置传感器。图2-8 检查怠速触点的导通情况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，用万用表的档测量线性电位计的电阻，该电阻应能随节气门开度增大而呈线性增大。在节气门限位螺钉和限位杆之间插入适当厚度的厚薄规，用万用表档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 2-1所示。表2-1 线性可变电阻型节气门位置传感器各端子间的电阻（皇冠3.0车）限位螺钉与限位杆间隙（或节气门开度）端子名称电阻值0mmVTA-E20.34-6.30k0.45mmIDL-E20.50k或更小0.55mmIDL-E2节气门全开VTA-E

16、22.40-11.20k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、VTA三个端子处应有电压；用万用表电压档检测IDL-E2、VC-E2、VTA-E2间的电压值应符合表 2-2所示。表2-2节气门位置传感器各端子电压端子条件标准电压IDL-E2节气门全开9-14VVC-E2节气门全闭4.0-5.5VVTA-E2节气门全闭0.3-0.8V第3章 节气门位置传感器的检测3.1开关量输出型节气门位置传感器的检查调整（丰田1S-E和2S-E）（1）就车检查端子间的导通性点火开关置于“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

17、限位杆之间插入适当厚度的厚薄规。用万用表档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。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。具体情况如表 3-1所示。否则，应调整或更换节气门位置传感器。表 3-1端子间导通性检查要求（丰田1S-E和2S-E）限位螺钉和限位杆之间的间隙端子IDL-E(TL)PSW-E(TL)IDL-PSW0.5mm导通不导通不导通0.9mm不导通不导通不导通节气门全开不导通导通不导通图3-2 直角坐标图如图3-2所示的直角坐标图，使节气门处于下列开度位置:有三效催化转化器的为71

18、或81，无三效催化转化器的为41或51（节气门完全关闭时的度数为6）。然后用万用表的档检查每个端子间的导通性，其结果应如表3-3所示。表3-3 端子间的导通性检查要求（丰田1S-E和2S-E）节气门开度有三效催化转化器节气门开度无三效催化转化器IDL-E（TL）PSW-E(TL)IDL-PSWIDL-E(TL)PSW-E(TL)DL-PSW从垂直位置起71不导通不导通不导通从垂直位置起41不导通不导通不导通从垂直位置起81不导通导通不导通从垂直位置起51不导通导通不导通从垂直位置起7.5导通不导通不导通从垂直位置起7.5导通不导通不导通（3）开关量输出型节气门位置传感器的调整如果检查结果不符合

19、要求可进行如下调整:松开节气门位置传感器的两个固定螺钉，在节气门限位螺钉和限位杆之间插入0.7mm（丰田1G-EU车为0.55mm）的厚薄规，并将万用表档的接头连接节气门位置传感器端子IDL和E（TL），逆时针平稳地转动节气门位置传感器，直到万用表有读数显示，并用两只螺钉固定；然后再换用0.50mm或0.90mm（丰田1G-EU车为0.44mm或0.66mm）的厚薄规，再检查端子IDL-E（TL）之间的导通性:限位杆和限位螺钉之间的间隙为0.5mm（丰田16EU车为0.44mm）时导通（万用表读数为0）；间隙为0.9mm（丰田1G-EU车为0.66mm）时不导通（万用表档读数为）。3.2 线性

20、可变电阻输出型节气门位置传感器的检查调整图3-4节气门位置传感器的调整（a）拧松固定螺钉 （b）测量端子IDL和E2导通情况在节气门限位螺钉和限位杆之间插入0.50mm厚薄规，同时用万用表档测量IDL和E2的导通情况（ HYPERLINK /wego/wavform/2/3-t10.htm 图 2-10（b）。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

21、0.45mm时，IDL和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。3.3案例分析3.3.1 维修案例一故障现象：一辆93年凌志LS400车（UCFIO底盘1UZ-FE发动机,VIN码：JT8UF1168P0029865），出现怠速不稳，发动机转速忽高忽低。加速良好，但在松开油门后有熄火现象。故障诊断与分析：接车后先试车，试车结果与车主所述一致用修车王读取故障代码，系统显示正常。 先对发动机的供油系和点火系进行了全面检查和维护，试车，故障现象依旧。由于无故障代码显示，所以将检查重点放在机械部分。测量气缸压力，其大小及各缸压力差值均在

22、标准范围内。检查进气系统时发现燃油压力调节器的真空管老化，出现漏气现象，更换新的软管，发动机怠速不稳的症状稍有好转，但未完全消失。 至此，我们不得不考虑控制电路方面的问题。检查怠速电动机，动作良好，检查空气流量计也无异常，检查节气门位置传感器时，发现怠速时电压偏高(1.1V，正常值应为0.5V左右)。于是重新调整至正常值，发动机依然发抖。再用汽车专用示波器检查时，发现节气门位置传感器信号有中断现象。故障排除：更换节气门位置传感器后，发动机运转正常。3.3.2 维修案例二故障现象： 一辆广州本田雅阁2.4轿车因涉水导致发动机浸水，水进入发动机气缸内，将连杆顶弯，车主在某修理厂对发动机进路口行大修

23、，出厂时，修理工发现换挡杆在位时无法挂入D位，车辆无法行驶，被拖进特约维修站进行维修。故障诊断与分析：用故障诊断仪HDS进行检测，发现节气门位置传感器信号不正常，怠速工况下正常开度应约为9%，但该车的节气门位置传感器信号显示37%，与正常信号相差很大。接下来对节气门位置传感器（如附图3-5）进行检测，正常情况下，节气门位置传感器在全闭时各接脚之间阻值分别如下：1-3脚为5.70，1-2脚为5.66，2-3脚为1.06。而在检测中发现，该车节气门位置传感器相应阻值分别如下：1-3脚为9.89，1-2脚为9.98，2-3脚为1.60。由于发动机进气系统进水，水从节气门轴进入节气门位置传感器内，造成滑动电位计阻值变大，不良信号导致自动变速器换挡模式错乱。因此为了保护自动变速器机械装置，PCM发出信号，通过多路控制装置控制钥匙联锁电磁阀，使换挡杆锁定在位上。不让车辆继续行驶，以保护发动机及自动变速器总成。图3-5节气门位置传感器接脚示意图故障排除：由于节气门位置传感器不可单独更换，因此只能更换节气门体总成，更换后，故障排除。结论本文以节气门位置传感器的结构、原理、种类、检修为论述对象，介绍了现代汽车节气门位置传感器的原理及检修措施。在这个生活水平不断提高的社会