邁騰B8L 加速踏板位置傳感器的故障診斷與排除

摘要：加速踏板位置傳感器是電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)中非常重要的傳感器。針對(duì)大眾邁騰B8L 汽車，首先介紹了其加速踏板位置傳感器的工作原理，分析了其控制電路，再根據(jù)具體的故障現(xiàn)象、故障碼及數(shù)據(jù)流制定故障診斷流程，最后借助于診斷流程完成故障案例的檢修，總結(jié)一套典型電控故障的診斷與排除方法。

關(guān)鍵詞：加速踏板位置；傳感器；故障分析；檢修

中圖分類號(hào)：U472 收稿日期：2023-01-09

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.03.026

1 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)主要由加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門電機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECM等組成，節(jié)氣門開度控制得更加精確，可以提高經(jīng)濟(jì)性，改善排放性，同時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)迅速，操控性能好，控制系統(tǒng)集成度高，能實(shí)現(xiàn)怠速和巡航控制等［1-3］。當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，加速踏板位置傳感器采集踩下踏板的位置和速度并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給ECM，ECM 通過(guò)計(jì)算控制節(jié)氣門電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)電子節(jié)氣門翻板動(dòng)作，節(jié)氣門位置傳感器TPS 采集節(jié)氣門翻板的開度并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋給ECM，形成閉環(huán)控制，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)如圖1 所示。

2 加速踏板位置傳感器作用

汽車加速踏板位置傳感器又稱為油門踏板位置傳感器，加速踏板位置傳感器（Accelerate Point Sensor 簡(jiǎn)稱APPS），位于駕駛員儀表下方、加速踏板后方。

當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，節(jié)氣門開度變大，進(jìn)氣量也隨之變大，噴油量亦隨之增多，混合氣總量變大，動(dòng)力輸出就越高，車速就越高。

加速踏板位置傳感器的功能是將加速踏板的位置通過(guò)電子信號(hào)的方式反饋給ECM，ECM 通過(guò)計(jì)算控制電子節(jié)氣門的動(dòng)作。

3 加速踏板位置傳感器的類型

根據(jù)結(jié)構(gòu)、工作原理的不同，加速踏板位置傳感器一般分為兩個(gè)類型，即可變電阻式和霍爾式。可變電阻式加速踏板位置傳感器屬于接觸式傳感器，利用滑動(dòng)變阻器原理。從兩個(gè)系統(tǒng)之一來(lái)的信號(hào)為VPA 信號(hào)，能在加速踏板踩下全程范圍內(nèi)，呈線性關(guān)系輸出電壓；另一個(gè)為VPA2 信號(hào)，能輸出偏離VPA 信號(hào)的偏置電壓。

霍爾式加速踏板位置傳感器是非接觸式傳感器，利用霍爾效應(yīng)原理，無(wú)接觸磨損，工作可靠。霍爾式加速踏板位置傳感器包含兩個(gè)霍爾元件，當(dāng)處于無(wú)人踩下?tīng)顟B(tài)時(shí)，霍爾元件1、2 分別會(huì)輸出0.5 V、1.0 V 左右的電壓，兩者輸出電壓成2 倍關(guān)系，這是為了防止裝配產(chǎn)生誤差。兩者輸出電壓成2 倍關(guān)系，這就為自動(dòng)駕駛提供了便利。

4 工作原理

以邁騰B8L 汽車為例進(jìn)行分析，其加速踏板模塊由加速踏板、機(jī)械部件、薄金屬盤、蓋板和PCB 印制電路板等組成，如圖2 所示。

當(dāng)駕駛員踩下加速踏板時(shí)，連帶機(jī)械原件帶著薄金屬盤在磁場(chǎng)中直線移動(dòng)，造成勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化，變化的磁場(chǎng)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理器處理，傳送給ECU［4］。

5 控制電路分析

邁騰B8L 加速踏板模塊是由加速踏板位置傳感器1 G79 和踏板位置傳感器2 G185 兩個(gè)位置傳感器組成，出于安全性的考慮，每個(gè)傳感器都有其單獨(dú)的電源、接地線和信號(hào)線，分別將信號(hào)輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623。

發(fā)動(dòng)機(jī)加速踏板位置傳感器控制電路圖如圖3 所示，T6bf/2 端子對(duì)應(yīng)線路是電源線，為G79 供5 V 電源；T6bf/3 端子對(duì)應(yīng)線路是G79 的搭鐵線。T6bf/1 端子對(duì)應(yīng)線路是電源線，為G185 供5V 電源；T6bf/5 端子對(duì)應(yīng)線路是G185 的搭鐵線。T6bf/4 端子對(duì)應(yīng)線路是G79 的信號(hào)線，T6bf/6 端子對(duì)應(yīng)線路是G185 的信號(hào)線，用來(lái)檢測(cè)踩下踏板量大小和變化速率，反饋給ECM，ECM 通過(guò)計(jì)算，控制電子節(jié)氣門的動(dòng)作。

將點(diǎn)火開關(guān)置于ON 擋，緩慢踩下加速踏板，G79 的信號(hào)電壓由0.8 V 增大到4.6 V，G185 的信號(hào)電壓由0.4 V增大到2.3 V，信號(hào)G79 與信號(hào)G185 呈倍數(shù)關(guān)系輸出，可以相互校驗(yàn)，可靠性更高。

6 故障分析

加速踏板位置傳感器失效的可能原因有加速踏板位置傳感器故障、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元局部故障、加速踏板位置傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的線路或插頭故障［5］。可通過(guò)確認(rèn)故障現(xiàn)象、讀取故障碼及數(shù)據(jù)流、分析故障可能原因、確定故障點(diǎn)、排除故障等過(guò)程完成加速踏板位置傳感器的故障檢修。

加速踏板位置傳感器故障所引起的故障現(xiàn)象不足以幫助維修人員快速鎖定故障范圍，可在故障代碼和數(shù)據(jù)流的幫助下進(jìn)一步縮小故障范圍。根據(jù)故障碼提示可進(jìn)一步明確故障范圍，當(dāng)解碼器提示“P212200 節(jié)氣門/踏板位置傳感器/開關(guān)D 電路-低輸入”故障代碼時(shí)，緩慢踩下加速踏板，數(shù)據(jù)流顯示“加速踏板位置角度一直為1.6％，異常；加速踏板位置2 角度由14.9％變大到87.1％，正常”。通過(guò)分析故障代碼及數(shù)據(jù)流，判斷故障是由加速踏板位置傳感器1 G79 電位信號(hào)異常所引起的，所以需要先檢測(cè)加速踏板位置傳感器信號(hào)，診斷流程如圖4 所示。

根據(jù)故障碼和數(shù)據(jù)流，將點(diǎn)火開關(guān)置于ON 檔，用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/52 端子的對(duì)地電壓，若測(cè)量結(jié)果為0.86V，則測(cè)量結(jié)果正常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 局部故障導(dǎo)致無(wú)法正常接收傳感器傳來(lái)的信號(hào)；若測(cè)量結(jié)果為0.25 V，則T91/52 端子的對(duì)地電壓異常，接著測(cè)量加速踏板位置傳感器1 G79 的T6bf/4 端子對(duì)地電壓；若測(cè)量結(jié)果為0.86 V，則T6bf/4端子對(duì)地電壓正常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/52端子與G79 的T6bf/4 端子之間線路故障；若測(cè)量結(jié)果為0.25 V，則測(cè)量結(jié)果異常，接著測(cè)量T6bf/2 端子的對(duì)地電壓；若測(cè)量結(jié)果為5 V，則測(cè)量結(jié)果正常，再測(cè)量G79 的T6bf/2 端子與T6bf/3 端子相對(duì)電壓；若測(cè)量結(jié)果為5 V，則測(cè)量結(jié)果正常，說(shuō)明G79 自身故障；若測(cè)量結(jié)果為0 V，則測(cè)量結(jié)果異常，接著測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/33 端子與T91/34 端子相對(duì)電壓；若測(cè)量結(jié)果為5 V，測(cè)量結(jié)果正常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/34 端子與G79 的T6bf/3 端子之間線路故障；若測(cè)量結(jié)果為0 V，則測(cè)量結(jié)果異常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 局部故障。若G79 的T6bf/2 端子對(duì)地電壓為0 V異常，接著測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/33 端子對(duì)地電壓，若測(cè)量結(jié)果為5 V，則結(jié)果正常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/33 端子與G79 的T6bf/2 端子之間線路故障；若測(cè)量結(jié)果為0 V，則結(jié)果異常，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 局部故障。

7 故障檢修案例

7.1 確認(rèn)故障現(xiàn)象

一輛邁騰B8L 轎車，打開點(diǎn)火開關(guān)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈常亮，EPC 燈常亮。

7.2 故障診斷與分析

將故障診斷儀連接到車輛上，打開點(diǎn)火開關(guān)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，讀取故障代碼為：P212200 節(jié)氣門/踏板位置傳感器/開關(guān)D 電路-低輸入；在故障診斷儀上讀取數(shù)據(jù)流，緩慢踩下加速踏板，G79 信號(hào)異常，G185 信號(hào)正常。

根據(jù)讀取的故障碼和數(shù)據(jù)流，兩個(gè)加速踏板位置傳感器G79、G185 都有各自獨(dú)立的供電和搭鐵，數(shù)據(jù)流顯示G185 的信號(hào)是正常的，所以加速踏板位置傳感器2（G185）的供電和搭鐵是正常的，造成報(bào)此故障可能原因有：a. 加速踏板位置傳感器G79 自身故障；b. 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 局部故障；c. 加速踏板位置傳感器G79 至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 之間線路故障。

7.3 故障檢測(cè)與維修

a. 測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/52 端子對(duì)地電壓。

將點(diǎn)火開關(guān)置于ON 擋，緩慢踩下加速踏板，用萬(wàn)用表測(cè)量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元側(cè)T91/52 端子對(duì)地電壓。實(shí)測(cè)結(jié)果為0.25 V 不變，正常情況下應(yīng)由0.86 V緩慢變大到4.57 V，測(cè)試結(jié)果異常，可能原因?yàn)椋杭铀偬ぐ逦恢脗鞲衅? G79 自身故障、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 局部故障或G79 與J 623 之間的線路故障。

b. 測(cè)量加速踏板位置傳感器1 G79 的T6bf/4 端子對(duì)地電壓。

將點(diǎn)火開關(guān)置于ON 擋，緩慢踩下加速踏板，用萬(wàn)用表測(cè)量加速踏板位置傳感器1 的T6bf/4 端子對(duì)地電壓。實(shí)測(cè)結(jié)果為0.89 V 緩慢變大到4.58 V，正常情況下應(yīng)為0.8 V 左右緩慢變大到4.6 V 左右，測(cè)試結(jié)果正常。結(jié)合第一步實(shí)測(cè)情況，說(shuō)明汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623的T91/52 端子與加速踏板位置傳感器1 G79 的T6bf/4端子之間線路故障。

c. 測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/52 端子與加速踏板位置傳感器1G79 的T6bf/4 端子之間線路的電阻。

關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拆下蓄電池負(fù)極，將萬(wàn)用表調(diào)至歐姆擋，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元電氣連接器T91/52 端子與加速踏板位置傳感器1G79 的T6bf/4 端子之間線路的電阻。實(shí)測(cè)結(jié)果為無(wú)窮大，正常情況下應(yīng)小于2 Ω，說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元J623 的T91/52 端子與加速踏板位置傳感器1 G79 的T6bf/4 端子之間線路斷路。

檢修線路后，起動(dòng)車輛，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，發(fā)動(dòng)機(jī)故障指示燈熄滅，EPC 燈也熄滅。連接故障診斷儀，首先清除故障碼，再讀取故障碼，結(jié)果顯示系統(tǒng)恢復(fù)正常。

8 結(jié)語(yǔ)

加速踏板位置傳感器失效的可能原因有加速踏板位置傳感器故障、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元局部故障、加速踏板位置傳感器與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的線路或插頭故障。本文以邁騰B8L 車型為例，分析故障碼和數(shù)據(jù)流，結(jié)合加速踏板位置傳感器電路圖制訂具體的故障診斷流程，按照診斷流程排除相關(guān)故障。該故障是典型的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器電控故障，具有一定的參考價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：

杜迎慧，女，1983 年生，講師，研究方向?yàn)槠嚈z測(cè)與維修技術(shù)。