发布于 06-24 21:43:50
一、开关式节气门位置传感器的测量原理
开关式节气门位置传感器测量原理如图6-10所示。开关式节气门位置传感器是由两个开关触点构成的旋转式开关，常闭触点构成怠速开关，常开触点用作全负荷开关。凸轮轴与节气门联动，凸轮转动时，带动可动触点移动。
图6-10 开关式节气门位置传感器测量原理
a）原理简图 b）连接电路 c）传感器输出特性
1—常开触点 2—怠速触点 3—可动触点
当节气门处在关闭位置时，凸轮未使可动触点移动，常闭触点处于闭合状态，向ECU提供发动机怠速（IDL）信号。
当节气门打开后，带动凸轮转动。凸轮的转动驱使可动触点移动而使常闭触点断开，于是，发动机怠速信号消失。
当节气门开度达到设定的全负荷开度时，凸轮的转动使得可动触点移动至常开触点闭合，于是，全负荷开关向ECU发出发动机全负荷信号（PSW）。
开关式节气门位置传感器的输出特性如图6-10c所示。
二、开关式节气门位置传感器的结构
1.开关式节气门位置传感器的结构
开关式节气门位置传感器的结构如图6-11所示。内有节气门全开和全闭两对触点，其中，节气门全开（PSW）触点常开，节气门全闭（怠速）触点常闭，由中间的移动触点控制常开触点和常闭触点的闭合和打开。移动触点由导向凸轮控制其移动，而导向凸轮与节气门同轴。
当发动机处于怠速工况时，全闭（怠速）触点接通，从传感器的IDL信号端子输出发动机怠速信号；当节气门开度大于50°，发动机处于高速或大负荷时，导向凸轮随节气门转动的位置，已使移动触点移动至全开触点接通，传感器通过PSW信号端子输出发动机全负荷信号。
2.开关式节气门位置传感器的作用原理
相比于线性节气门位置传感器，开关式节气门位置传感器无节气门中间开度信号输出，其检测性较差，在现代汽车电子控制系统中已较少见。在发动机控制系统中，开关式节气门位置传感器的作用原理如下。
（1）节气门处于关闭状态
节气门处于关闭状态时，怠速触点IDL闭合，节气门全开触点PSW断开，怠速触点IDL信号端子输出低电平“0”，全负荷触点PSW端子输出高电平“1”。ECU接收到这两个信号时，若车速传感器同时输入ECU的信号表明车速为零时，ECU会判定发动机在怠速工况运行，并输出喷油器增加喷油量控制信号，以保证发动机怠速转速稳定；若车速传感器同时输入ECU的信号表示车速不为零，ECU可判断发动机处于减速状态，从而控制喷油器不喷油或少喷油，以降低排放和提高经济性。
图6-11 开关式节气门位置传感器的结构
1—导向凸轮 2—节气门轴 3—控制杆 4—移动触点 5—怠速触点 6—节气门全开触点 7—线路插接器 8—导向槽
（2）节气门处于中间状态
当节气门开度增大时，凸轮随节气门轴转动，怠速触点打开，全负荷PSW触点也处于断开状态，传感器怠速信号输出端和全负荷信号输出端均输出高电平“1”。ECU接收到这两个高电平信号时，便判定发动机在部分负荷状态运行，这时ECU根据空气流量传感器信号和曲轴转速信号计算喷油量，以确保发动机的排放性和经济性。
（3）节气门处于全开状态
当节气门接近全部开启（50%以上负荷）时，凸轮随节气门转动而使PSW触点闭合，其输出端输出低电平“0”，这时怠速触点IDL保持断开状态，输出仍为高电平“1”。ECU接收到这两个信号时，判定发动机处于大负荷运行状态，随即输出使喷油器增加喷油量的控制信号，保证发动机发出足够的功率。正因为如此，通常将开关式节气门位置传感器的全开触点（大负荷触点）称为功率触点。
三、开关式节气门位置传感器的检测方法
1.开关式节气门位置传感器常见故障及影响
开关式节气门位置传感器可能出现的故障主要有：传感器内的怠速触点和全负荷触点接触不良，造成相关的电子控制系统工作失常或不工作，常见的故障对发动机的影响见表6-5。
表6-5 开关式节气门位置传感器的常见故障及对发动机的影响
2.开关式节气门位置传感器的检测方法
开关式节气门位置传感器的电路及端子排列如图6-12所示，一般检测方法如下：
图6-12 开关式节气门位置传感器的电路与端子排列
a）传感器电路 b）传感器端子排列
1—节气门位置传感器 2—电控单元（ECU）
1）直观检查。首先检查传感器插接器有无松动，节气门有无卡滞等，若有，予以修复。
2）检测传感器信号电压。方法如下：
①断开传感器插接器，接通点火开关（ON），在节气门关闭时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为低电平“0”；测量PSW端子与搭铁之间的电压，应在5V左右。
②节气门开度较小时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为5V左右；测量PSW端子与搭铁之间的电压，也应在5V左右。
③在节气门全开（开度大于50%）时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为5V左右；测量PSW端子与搭铁之间的电压，应为低电平。
如果电压检测结果异常，应检修节气门位置传感器与发动机ECU之间的线路，若线路正常，则应检测传感器触点的通断性，以确认传感器是否有故障。
3）检测传感器触点的通断性。方法如下：
①关闭点火开关，拔下传感器插接器的插头。
②在节气门关闭时，用电阻表测量传感器IDL端子与TL端子之间的电阻，应为0Ω；节气门打开后，测量传感器IDL端子与TL端子之间的电阻，应为无穷大。
③在节气门开度较小时，测量传感器的PSW端子与TL端子之间的电阻，应为无穷大；在节气门全开（开度大于50%）时，测量传感器的PSW端子与TL端子之间的电阻，应为0Ω。
开关式节气门位置传感器的电阻检测参数见表6-6，如果检测结果不正常，更换传感器。
表6-6 开关式节气门位置传感器的电阻检测参数
3.开关式节气门位置传感器的检测实例
（1）丰田汽车开关式节气门位置传感器的检测方法
丰田佳美CAMRY2.0L3S-FE型轿车采用开关式节气门位置传感器，其与ECU连接电路的端子排列如图6-13所示。
图6-13 丰田汽车开关式节气门位置传感器的电路
a）电路 b）端子排列
当节气门位置传感器发生故障时，发动机ECU自诊断系统即可检测到，并使发动机进入故障应急状态运行，并储存故障信息，利用故障诊断仪可以读取故障信息。确认传感器及电路故障的方法如下：
1）检测传感器电源电压。断开传感器插接器，再接通点火开关，用直流电压表测量传感器TL端子与搭铁之间的电压，应为12V。如果无电压，检修传感器电源线路。
2）检测传感器信号电压。传感器的信号电压检测标准参数见表6-7，具体检测方法如下：
①断开传感器插接器，接通点火开关（ON），在节气门关闭时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为低电平“0”；测量PSW端子与搭铁之间的电压，应为高电平“1”。
②使节气门全开（开度大于55°）时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为高电平“1”；测量PSW端子与搭铁之间的电压，应为低电平“0”。
③节气门较小的开度（开度小于45°）时，测量插接器IDL端子与搭铁之间的电压，应为高电平“1”；测量PSW端子与搭铁之间的电压，也应是高电平“1”。在节气门从关闭到全开的过程中，不应出现两信号端子同时为低电平“0”的情况。
如果检测出现异常，应检修节气门位置传感器与发动机ECU之间的线路，若线路及传感器均正常，则应更换ECU。
3）检测传感器的电阻。传感器的电阻检测参数见表6-7，具体检测方法如下：
①关闭点火开关，拔下传感器插接器的插头。
②在节气门关闭时，用电阻表测量传感器IDL端子与搭铁之间的电阻，应小于10Ω；测量PSW端子与搭铁之间的电阻，应大于1MΩ。
③在节气门全开（开度大于55°）时，用电阻表测量传感器IDL端子与搭铁之间的电阻，应大于1MΩ；测量传感器的PSW端子与搭铁之间的电阻，应小于10Ω。
④节气门在关闭和全开之间时，用电阻表测量传感器IDL端子与搭铁之间的电阻，测量传感器的PSW端子与搭铁之间的电阻，不应同时出现小于10Ω。
表6-7 丰田汽车开关式节气门位置传感器信号电压及电阻检测参数
4）检测传感器触点的通断性。在节气门关闭和全开时，传感器触点的通断性见表6-8，具体检测方法如下：
①关闭点火开关，拔下传感器插接器的插头。
②在节气门关闭时，用电阻表测量传感器IDL端子与TL端子之间的电阻，应为0Ω；节气门打开后，测量传感器IDL端子与TL端子之间的电阻，应为无穷大。
③在节气门开度较小时，测量传感器的PSW端子与TL端子之间的电阻，应为无穷大；在节气门全开（开度约55°）时，测量传感器的PSW端子与TL端子之间的电阻，应为0Ω。
表6-8 开关式节气门位置传感器的通断性检测
四、编码式节气门位置传感器
1.编码式节气门位置传感器的结构
为了能检测出发动机的加速状态，在开关式节气门开度传感器中增设了Acc信号输出端。这种节气门位置传感器被称之为编码式节气门位置传感器，其结构如图6-14所示。编码式节气门位置传感器增加了印制电路板，电路板上有编码图形，与节气门轴联动的滑动触点在编码图上滑动，即可以数字信号的方式检测出节气门回转角。从IDL可检测出怠速状态，从PSW可检测出高负荷状态，从Acc1与Acc2则可检测出加速状态。
图6-14 编码式节气门位置传感器
2.编码式节气门位置传感器的工作原理
编码式节气门位置传感器的工作原理如图6-15所示。
图6-15 各运转状态下节气门位置传感器的状态
a）怠速运转时 b）加速运转时 c）高负荷运转时 d）减速运转时
1—加减速检测触点ON 2—加减速检测触点OFF
图6-15a所示为怠速运转时节气门位置传感器状态，此时，如IDL触点处于闭合，即可检测出怠速状态。同时，在发动机转速高时，如该触点闭合，ECU将判断为减速状态，进行“燃油喷射中断”的控制。
图6-15b所示为加速运转时节气门位置传感器状态，此时，滑动触点滑过印制电路板的加速线路，Acc1与Acc2交替处于闭合、打开状态。ECU根据Acc1和Acc2的信号判断为急加速时，输出非同步燃油喷射控制信号，增加喷油器的喷油量，以提高加速性能。
图6-15c所示为高负荷运转时节气门位置传感器状态，在节气门打开一定程度的高负荷时，功率触点（PSW）处于闭合状态，即可检测出高负荷状态。
图6-15d所示为减速运转时节气门位置传感器状态，此时加减速检测触点处于打开状态，ECU不进行非同步喷射控制。
