汽车发动机电控系统节气门体和位置传感器：原理与检修

1.节气门体

节气门体置于空气流量计和发动机之间的进气管上，节气门与驾驶人的加速踏板联动，通过改变进气通路截面积控制发动机的运转工况。节气门体包括节气门及壳体等一系列部件。根据燃料供给方式的不同，节气门体的功用和结构也不一样。单点喷射（SPI）式节气门体除了有控制进气量用的节气门外，在节气门体内还装有喷油器、燃油压力调节器等；而多点喷射（MPI）式节气门体，只起控制进气量的作用。

（1）MPI式节气门体 MPI式节气门体主要起控制进气量的作用，其壳体内装有节气门、节气门位置传感器、旁通气道和节气门缓冲器等，如图1-22所示。

（2）SPI式节气门体 SPI式节气门体的结构（剖面图）如图1-23所示。

图1-22 MPI式节气门体

1—旁通螺钉 2—旁通气道 3—节气门 4—轴 5—稳压箱 6—加速踏板 7—加速踏板拉索 8—操纵臂 9—回位弹簧

图1-23 SPI式节气门体的结构 （剖面图）

1—空气阀 2—燃油压力调节器 3—接燃油箱 4—来自空气滤清器的空气 5—主喷油器 6—来自燃油泵的燃油 7—怠速调整螺钉 8—节气门 9—通往发动机的混合气

2.节气门位置传感器

节气门位置传感器用来检测节气门的开度，它安装在节气门体上，通过节气门轴与节气门联动。当驾驶人踩动加速踏板时，节气门位置传感器将节气门开度转换成电信号输送给ECU，以便控制喷油量。节气门位置传感器有开关量输出和线性输出两种类型。

（1）开关式节气门位置传感器 开关式节气门位置传感器实质上是一种转换开关，又称为节气门开关，如图1-24所示。

这种传感器主要由一个滑动触点和两个固定触点（满负荷触点和怠速触点）组成，滑动触点随节气门轴一起转动，滑动触点在节气门全关（怠速）时与怠速触点闭合，而在节气门接近全开时与满负荷触点闭合；节气门开度在中间位置（半开半闭）时，滑动触点与两个固定触点均断开。ECU根据触点的闭合情况确定发动机处于怠速、中等负荷或全负荷工况。

这种节气门位置传感器结构比较简单，但其输出是非连续的。

图1-24 开关式节气门位置传感器

1—节气门轴 2—满负荷触点 3—滑动触点 4—怠速触点

（2）线性节气门位置传感器 线性节气门位置传感器装在节气门上，可以连续检测节气门的开度，其结构、等效电路及输出特性如图1-25所示。在这种传感器上安装了两个与节气门联动的电刷触头，其中一个电刷触头在印制电路基片的滑片电阻上滑动，利用电阻值的变化测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压值可知节气门的开度。另一个电刷触头在节气门关闭时与怠速触点（IDL）接触。IDL信号主要给ECU提供怠速信号，用于断油控制和点火提前角修正。节气门开度（VTA）输出信号则使ECU对喷油量进行控制，随着节气门开度的增大，节气门开度输出电压线性增大。

图1-25 线性节气门位置传感器

a）结构 b）等效电路 c）输出特性 1—电阻膜 2—节气门开度输出动触点 3—怠速动触点

【技能训练】

项目1 空气流量计的检测

一、实训目的

1）了解空气流量计的结构与工作原理。

2）掌握空气流量计的检测方法、工艺流程、技术规范。

3）掌握空气流量计数据分析的方法。

二、实训内容

1）熟悉空气流量计的结构与工作原理。

2）空气流量计的检测与数据分析。

三、实训器材

工具：数字万用表、汽车示波器、家用吹风机、普通温度计、桑塔纳AJR发动机故障试验台、进口或国产诊断仪、测量用空气流量计。

四、实训步骤

1.热膜式空气流量计的检测（大众车）

桑塔纳2000GSi轿车发动机使用的热膜式空气流量计的电路接线如图1-26所示，插接器插头各端子的含义见表1-1。

图1-26 热膜式空气流量计的电路接线

表1-1 接器插头各端子的含义

（1）检测供电电压

1）端子2与搭铁间的电压。关闭点火开关，拔下空气流量计5芯插头，起动发动机，用数字万用表检测插头端子2与发动机搭铁间的电压，应接近12V蓄电池电压。若电压值为0V，则应检查熔断器与端子2间的线路有无断路；若无断路，则检查燃油泵继电器。

2）端子4与搭铁间的电压。用数字万用表检查端子4与搭铁间的电压，应为5V。若不正常，则检查ECU的端子11电压是否为5V。若是，则检查线路是否断路；若不是，则检查发动机的ECU。

（2）检测信号电压信号电压的检测分单件测试和就车测试两部分。

1）单件测试。取一空气流量计总成部件，将12V/5V变压器12V电压或蓄电池电压施加在空气流量计插接器插头端子2上，将5V电压施加在空气流量计插接器插头端子4上，将数字万用表设置在直流电压档（20V），测量空气流量计插接器插头端子3和端子5，应有1.5V左右的电压；使用吹风机从空气流量计隔栅一端向空气流量计吹入冷空气或加热的空气，测量空气流量计插接器插头端子3和端子5，电压应瞬时上升至2.8V回落。如果不能满足上述条件，则可以判定空气流量计有故障。

2）就车测试。起动发动机至工作温度，将数字万能表设置在直流变压档（20V），测量空气流量计端子5的反馈信号，红色表笔置于空气流量计端子5，黑色表笔置于空气流量计端子3、蓄电池负极或进气歧管壳体，怠速时应显示电压值为1.5V左右；急踩加速踏板应显示2.8V变化。若不符合上述变化，或电压反而下降，则在电源电压与参考电压完好的前提下可以断定空气流量计损坏，必须更换。

检测条件与标准参数见表1-2。

表1-2 检测条件与标准参数

（3）检测线路的导通性 本项目测试为辅助性测试，主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路或短路，插接器插接牢靠，各信号传递无干扰。

关闭点火开关，拔下传感器插头与ECU插接器，使用数字万用表分别测量各线束间的电阻，相连导线的电阻值应小于1Ω，即空气流量计上端子3、端子4、端子5分别与ECU上端子12、端子11、端子13间的电阻值应小于1Ω；不相连导线间的电阻值正常情况下应为无穷大。

（4）数据流测试 本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机ECU直接读取空气流量计的各项参数，读取测量数据流第2组第4项，数据应显示在怠速下为2.0～4.0g/s。如果小于2.0g/s，则说明进气系统有泄漏；如果大于4.0g/s，则说明发动机负荷过大。

2.丰田车用翼片式空气流量计的检测

翼片式空气流量计的电路原理如图1-27所示。

翼片式空气流量计的万用表检测方法有两种，即就车检测和单件检测。

图1-27 翼片式空气流量计的电路原理

THA—进气温度传感器信号端子 V_S—空气流量传感器输出信号端子 V_C—基准电压端子 V_B—电源电压端子 E₂—搭铁端子 E₁—搭铁端子 F_C—燃油泵开关信号端子

（1）就车检测 就车检测翼片式空气流量计时，取下空气流量计的导线插接器，用万用表电阻档测量空气流量计上各端子间的电阻，应符合表1-3所示的数据要求，如阻值不符，则应更换空气流量计。

表1-3 就车检测各端子间的标准电阻值

（2）单间检测 单件检测时，从车上取下空气流量计，用万用表测量各端子间的电阻。首先检查电动燃油泵开关，用万用表电阻档测量E₁—F_C端子电阻：在测量翼片全闭时，两端子不应导通，电阻为∞；在测量翼片开启后任一开度下两端子间均应导通，电阻为0Ω。然后如图1-28所示，用旋具推动翼片，同时用万用表电阻档测量电位计滑动触点V_S—E₂间的电阻：在测量翼片由全闭至全开的过程中，电阻值应逐渐变大，而且符合表1-4中的数据，如果不符，则应更换空气流量计。

图1-28 翼片式空气流量计电位计电阻的检测

表1-4 单车检测相关端子间的标准电阻值

这里要注意的是，检测V_S—E₂之间的电阻值时要注意翼片的位置，即翼片从全闭位置开始慢慢张开，直至完成相应的测量。

项目2 进气歧管绝对压力传感器的检测

一、实训目的

1）了解进气歧管绝对压力传感器的结构与工作原理。

2）掌握进气歧管绝对压力传感器的检测方法、工艺流程、技术规范。

3）掌握进气歧管绝对压力传感器数据分析的方法。

二、实训内容

1）熟悉进气歧管绝对压力传感器的结构与工作原理。

2）进气歧管绝对压力传感器的检测与数据分析。

三、实训器材

工具：数字万用表、国产诊断仪、测量用进气歧管绝对压力传感器。

四、实训步骤

皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用进气歧管绝对压力传感器的控制电路如图1-29所示。

1.传感器电源电压的检测

将点火开关置于OFF位置，拔下进气歧管绝对压力传感器的导线插接器，然后将点火开关置于ON位置（不起动发动机），用万用表电压档测量导线插接器中电源端V_C和搭铁端E₂之间的电压，如图1-30所示，其电压值应为4.5～5.5V。如有异常，则应检查进气歧管绝对压力传感器与ECU之间的线路是否导通；若断路，则应更换或修理线束。

图1-29 皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机用进气 歧管绝对压力传感器的控制电路(www.xing528.com)

图1-30 传感器电源电压的检测

2.传感器输出电压的检测

将点火开关置于ON位置（不起动发动机），拆下连接进气歧管绝对压力传感器与进气歧管的真空软管。在ECU导线插接器一侧用万用表电压档测量进气歧管绝对压力传感器PIM—E₂端子间在大气压力状态下的输出电压（见图1-31），并记下这一电压值；然后用真空泵向进气歧管绝对压力传感器内施加真空，从13.3kPa（100mmHg）起，每次递增133.3kPa（100mmHg），一直增加到66.7kPa（500mmHg）为止，然后测量在不同真空度下进气歧管绝对压力传感器（PIM—E₂端子间）的输出电压。该电压应能随真空度的增大而不断下降。将不同真空度下的输出电压下降量与标准值进行比较，如不符，则应更换进气歧管绝对压力传感器。进气歧管绝对压力传感器的真空度与输出电压的关系见表1-5。

图1-31 测量传感器的输出电压

表1-5 进气歧管绝对压力传感器的真空度与输出电压的关系

项目3 节气门位置传感器的检测

一、实训目的

1）了解节气门位置传感器的结构与工作原理。

2）掌握节气门位置传感器的检测方法、工艺流程、技术规范。

3）掌握节气门位置传感器数据分析的方法。

二、实训内容

1）熟悉进气歧管压力传感器的结构与工作原理。

2）进气歧管压力传感器的检测与数据分析。

三、实训器材

工具：数字万用表、国产诊断仪、桑塔纳2000GSi发动机、相关传感器。

四、实训步骤

1.桑塔纳2000GSiAJR发动机节气门控制组件的检测

（1）相关知识介绍节气门控制组件内实际是由节气门电位计G69和节气门定位电位计G88这两个部件起着确定节气门开度的作用。节气门控制组件有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点在节气门全闭时与怠速触点接触，另一个触点为可在电阻体上滑动的可动触点，节气门开度的大小与电阻的变化成比例。将节气门开度对应的线性输出电压输送给ECU，ECU就会感知节气门位置。

图1-32 节气门控制组件的电路

1—节气门定制器V60供电线正极端子 2—节气门定制器V60供电线负极端子 3—怠速开关F60信号端子 4—节气门电位计G69供电端子 5—节气门电位计G69信号线端子 6—节气门控制单元J338供电线（＋5V）端子 7—供电线负极端子 8—节气门定位电位计G88端子

节气门定位器V60起着控制怠速的作用，能适当开大或关小节气门，所以桑塔纳2000GSiAJR发动机没有怠速控制阀。

怠速开关F60用以向发动机ECUJ220提供怠速位置信号。怠速开关闭合时，由节气门定位器V60决定怠速时的节气门开度。

节气门控制组件的电路如图1-32所示。

（2）电压测试 本项目电压测试有电源电压测试和信号电压测试两部分，其中信号电压测试是确定节气门控制组件是否失效的主要依据。

1）电源电压测试。拔下传感器插头，打开点火开关，测量端子1与搭铁间的电压，发动机起动时应显示12V；打开点火开关，测量节气门控制组件插头端子4和端子7间的电压值应接近5V。

2）信号电压测试。插好节气门控制组件的导线插接器，将点火开关置于ON位置，测量端子5与端子7间的电压。节气门从全闭到全开，信号电压在0.5～4.9V间变化。若不符合上述变化，或电压反而下降，则在电源电压与参考电压完好的前提下，可以断定节气门控制组件损坏，必须予以更换。

（3）电阻测试 本项目电阻测试为辅助性测试，主要是检测线束的导通性，以确认线束通畅，无断路或短路，插接器插接牢靠，各信号传递无干扰。测试在由汽车微型计算机控制的故障检测诊断试验台上进行。

1）线束导通性测试。将数字万能表设置在电阻档（200Ω），检查节气门控制组件J338插头端子至发动机ECU J220相应端子之间的电阻值，检测标准表1-6。

表1-6 检测标准

2）线束短路性测试。将数字万能表设置在电阻档（200kΩ），测量节气门控制组件J338端子与其不相对应的ECU J220端子之间电阻应为无穷大。

（4）数据流测试 本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机ECUJ220直接读取节气门控制组件J338的各项参数，测试条件是发动机处于运行状态并达到工作温度。数据流的检测方法简便易行，数据直观准确，并能够随时观察到数据的动态变化，是当代汽车电子控制系统故障检测诊断的重要方法，也是当前汽车维修一线急缺的技术。

起动发动机，进入08功能“阅读测量数据块”选择98显示组，区域1和2的数值应当在0.5～4.9V。

2.丰田皇冠3.02JZ-GE发动机的触点与可变电阻组合式节气门位置传感器

（1）相关知识介绍 丰田皇冠3.02JZ-GE发动机的触点与可变电阻组合式节气门位置传感器，有两个与节气门轴同轴的触点：一个触点可在可变电阻器上滑动，将节气门开度值转换为电压值；另一个专门用于确定节气门完全关闭时的位置，提供准确的怠速信号。

触点与可变电阻组合式节气门位置传感器的结构如图1-33a所示，传感器与ECU的连接线路如图1-33b所示。

（2）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插接器，用万用表电阻档在节气门位置传感器插接器上测量怠速触点（IDL）的导通情况，如图1-34a所示。当节气门全闭时，IDL—E₂端子间应导通（电阻为0Ω）；当节气门打开时，IDL—E₂端子间应不导通（电阻为无穷大）。否则应更换节气门位置传感器。

图1-33 触点与可变电阻组合式节气门位置传感器

a）结构 b）与ECU的连接线路

图1-34 触点与可变电阻组合式节气门位置传感器的检测

a）怠速触点导通性检测 b）电阻检测

（3）电阻检测 点火开关置于OFF位置，拔下节气门位置传感器的导线插接器，如图1-34b所示。用万用表电阻档测量线性电位计的电阻（E₂与VTA之间的电阻），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塞尺，用万用表电阻档测量此传感器导线插接器上各端子间的电阻，其电阻值应符合表1-7。

表1-7 导线插接器上各端子间的标准电阻值

（4）电压检测 插好节气门位置传感器的导线插接器，当点火开关置于ON位置时，发动机ECU插接器上IDL、V_C、VTA三个端子处应有电压；用万用表电压档检测IDL—E₂、V_C—E₂、VTA—E₂间的电压，该电压值应符合表1-8。

表1-8 IDL—E₂、V_C—E₂、VTA—E₂间的电压值

【习题1.2】

一、填空题

1.按燃油喷射方式的不同，燃油喷射系统可分为____和____。

2.按喷油器数目的不同，燃油喷射系统可分为____和____。

3.按喷射装置控制方式的不同，燃油喷射系统可分为____、____和____三种。

4.按燃油喷射位置的不同，燃油喷射系统可分为____和____。

5.按电控系统的控制模式进行分类，发动机电控系统可分为____和____两种类型。

6.按空气量的检测方式分类可分为____和____两大类。

7.在翼片式空气流量计内，通常还有一个____，用于控制电动燃油泵的运转；还有一个____，用于测量进气温度，为进气量作温度补偿。

8.线性可变式节气门位置传感器可以获得____，以及____，从而能够更精确地判定发动机的运行工况。

二、判断题（正确的打“√”，错误的打“×”）

1.为使发动机能够正常运转，必须为其提供可燃混合气。（ ）

2.由于间歇喷射方式的控制精度较高，因此被现代发动机集中控制系统广泛采用。（ ）

3.单点喷射系统是在每个气缸进气门附近安装一个喷油器，形成可燃混合气，在发动机进气行程时被吸入气缸内。（ ）

4.空气流量计是增加发动机吸入空气量的装置。（ ）

5.压力传感器在汽车上主要用于检测气压和油压。（ ）

6.节气门体置于空气流量计和发动机之间的进气管上，用于控制发动机运转工况。（ ）

7.空气流量计的作用是测量发动机的进气量，ECU根据空气流量计提供的输入信号确定基本喷油量。（ ）

8.开关式节气门位置传感器只能测出发动机的怠速状态和大负荷状态。（ ）

9.节气门全关时，线性可变电阻式节气门位置传感器输出的电压信号应为5V。（ ）

10.进气温度传感器的电阻值一定随进气温度的增加而降低。（ ）

三、问答题

1.什么是连续喷射？什么是间歇喷射？

2.什么是单点喷射？什么是多点喷射？

3.什么是缸内喷射？什么是多缸喷射？

4.说明热线式空气流量计的工作原理。以桑塔纳2000GSiAJR发动机为例，如何用万用表进行检测？

5.如何进行翼片式空气流量计的万用表检测？

6.进气温度传感器的作用是什么？如何用万用表进行检测？