智能电子节气门控制系统及汽车传感器故障检测

在常规节气门体中，都是由加速踏板作用力确定节气门角度。广州丰田凯美瑞轿车ETCS-i使用发动机ECU来计算适用于相应驾驶条件的最佳节气门开度，并使用节气门控制电动机来控制节气门的开度。在异常情况下，该系统切换至跛行模式。智能电子节气门控制系统ETCS-i如图5-16所示。

将节气门设置为适合加速踏板作用力和发动机转速等适应驾驶条件的最佳节气门角度，从而实现优异的节气门控制性能和所有工作范围内的舒适操作。ETCS-i具有下列5项功能：

（1）VVT-i（智能可变气门正时）系统结构 它用于将进气凸轮轴控制在（曲轴角度的）40°范围内，从而提供最适于发动机状态的气门正时。这使发动机在所有转速范围内的转矩得到改进，燃油经济性增强，废气排放减少。

根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度，发动机ECU可以计算各种驾驶条件下的最佳气门正时，控制凸轮轴正时机油控制阀。此外，发动机ECU使用来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号来检测实际气门正时，从而提供反馈控制以实现目标气门正时。

（2）ISC（怠速控制） 发动机ECU控制节气门，从而使发动机恒定地维持理想的怠速转速。

（3）TRC（牵引力控制） 作为TRC系统的一部分，当驱动轮出现过量滑动时，根据来自防滑控制ECU的请求信号关闭节气门，这便于车辆确保稳定性和驱动力。

图5-16 智能电子节气门控制系统ETCS-i

①—仅适用于带巡航控制系统的车型 ②—仅适用于带有制动控制系统的车型

（4）VSC（车辆防滑控制）为了发挥VSC系统控制的最佳效用，通过防滑控制ECU协调控制性能来控制节气门角度。

（5）巡航控制 带有集成巡航控制ECU的发动机ECU，通过直接控制节气门来进行巡航控制。

1.失效保护

当失效保护检测到任何传感器存在故障时，如果发动机ECU仍能继续正常控制发动机控制系统，则说明发动机可能有故障或出现其他故障。为了防止出现此问题，发动机ECU的失效保护功能提供有助于存储的数据，使发动机控制系统继续运行，或在预测到即将出现危险的情况下停止发动机。

（1）加速踏板位置传感器的失效保护 加速踏板位置传感器有两个传感器（主和副），若其中一个传感器电路出现故障（图5-17），则发动机ECU会检测两个传感器电路之间不正常的信号电压差，并切换到跛行模式。在跛行模式中，正常工作的电路被用来计算节气门开度，从而在跛行模式控制下运行车辆。

如果两个传感器电路都出现故障（图5-18），发动机ECU会检测这两个传感器电路的不正常信号电压，中断节气门控制。此时，可以在发动机怠速范围内驾驶车辆。

图5-17 一个传感器电路出现故障

图5-18 两个传感器电路出现故障

图5-19 切换到跛行模式

（2）节气门位置传感器的失效保护

节气门位置传感器有两个传感器（主和副），若其中一个传感器电路出现故障，则发动机ECU会检测两个传感器电路之间的不正常信号电压差，切断至节气门控制电动机的电流，并切换到跛行模式，如图5-19所示；然后，回位弹簧的弹力导致节气门回位，使其保持在指定的开度。此时，可以在跛行模式下驾驶车辆，同时根据节气门开度控制燃油喷射和点火正时，从而调节发动机的动力输出。如果发动机ECU检测到节气门控制电动机系统中存在故障，则执行与上述相同的控制。

2.加速踏板位置传感器

(1)加速踏板位置传感器的结构图5—20所示为无触点型加速踏板位置传感器，该传感器使用了安装在加速踏板臂上的霍尔IC.由两块磁铁及其中间的霍尔IC组成的磁轭安装在加速踏板臂的底座上。磁轭根据施加在加速踏板上的作用力，绕霍尔IC旋转，霍尔IC将磁通量变化转化为电信号，并以加速踏板位置传感器输出信号的形式，将其输送至发动机ECU。加速踏板位置传感器与发动机ECU的连接电路如图5—21所示。

图5-20 无触点型加速踏板位置传感器

霍尔集成电路含有两个电路，一个用于检测主信号，一个用于检测副信号。它将加速踏板位置（角度）转化为具有不同特性的电信号，并将其输送至发动机ECU。

(2)加速踏板位置传感器的电压检测

1)测量ECM插接器端子VCPA和EPA、VPA2和EPA2之间的电压，该电压值约为4.5～5.5V。(www.xing528.com)

2)测量ECM捅接器端子VCPA和EPA、VPA2和EPA2之问的动态电压见表5-6。

维修提示：检查方法不同于常规加速踏板位置传感器，因为此传感器使用了霍尔集成电路。

3.节气门位置传感器

(1)节气门位置传感器的结构图5-22a所示无触点型节气门位置传感器使用了安装在节气门体上的霍尔IC。霍尔IC被电磁轭环绕，并将当时的磁通量变化转化为电信号，并以节气门作用力的形式将其输出至发动机ECU，其结构如图5-22b所示。

图5-21 加速踏板位置传感器与发动机ECU电路图

表5-6 加速踏板位置传感器的动态电压

图5-22 无触点型节气门位置传感器

（2）节气门位置传感器电压值、电阻值的检测 霍尔IC含有分别用于检测主信号和副信号的电路，通过两电路作用将节气门开度转化为具有不同特性的电信号，并将其输送至发动机ECU。节气门位置传感器与发动机ECU的连接电路如图5-23所示，其电压值及电阻值的检测结果见表5-7及表5-8。

图5-23 节气门位置传感器与发动机ECU的连接电路图及线性图

表5-7 节气门电压的检测结果

表5-8 节气门电阻检测

（3）节气门位置传感器（TPS）的检测数据

1）VC——节气门位置传感器电源电压为4.5～5V。

2）VTA1——节气门位置传感器信号输出电压为0.5～4.8V。

3）VTA2——节气门位置传感器信号输出电压为2.1～5.0V。

①节气门全闭

a.节气门位置传感器插接器端子VTA1用百分数表示为10%～20%。

b.节气门位置传感器插接器端子VTA2用电压表示为2.1～3.1V。

②节气门全开

a.节气门位置传感器插接器端子VTA1用百分数表示为64%～96%。

b.节气门位置传感器插接器端子VTA2用电压表示为4.5～5.0V。

③节气门安全角度为7°时，节气门VTA1用百分数表示为10%～24%。