第二章 位置和角度传感器

用来测量元件运转或运动所处位置的传感器称为位置传感器。位置和角度传感器的类型有很多，主要有节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、座椅占用传感器、水平位置传感器、离合器位置传感器、电动机械式助力转向电动机位置传感器、液位传感器、进气歧管风门位置传感器等。

第一节 节气门位置传感器

一、概述

发动机工况（如起动、怠速、加速、减速、小负荷和大负荷）不同，对混合气浓度的要求也不相同，发动机各工况对可燃混合气浓度的要求见表2-1。节气门由驾驶人通过加速踏板来操纵，以改变发动机的进气量，从而控制发动机的运转。不同的节气门开度标志着发动机的不同运转工况。为了使喷油量满足不同工况的要求，电子控制汽油喷射系统在节气门体上装有节气门位置传感器（Throttle Position Sensor，TPS），其外形及安装位置如图2-1所示。

1．功用

在发动机电控燃油喷射系统中，节气门位置传感器的作用主要是将节气门开度以及节气门开度变化的快慢，转变为电信号输入发动机ECU，用于判别发动机的各种工况，从而控制不同的喷油量和点火正时。在安装电控自动变速器的汽车上，节气门位置传感器信号是变速器换档和变矩器锁止时的主要信号。在新型智能电子节气门控制系统中，节气门开启角度不再由加速踏板拉索直接进行控制，而是由节气门伺服电动机根据ECU信号进行驱动。电子节气门轴上的节气门位置传感器用来检测节气门的实际开度，ECU以此作为反馈信号，实时控制节气门伺服电动机，对节气门开度做出适当的调整。

2．类型

传统拉索控制式节气门配备的节气门位置传感器常见的类型有触点式、线性可变电阻式、带怠速开关的可变电阻式三种。新型智能电子节气门控制系统所用的节气门位置传感器，常见的类型有双可变电阻式和线性双霍尔式两种。

二、触点式节气门位置传感器

1．结构和电路

触点式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，又称怠速开关（Idle Switch）]和全负荷触点[又称功率触点（PSW）或节气门位置开关（Throttle Position Switch）]。如图2-2所示，由一个和节气门同轴的凸轮控制两开关触点的开启和闭合。

2．输出特性

当节气门处于全关闭的位置时，怠速触点（IDL）闭合，功率触点（PSW）断开（图2-3a），ECU接收到TPS输入的这两个信号时，如果车速传感器输入ECU的信号表示车速为零，那么ECU将判定发动机处于怠速状态，并控制喷油器增加喷油量，保证发动机怠速转速稳定而不致熄火。如果车速传感器输入ECU的信号表示车速不为零，那么ECU将判定发动机处于减速状态运行，并控制喷油器停止喷油，以降低排放和提高经济性。

当节气门开度增大时，凸轮随节气门轴转动并将怠速触点（IDL）顶开，如果功率触点（PSW）保持断开状态，ECU接收到这两个信号时，判定发动机处于部分负荷状态，此时ECU将根据空气流量传感器信号和曲轴转速信号计算确定喷油量，保证发动机的经济性和排放性能。

当节气门接近全部开启（80%以上负荷）时，凸轮转动使功率触点（PSW）闭合，IDL端子保持断开（图2-3c），ECU接收到这两个信号时，将判定发动机处于全负荷状态运行，并控制喷油器增加喷油量，保证发动机输出足够的功率，故全负荷触点称为功率触点。在此状态下，控制系统将进入开环控制模式，ECU不采用氧传感器信号。如果此时空调系统仍在工作，那么ECU将中断空调主继电器信号约15s，以便切断空调电磁离合器线圈电流，使空调压缩机停止工作，增大发动机的输出功率，提高汽车的动力性。丰田1G-EU发动机电子控制系统用的触点式节气门位置传感器与ECU的连接线路如图2-4所示。

三、线性可变电阻式节气门位置传感器

1．结构原理

线性可变电阻式节气门位置传感器的内部是一个旋转式可变电阻电位器，其滑动触点与节气门轴连接，如图2-5、图2-6所示。线性可变电阻式节气门位置传感器的设计避免了开关式节气门位置传感器只能检测发动机怠速工况和全负荷工况的弊端，因此可以获得节气门从全闭到全开连续变化的信号，从而更精确地判断发动机的运行工况。电位器有3个接线端子，分别与电位器电阻的两个固定端和滑动触点连接。如果在两个固定端之间外加一个恒定的电压，电位器的3个接线端子之间就形成了一个分压电路，当滑动触点在节气门的带动下转动时，触点在电阻体上的位置发生变化，改变了触点与电位器任一固定端之间的电阻，该端子上的电压便随之发生变化。

在图2-6a所示的控制电路中，电位器电阻的两个固定端分别为电源和搭铁端子，来自ECU的5V基准电压施加在这两个端子上，电位器的滑动触点则作为传感器的信号端子，ECU根据该端子上信号的电压值确定节气门的开度，同时通过电压信号的变化获得节气门开度的变化速率。

为保证信号电压和节气门开度之间的线性关系，通常采用可靠性高、工作寿命长、线性度好的线绕电位器，同时使电位器触点的转动范围大于节气门的转动范围，让电位器的实际工作范围处于其线性度最好的中间70%左右范围内。ECU以该工作范围内的最小信号电压值作为判定节气门全关的信号（即怠速信号），将其最大信号电压值作为判定节气门处于全开的信号（即满负荷信号），如图2-6b所示。

为防止电位器的制造加工误差和传感器的安装调整造成节气门开度信号与节气门实际开度之间出现偏差（特别是节气门全关的怠速位置），影响ECU对发动机的控制，有些发动机在更换这种节气门位置传感器时，或ECU断电后，需使用专用的ECU解码器（或检测仪），对节气门的开度进行初始化设置，让ECU获得传感器信号的实际最小值和最大值，并将其存储在存储器内，为其将传感器信号电压值转换为节气门的开度，特别是判定怠速、全负荷工况提供参照的标准。

2．检测

不同型号的节气门位置传感器，其电阻值及输出电压信号值也不完全相同。下面以2008款别克凯越发动机节气门位置传感器为例，说明其检测方法。图2-7所示为2008款别克凯越节气门位置传感器与发动机控制模块的连接电路图。

（1）供电电压及搭铁检测 将点火开关置于OFF位置，拔下传感器插头，再将点火开关置于ON位置，用高阻抗数字式万用表电压档测量传感器线束侧2端子与搭铁之间的电压，该电压值应为+5V。

用高阻抗数字式万用表欧姆档测量线束侧1端子与蓄电池负极之间的电阻，该电阻值应为0Ω。如果测量值不符合要求，则应进一步检查发动机控制模块端子，如果17端子的输出电压为+5V，32端子与蓄电池负极间的电阻为0Ω，则说明发动机控制模块的工作正常，故障发生在发动机控制模块与TPS的连接线束上，应对线束进行检修。如果发动机控制模块的17端子的输出电压不是+5V，或者32端子与蓄电池负极间的电阻不是0Ω，则说明发动机控制模块存在故障，应更换新的PCM。插上TPS插头，点火开关置于ON位置，将2端子线束刺破，用数字式万用表电压档测量TPS 2端子与搭铁之间的电压，改变节气门的开度，使节气门处于全开、全闭等任何位置，该电压值应稳定在5V左右。

（2）阻值和连续性检测

①阻值检测。将点火开关置于OFF位置，拔下TPS插头，用欧姆表测量2—1、3—1、2—3间的电阻值，该电阻值应符合表2-2的规定。如果测量值不在此范围内，则更换TPS。

②连续性检测。用万用表电阻档测量传感器信号端3与搭铁端1间的电阻，该电阻值应随节气门开度逐渐开大而由小到大、平滑地连续变化；否则，表明TPS有故障，应予以更换。

（3）输出电压检测 插上传感器插头，将点火开关置于ON位置，用高阻抗数字式万用表电压档测3端子的输出电压。当节气门完全关闭时，该电压应为0.53V；当节气门缓慢打开时，该电压应在0.5～4.2V之间平滑变化。若检查结果与上述规定不符，则表明节气门传感器有故障，应予以更换。

四、有怠速开关的可变电阻式节气门位置传感器

1．结构原理

有怠速开关的可变电阻式节气门位置传感器是在线性可变电阻式节气门位置传感器的基础上设一怠速触点而成，其结构和原理电路如图2-8所示，这种传感器有两个与节气门轴同轴的触点，一个触点可在电阻器上滑动，并与电阻器形成一电位计，它将节气门开度值化为电压值。另一个专门用于确定节气门全关位置，提供怠速信号，也称为怠速测量触点（IDL触点）。这是因为，滑动电阻构成的电位器所给出的电阻只能反映节气门开度的相对值。对于节气门开度的同一位置来说，电位器输出的电压会因温度以及电位器的磨损、节气门的磨损等因素而在一定范围内变化，这样就难以保证节气门开度值的测量精度。设置怠速测量触点后，不仅可以精确地确定怠速工况，而且可用此时的电位器输出值对节气门开度值进行校正。

有怠速开关的可变电阻式节气门位置传感器与电控单元ECU的线路连接如图2-8b所示，传感器内电阻r的两端一直加有ECU输送来的5V电压，动触点α根据节气门开度的状况在电阻r上滑移，由此改变ECU的VTA端子的电压。这一电压信号经A-D转换器变成数字信号，再输入到单片机中去。从图中可以看出，传感器通过VTA、电阻R2与E2相连，但是因为R1、R2都大于r，所以电流的流经途径是VC端子→电阻r→E2端子，VTA端的电位并不受电阻R1、R2的影响。

当节气门全闭时，触点闭合，IDL端的电位为0，这样就把节气门全闭的这一情况通知了ECU。收到VTA端子、IDL端子传来的信号之后，ECU根据这些信号判断出车辆的行驶状态，再决定进行过渡时期空燃比修正，或是输出增量修正，或是切断油路，或是进行怠速稳定性修正。

2．输出特性

组合式TPS的输出特性如图2-9所示。当节气门关闭或开度很小时，怠速触点闭合，其输出端“IDL”输出低电平（0V）；当节气门开度稍一变化时，怠速触点断开，输出端“IDL”输出高电平（5V）。当节气门开度变化时，可变电阻的滑臂便随节气门轴转动，滑臂上的触点便在镀膜电阻上滑动，传感器的输出端子“VTA”与“E2”之间的信号电压随之发生变化，节气门开度越大，输出电压越高。传感器输出的线性信号经过A-D转换器转换成数字信号后再输入ECU。

五、双可变电阻式节气门位置传感器

在电子节气门系统和电控柴油机系统中，一般使用双可变电阻式节气门位置传感器。两个传感器一般都是组合安装，当一个传感器发生故障时能及时被识别，增加了系统的可靠性。从两个传感器输出信号的变化关系来看，双可变电阻式节气门位置传感器有反相式和同相式两种类型，其中同相式双可变电阻式节气门位置传感器又可分为同斜率线性变化和不同斜率线性变化两种类型。

1．结构原理

双可变电阻式节气门位置传感器有4个接线端子，其中2个分别是两电位器共同的电源端子和搭铁端子，如图2-10a中的VC和E2，另外2个端子连接两电位器各自的滑动触点，作为传感器的两个信号端子，如图2-10a中的VTA和VTA2。每个电位器的工作原理和控制电路都与前述的可变电阻式节气门位置传感器完全相同，但两个电位器在相同工作范围内的电阻值有所不同，使得两滑动触点上的信号电压值产生差异，两者之间形成一定角度（或平行、相交）的两条直线，如图2-10b所示。

这种节气门位置传感器的两个信号不但可让ECU获知节气门开度，还有利于ECU对该传感器进行故障监测。ECU在发动机工作过程中不断比较这两个信号电压的数值，一旦发现两信号电压的差值（或两信号电压之和）与标准不符，即判定该传感器有故障，立即起动失效保护模式。

2．爱丽舍节气门位置传感器检修

爱丽舍1.6L轿车装备的16气门TU5JP4型发动机采用了BOSCH公司电喷系统的智能电子节气门。电子节气门轴上的双节气门位置传感器用来监控节气门的准确开度，节气门位置传感器（两个可变电阻）的滑片与节气门同轴。当节气门转动时，可变电阻滑片同步转动，当加上5V工作电压后，变化的电阻转化为电压输出信号，可变电阻的输出电压随节气门的位置变化而改变，可使ECU准确感知节气门的开度。由于两个可变电阻是反相安装，因此当节气门位置发生变化时，两路信号电压均呈线性变化，其中一个增加，同时另一个减小。图2-11所示为双可变电阻式节气门位置传感器的端子布置，图2-12所示为双可变电阻式节气门位置传感器的反相输出。

综合式节气门位置传感器和双可变电阻式节气门位置传感器的检测，都可以依照可变电阻式节气门位置传感器的检测方法来进行。

六、霍尔式节气门位置传感器

1．结构原理

为进一步提高节气门位置传感器的可靠性，现代汽车的一些发动机采用了霍尔式节气门位置传感器。这种传感器采用由霍尔元件制成的霍尔式非接触式电位器，取消了接触式的滑动触点，大大提高了电位器的工作寿命。霍尔式节气门位置传感器由固定在壳体上的霍尔元件和随节气门轴转动的永久磁铁组成（图2-13）。永久磁铁固定在节气门轴上，随节气门开度的变化而转动，霍尔元件则固定在永久磁铁的两极中间。来自ECU的5V电源施加在片状霍尔元件的一个方向上，在霍尔元件中产生一个恒定的电流。由于霍尔元件固定在永久磁铁产生的磁场中，在垂直于电流方向的两个端面间产生霍尔电压，该电压即作为传感器的信号电压，如图2-14a所示。

当节气门全关时，永久磁铁的磁场方向与霍尔元件之间有较大的夹角，其产生的霍尔电压也较小；当节气门开大时，永久磁铁的磁场方向与霍尔元件之间的夹角逐渐减小，在节气门全开时，磁场垂直于霍尔元件，如图2-14b所示。由于霍尔电压的大小与垂直作用在霍尔元件上的磁场强度成正比，因此在节气门从全关到全开的过程中，传感器即产生与节气门开度成正比的信号电压。

霍尔式节气门位置传感器也可以采用由主、副两个霍尔元件组成的双霍尔式节气门位置传感器。图2-15所示为这种传感器的电路图。该传感器有4个接线端子，分别是电源（图2-15中的VC）、搭铁（图2-15中的E）、节气门开度信号（图2-15中的VTA1）和故障监测信号（图2-15中的VTA2）。其作用原理与双可变电阻式节气门位置传感器的基本相同。

2．检测

下面以2008款三菱格蓝迪为例介绍双霍尔式节气门位置传感器的检测。

（1）输入电压检测 关闭点火开关，拔下节气门位置传感器插头，打开点火开关，用万用表电压档测量线束侧5端子，检查是否有5V电压输入。如果没有，则应检查传感器5端子与ECU C—113中的106端子是否导通，如果不导通，则检查线路线束；如果导通，则说明ECU没有5V电压输出，应更换ECU。节气门位置传感器与ECU的线路连接图如图2-16所示，依据线路连接图进行检测。

（2）输出电压检测 由于在使用万用表检测传感器的输出电压时，需要配备专用线束三通插头，或刺破信号线，因此，三菱公司推荐使用其专用解码器MUT-Ⅲ，通过读取数据流从而进行输出电压的检测。将点火开关置于ON，MUT-Ⅲ，断开进气软管，用手慢慢打开节气门，从数据流读出14项——节气门位置传感器（副）和79项——节气门位置传感器（主）的电压值，观察电压值是否可以随节气门的打开而同步变大，如果变化不同步或中间有断点，则节气门位置传感器线路或本身有故障。有关节气门位置传感器的数据流见表2-3。

（3）搭铁检测 关闭点火开关，拔下节气门位置传感器插头，打开点火开关，用万用表电压档测量线束侧3端子与蓄电池负极是否导通。正常情况下，应该导通，如果不导通，则应检查线路、接头、ECU。

（4）节气门控制伺服检测 打开点火开关，用万用表电压档测量线束侧1端子与搭铁，检查是否有12V电压输入。如果没有，则应检查传感器1端子与ECU C—113中的133端子是否导通，如果不导通，则检查线路线束；如果导通，则说明ECU没有12V电压输出，应更换ECU。ECU C—113中的133端子和141端子间应有12V电压，否则更换ECU。

（5）故障码检测 在维修过程中，用三菱专用解码器读出电子节气门系统的故障码，从而准确、快速地判断故障部位，节气门系统故障码见表2-4。

（6）电子节气门系统的初始化 在更换新的节气门体后，或由于节气门阀片区有油污被清洁后，都要进行节气门的自学习，将电子节气门系统进行初始化。具体方法如下：

1）起动发动机，进行暖机，使发动机冷却液温度达到80℃以上。

2）如果发动机冷却液温度已在80℃以上，则不必进行暖机，可直接将点火开关置于ON位置。

3）再把点火开关旋回至LOCK位置，停止发动机运转。

4）在LOCK位置停止10s，然后再次起动发动机，使发动机怠速运转。

5）10min后，在变速器位于N档、指示灯及散热器冷却风扇等电气附件全关条件下，检查发动机怠速是否正常。如怠速正常，则说明节气门自学习后节气门位置适当，怠速节气门开度正常；反之，如怠速不正常，则节气门需按上述过程重新进行学习操作。至此，节气门学习完成。

七、速腾节气门控制单元

1．控制机理

在电子节气门系统中，节气门不是通过加速踏板的拉索来控制的，节气门与加速踏板之间无机械式连接装置。加速踏板位置由两个加速踏板位置传感器传递给发动机控制单元。这两个传感器与加速踏板一体，是可变电阻，且包在一个壳体内。加速踏板位置是发动机控制单元的一个主要输入参数。节气门是由节气门控制单元内的一台电动机（即节气门控制器）来控制的，在整个转速及负荷范围内均有效。如图2-17所示，节气门由节气门控制单元根据发动机控制单元指令来控制。当发动机不运转且点火开关打开时，发动机控制单元根据加速踏板位置传感器的信息来控制节气门开度，也就是说，当加速踏板踏下一半时，节气门也打开一半。当发动机运转（有负荷）时，发动机控制单元可能不依靠加速踏板位置传感器来打开或关闭节气门。也就是说，尽管加速踏板踏下一半，但节气门已完全打开，这样可以避免节流损失，另外还能在一定负荷状态下减少有害物质排放并降低油耗。发动机所需转矩由发动机控制单元通过节气门开度及进气压力确定。

驾驶人踩下加速踏板，加速踏板传感器将加速踏板的位置转换为电信号，并传递给发动机ECU，ECU实时将驾驶人输入的信号传递给节气门执行器（电动机），执行器将节气门转动到相应的角度。ECU可以独立于加速踏板的位置，调整节气门的位置。其优点是发动机可以根据各种不同的需求（如驾驶人输入的信号、废气的排放、燃油消耗以及安全性等）确定节气门的位置。

如果认为电子节气门（E-Gas）仅是由一个或两个部件组成的，那是完全错误的。它包括用于确定、调整及监控节气门位置的所有部件，如节气门控制单元、加速踏板位置传感器、EPC故障指示灯、发动机控制单元等。电子节气门体安装在空气流量计和发动机之间的进气管上，用来改变进气通道面积，从而控制进气量和发动机运行工况。

2．速腾节气门控制单元J338

速腾节气门控制单元J338在进气歧管上，它的作用是保证发动机获得所需的空气量。

如图2-18所示，节气门控制单元由节气门壳体、节气门、节气门驱动器G186、节气门角度传感器G187及节气门角度传感器G188等部件构成。

节气门控制单元既不可以打开，也不可以修理。更换节气门控制单元后，必须对节气门控制单元进行基本设定。如图2-19所示，ECU操纵节气门驱动器来打开或关闭节气门。出于安全考虑，使用了两个角度传感器。两个角度传感器将节气门最新位置反馈给ECU。如图2-20所示，节气门驱动器G186就是一台电动机，它由ECU来操纵，通过一套小齿轮机构来带动节气门运动，可实现从怠速到全负荷位置的无级调节。

如图2-21所示，在机械下止点这个位置上节气门是关闭的，该位置用于对节气门控制单元进行基本设定。而电动下止点（图2-22）这个位置预存在ECU内，它比机械下止点稍高一些。节气门在工作时最多可运动（关闭）到电动下止点，这样可防止节气门与壳体发生干涉。

如图2-23所示，在节气门驱动器不通电时，弹簧回位系统将节气门拉至应急运行位置。在这个位置时，只能以较高的怠速转速来完成某些行驶工况（受到限制）。

如图2-24所示，电动上止点由ECU来确定，它是车辆行驶时节气门打开最大角度的点。机械上止点（图2-25）在电动上止点的上方，它不会影响发动机功率，因为它在节气门轴的“阴影”内。

如果节气门驱动器失效了，那么节气门被自动拉到应急运行位置。故障存储器内记录一个故障，EPC故障指示灯就被接通了，此时驾驶人只能使用应急功能，舒适功能被关闭（比如定速巡航）。

如图2-26所示，节气门角度传感器1-G187和2-G188都是滑动接触式电位计。滑动触点在齿轮上，齿轮装在节气门轴上。传感器扫描壳体盖上的轨道，节气门位置不同，电位计轨道上的电阻也不同，因此发送到ECU的电压信号也不同。

这两个电位计的特性曲线是相反的，因此ECU可以区分出这两个电位计，并执行检查功能。当ECU从某个角度传感器接收到不可靠的信号或根本接收不到信号时，则故障存储器内存储一个故障，EPC故障指示灯被接通，影响转矩的子系统（例如定速巡航和发动机牵引力矩调节）被关闭。此时ECU使用负荷信号来校验剩余的那个角度传感器，加速踏板的反应与正常一样。

当ECU从两个角度传感器都接收到不可靠的信号或根本接收不到信号时，则两个传感器都会在故障存储器中记录故障，EPC故障指示灯被接通，节气门驱动器被关闭，发动机以1500r/min的高转速怠速运行，对加速踏板不再做出反应。

3．EPC故障指示灯

EPC故障指示灯K132位于组合仪表上，它是一个黄色的灯，其上带有“EPC”字样，如图2-27所示。在接通点火开关后，EPC故障指示灯亮3s，如果故障存储器内没有故障记录或者在这段时间内没有识别出故障的话，该灯就又熄灭。当系统出现故障时，ECU会接通该灯，故障存储器内也会记录下故障。EPC故障指示灯出现故障时不会对电子节气门的功能产生影响，但是会导致故障存储器内记录一个故障，而且对系统内的其他故障就不能再实现视觉提示了。

4．附加信号

1）制动灯开关F和制动踏板开关F47。这两个开关集成在制动踏板上的一个部件内，如图2-28所示。制动踏板开关F47是起安全作用的，用作ECU的第二个信息传感器。收到制动踏板已踏下的信号后，ECU将关闭定速巡航装置，并且默认为怠速状态（如果某个加速踏板位置传感器失灵）。

如果制动灯开关F和制动踏板开关F47中的一个失效，或者识别出输入信号不可靠，ECU就会关闭舒适功能（例如定速巡航）。如果这两个开关都损坏，那么发动机转速就被限制为较高的怠速转速。

2）离合器位置传感器G476。ECU根据离合器位置传感器G476的信号来判定离合器踏板是否已踏下。如果离合器踏板已踏下，那么定速巡航和负荷变换功能就被关闭了。

5．节气门控制单元的检测

（1）EPC指示灯功能检查 打开点火开关，EPC指示灯应亮，起动发动机后，如果故障存储器中没有关于电控节气门系统的故障，EPC指示灯将熄灭。否则，应进行检查（可用VAS5052引导功能对EPC指示灯进行检查）。

1）如果开始时EPC指示灯不亮，应检查从发动机控制单元到EPC指示灯的导线。检查方法是关闭点火开关，接上检测盒VAG1598/31，但不接发动机控制单元。用VAG1594连接检测盒上插孔1和EPC搭铁。打开点火开关，EPC指示灯应亮。如果EPC指示灯不亮，检查组合仪表板内EPC指示灯是否烧坏，或按电路图检查EPC指示灯供电情况。如果EPC指示灯和供电都正常，按电路图排除发动机控制单元到EPC指示灯之间导线短路或断路处。如果导线无故障，则应更换发动机控制单元。

2）如果EPC指示灯亮的时间超过3s，或EPC指示灯一直亮，则应检查导线是否对搭铁短路。检查方法是起动发动机并怠速运转，如果EPC指示灯不熄灭，读取故障码。如果无故障码，关闭点火开关，接上检测盒VAG1598/31，但不接发动机控制单元。检查VAG1598/31与EPC搭铁、与组合仪表板端子间的导线连接是否对搭铁短路。规定值应为无穷大，如果未达到规定值，按电路图排除发动机控制单元到EPC指示灯之间导线对搭铁短路处。如果导线无故障，则应更换发动机控制单元。

（2）节气门位置传感器G187、G188的检查 将VAS5052连接到诊断座上，起动发动机，输入发动机电控系统，选择功能“读测量数据块”，显示区1显示节气门位置传感器1-G187的开度百分比，规定值为3%～93%；显示区2显示节气门位置传感器2-G188的开度百分比，规定值为97%～3%；显示区3显示加速踏板位置传感器1-G79的开度百分比，规定值为12%～97%；显示区4显示加速踏板位置传感器2-G185的开度百分比，规定值为4%～49%。

怠速时显示区1至显示区3的值为8%～18%，显示区4为3%～13%。慢慢将加速踏板踩到底，显示区1节气门位置传感器G187的百分比值应均匀升高，公差范围为3%～93%，而显示区2节气门位置传感器G188的百分比值应均匀降低。如果显示达不到上述要求，则检查节气门控制部件的供电及导线，尤其要注意插头是否松动或锈蚀。如果供电及导线正常，则更换节气门控制部件。

（3）节气门控制部件供电和导线的检查 如图2-29所示，拔下节气门控制部件插头，打开点火开关，用万用表测量插头T6x/2+T6x/6、T6x/2+搭铁电压值约为5V，T6x/3（负）+T6x/5（正）约为12V。若达不到上述要求，按照电路图检查节气门控制部件插头6个端子至发动机控制单元相应端子之间的导线是否断路，然后检查导线相互之间是否导通（导线最大阻值为1.5Ω）。

（4）发动机控制单元同节气门控制部件J338匹配 当电源供应中断、更换了节气门控制部件或更换了发动机控制单元时，发动机控制单元必须与节气门控制部件进行匹配（即自适应或自学习）。通过匹配，发动机控制单元学习了节气门在不同位置时的特性参数，并将这些参数存入发动机控制单元。节气门位置由两个节气门位置传感器来反馈。匹配的条件为故障存储器中没有故障存储，蓄电池电压至少应为12.7V，冷却液温度在10～95℃，进气温度在10～90℃，发动机不转，点火开关打开，不踩加速踏板。进行匹配时，将VAS5052连接到诊断座上，打开点火开关6s以上，进入发动机电控系统，选择功能“基本设置”。不要操纵起动和加速踏板，且发动机控制单元识别出“学习需要”时，匹配过程会自动完成（匹配过程是否完成是看不出来的）。当存储节气门位置传感器电压值与实际测得值在某一公差范围内不一致时，才能识别出“学习需要”。

八、智能电子节气门（ETCS-i）

在常规型节气门体中，都是由加速踏板作用力确定节气门角度。丰田、凯美瑞ETCS-i使用发动机ECU来计算适合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开度。在异常情况下，该系统切换至跛行模式，图2-30所示为丰田ETCS-i智能电子节气门系统，主要由节气门位置传感器、加速踏板位置传感器、节气门驱动电动机、其他传感器、执行器和节气门控制单元组成。

如图2-31所示，ETCS-i加速踏板位置传感器为线性传感器，主要由滑动电阻构成。驾驶人踩下加速踏板时，传感器的滑动触头随踏板轴转动，其输出电压与节气门的开度成正比，在加速踏板踩下的全程范围内，可向节气门控制单元输出0～5V的电压。为了确保可靠性，采用双系统输出，即安装了两个线性传感器，具有两个不同输出特性的输出信号，其中VPA1信号指示加速踏板的实际开度，用于发动机的控制，VPA2信号则用于VPA1传感器的故障检测。

如图2-32所示，ETCS-i节气门体由节气门、节气门位置传感器、节气门控制电动机及复位弹簧组成。节气门位置传感器为霍尔式传感器，主要由霍尔IC和可绕节气门轴转动的磁铁构成。随着磁场的变化，霍尔IC产生并输出信号电压。节气门位置传感器也采用了两套相同的传感器，两路信号输出，VTA1信号用来检测节气门的实际开度并反馈给ECU，VTA2信号用来检测VTA1传感器的故障。

节气门控制电动机为灵敏度高、耗能少的直流电动机。节气门控制单元根据加速踏板位置传感器的信号，以占空比的形式控制电动机的转角，并通过齿轮带动节气门转过相应的角度。

1．ETCS-i智能电子节气门的控制功能

（1）正常模式非线性控制 通过控制节气门，调整到适合加速踏板作用力和发动机转速等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。

（2）怠速控制 当驾驶人松开加速踏板时，可根据加速踏板位置传感器信号判定发动机进入怠速工况，再根据温度信号、发动机负荷等控制节气门开度，保持发动机在理想的怠速状态。

（3）牵引力节气门控制 防滑控制单元根据轮速和车速信号，判定驱动车轮出现打滑现象，及时控制节气门电动机，关小节气门开度，减小发动机功率，以获得合适的驱动力，提高车辆行驶的平稳性。

（4）车辆稳定性控制的协调控制 利用防滑控制单元的综合控制来控制节气门的开启角度，以达到最大效率地利用车辆稳定性控制系统的控制效果。

（5）巡航控制 配备ETCS-i系统后，巡航控制单元可通过节气门控制电动机将节气门任意定位，取消了巡航控制执行器和拉索，真正实现了定速巡航全电控。

（6）失效保护 当ECU检测到ETCS-i系统出现故障时，ECU将转换到“跛行模式”（故障慢行模式）。在“跛行模式”控制中，车辆将在节气门开启角度大于正常值的有限条件下行驶，或者将节气门置于怠速位置，直到系统故障排除，并将点火开关置于“OFF”位置。

2．失效保护功能

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2-33），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2-34），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。

（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2-35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。

九、感应式节气门位置传感器

感应式节气门位置传感器是一种新型位置传感器，由印制电路板和电子芯片组成，不需额外的磁性材料；不受磁场和电信号的干扰，对制造精度和周围的环境要求较低。它在一个简单、紧凑的空间条件下能够实现角位移的非接触式测量，非接触式传感器替代电压计式传感器代表着技术进步的发展方向。

1．位置与结构

图2-36所示的节气门位置传感器是一个120°的角度传感器，转子直接安装集成在齿轮的轴端上，定子直接安装在壳体上。

2．工作原理

同其他角传感器一样，感应式位置传感器也是由定子和转子组成的。在PCB（印制电路板）上的定子由激励线圈、3个感应接收线圈和其他信号处理电子元件组成，转子是一块简单的冲压金属片，如图2-37所示。

感应耦合原理如图2-38所示。激励线圈中电流产生的电磁场在转子中产生感应电流。第一次感应耦合与角位置无关，其作用仅是通过感应耦合将能量传递给转子。传感器的相关信息是通过转子与接收线圈之间的第二次感应耦合来实现的，第二次感应耦合感应与转子相对于定子的相对位置有关。在第二次感应中，定子上的电压幅值随相对位置而变化，信号处理单元接收线圈的电压信号，进行整流、放大并成对地将其按比例输出。这种将输出电压与角度按比例测量的原理在很大程度上不会受到机械公差（如空气间隙的变化、轴线偏心和倾斜）的影响。同时，电信号和电磁干扰在很大程度上也得到了抑制。

与静电磁场原理不同的是，感应式位置传感器里面没有与温度相关的磁性材料，如铁心、铁氧体或磁铁心，无须设计专门的温度补偿回路，所有因尺寸变化和电信号处理过程中产生的温度漂移都可通过比例测量技术加以消除。

出于安全方面的考虑，电控系统需要冗余的电信号。由于使用处理芯片，其输出可以为模拟信号和脉宽调制信号。