图解汽车传感器结构原理与检修
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第二节 加速踏板位置传感器

加速踏板位置传感器应用在采用电子节气门的发动机中,安装在汽车加速踏板附近,可用于检测加速踏板的行程,向发动机电控单元(ECU)反映驾驶人驾驶意图的信息。

发动机电控单元供给加速踏板位置传感器5V电压,传感器向发动机电控单元发出两路反映加速踏板位置的电压信号。在发动机起动时,当驾驶人不踩加速踏板或轻踩一点儿时,节气门在预设程序的控制下开启到一个固定位置,即发动机电控单元据此信号进行起动控制。发动机电控单元根据此信号可进行驾驶人期望的转矩需求计算,经发动机电控单元内部统一协调后控制执行器工作。执行怠速、加速、减速、中断喷射、临时转速、电控制动稳定控制、巡航控制和发动机冷却控制。加速踏板位置传感器将踏板踩下的量(角度)转换成送至发动机电控单元的电压信号。而且,为了确保可靠性,此传感器还具有不同输出特性的两个系统输出信号。加速踏板位置传感器的结构、工作原理、控制电路等都与节气门位置传感器基本相同,共有两个类型的加速踏板位置传感器,即线性型和霍尔元件型。

一、可变电阻式加速踏板位置传感器

采用可变电阻式电位器的称为可变电阻式加速踏板位置传感器,如图2-39a所示,其构造和运行基本上和可变电阻式节气门位置传感器相同。从两个系统来的信号之一的VPA信号,能在加速踏板踩下全程范围内,成线性关系地输出电压。另一个VPA2信号,能输出偏离VPA信号的偏置电压。可变电阻式加速踏板位置传感器的控制电路和输出特性如图2-40所示。

图2-39 加速踏板位置传感器

a)可变电阻式加速踏板位置传感器 b)霍尔式加速踏板位置传感器

1—加速踏板位置传感器 2—霍尔元件 3—磁铁 4—加速踏板

图2-40 可变电阻式加速踏板位置传感器的控制电路和输出特性

二、霍尔式加速踏板位置传感器

采用霍尔式电位器的称为霍尔式加速踏板位置传感器,如图2-39b、图2-41所示。为保证其信号的可靠性,两个电位器的控制电路完全独立,即采用各自独立的电源、搭铁和信号端子,因此加速踏板位置传感器通常有6个接线端子,分别如图2-42所示。

图2-41 霍尔式加速踏板位置传感器的结构

图2-42 霍尔式加速踏板位置传感器的控制电路和输出特性

与节气门位置传感器一样,发动机控制单元通过加速踏板位置传感器的两个电位器信号,不但可获知加速踏板的开度,还能对该传感器进行故障监测,一旦发现两信号电压的差值(或两电压之和)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,按“未踩踏板”来进行控制。

三、速腾新型加速踏板位置传感器

1.加速踏板位置传感器的结构

如图2-43所示,速腾采用了一种新型的加速踏板模块,由加速踏板、机械部件、薄金属盘、盖板和PCB(印制电路板)等组成,带有加速踏板位置传感器1-G79、加速踏板位置传感器2-G185。这两个加速踏板位置传感器是加速踏板模块的一部分,作为感应式传感器以非接触方式工作,其安装位置如图2-44所示。其优点是:浮动传感器无摩擦,寿命长,整体式传感器不需要进行强制低速档基本设定。

图2-43 新型加速踏板模块

图2-44 带加速踏板位置传感器的加速踏板位置

图2-45所示为加速踏板位置传感器结构,加速踏板位置传感器由励磁线圈、金属薄片、接收线圈和信号处理电路组成。如图2-46所示,励磁线圈产生磁场,当加速踏板被踩下时,金属薄片被带着在励磁线圈产生的磁场中做直线运动,所造成的磁场变化在接收线圈中感应出电压,经过信号处理器处理,传送给ECU。

图2-45 加速踏板位置传感器结构

图2-46 加速踏板位置传感器工作原理

两个加速踏板位置传感器随加速踏板行程变化而产生电压变化,如图2-47所示。两个传感器有两条不同的特性曲线,这对于安全功能和检查功能来说是必需的。加速踏板位置传感器一个或两个都失效后,系统会有故障记忆,同时仪表上的EPC故障指示灯也会亮起。车辆的一些便捷功能,如定速巡航或发动机制动辅助控制功能也将会失效。当一个加速踏板位置传感器信号失真或中断时,如果另一个加速踏板位置传感器处于怠速位置,则发动机进入怠速工况;如果另一个加速踏板位置传感器处于负荷工况,则发动机转速上升缓慢。若两个传感器同时出现故障,则发动机高怠速(1500r/min)运转。

图2-47 加速踏板位置传感器特性曲线

2.加速踏板位置传感器的检测

速腾的电子节气门踏板连接线有6根,分别为2个霍尔传感器G185和G79信号与发动机控制单元相连接。检查时将VAS5052连接到诊断座上,起动发动机,进入发动机电控系统,选择“读测量数据块”功能。慢慢将加速踏板踩到底,同时注意显示区3和4的百分比值,应均匀升高,并且显示区3中的显示值应总是显示区4的2倍。如果显示值没有达到此要求,则继续进行下一步检查。

拆下驾驶人侧杂物箱,拔下加速踏板位置传感器插头。打开点火开关,测量插头端子T6h/1和T6h/5之间约为5V、T6h/2和T6h/3约为5V(图2-29 2012款一汽大众速腾1.6L(CLRA)EPC系统电路)。按电路图检查加速踏板位置传感器插头各端子至发动机控制单元线束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。打开点火开关,松开加速踏板,正常电压值G79为0.9~1.2V,完全踩下时电压值为≥4V;打开点火开关,松开加速踏板,正常电压值G185为0.4~1.0V,完全踩下时电压值为≥3.6V。如果导线无故障,则更换加速踏板位置传感器。

3.强制降档自适应

如果更换了加速踏板位置传感器或发动机控制单元,对于装备变速器的汽车,必须进行强制降档功能自适应。将VAS5052连接到诊断座上,起动发动机,进入发动机电控系统,选择“基本设置”功能。显示区1显示加速踏板位置传感器1-G79的开度百分比,规定值为79%~94%;显示区2显示加速踏板位置传感器2-G185的开度百分比,规定值为79%~94%;显示区3显示加速踏板位置,应显示“Kick down”;显示区4显示自适应状态,可能显示“ADPi.o.”“ERROR”“ADPlauft”等。自适应完成应显示“ADPi.o.”,表示要求“操纵强制降档功能”。应立即踩下加速踏板,一直踩过强制降档作用点,并保持该状态至少2s。注意在强制降档作用点自适应过程中,VAS 5052屏幕上会显示“kick down ADPlauft”,完成自适应后会显示“kick down ADPi.o.”。