第五节 节气门位置传感器
一、怎样检测2008款别克凯越发动机节气门位置传感器
图1-78所示为2008款别克凯越节气门位置传感器（TPS）与发动机控制模块（ECM）的连接电路图。
1）供电电压及搭铁检测。将点火开关置于OFF，拔下传感器插头，再将点火开关置于ON，用高阻抗数字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。
用高阻抗数字万用表电阻档测量传感器线束侧1端子与蓄电池负极之间的电阻，该电阻值应小于0.5Ω。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ECM。插上TPS插头，点火开关置于ON，将2端子线束刺破，用数字万用表电压档测量TPS2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，该电压值应随着节气门开度的变化而呈线性变化。
图1-78 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
a）连接电路图 b）节气门位置传感器插接器端子排列
2）电阻值和连续性检测。
①电阻值检测。将点火开关置于OFF位置，拔下TPS插头，用万用表电阻档测量端子2—1、3—1、2—3之间（图1-78b）的电阻值，每个电阻值均应符合表1-7的规定。如果测量值不在此范围内，则应更换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。
表1-7 滑动电阻式节气门位置传感器的电阻值
3）输出电压检测。插上传感器插头，将点火开关置于ON，用高阻抗数字万用表电压档测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。
技巧点拨 节气门位置传感器的作用是检测发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是加速工况还是减速工况，它实质上是一只可变电阻和几个开关，安装于节气门体上。
二、怎样检测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。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个分别是两个电位器共同的电源端子和搭铁端子，如图1-79a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1-79a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1-79b所示。
图1-79 双可变电阻式节气门位置传感器的控制电路
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，ECU立即启用失效保护模式。
图1-80 双可变电阻式节气门位置传感器的端子布置
（2）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的，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1-80所示为双可变电阻式节气门位置传感器的端子布置，图1-81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，都可以依照滑动电阻式节气门位置传感器的检测方法来进行。
技巧点拨 电子节气门系统的双可变电阻式节气门位置传感器的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。
三、怎样检测霍尔式节气门位置传感器
图1-81 双可变电阻式节气门位置传感器的反相输出
（1）结构原理 为进一步提高节气门位置传感器的可靠性，一些现代发动机采用了霍尔式节气门位置传感器。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1-82）。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，该电压作为传感器的信号电压，如图1-83a所示。
图1-82 霍尔式节气门位置传感器
1—节气门 2—节气门轴 3—永久磁铁 4—霍尔元件
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，它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。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，传感器可以产生与节气门开度成正比的信号电压（图1-83b）。
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1-84所示为这种传感器的电路图和信号电压。该传感器有4个接线端子，分别是电源（VC）、搭铁（E）、节气门开度信号（VTA1）和故障监测信号（VTA2）。它的作用原理与双可变电阻式节气门位置传感器的基本相同。
图1-83 霍尔式节气门位置传感器工作原理
图1-84 双霍尔式节气门位置传感器的控制电路和信号电压变化
a）控制电路 b）信号电压变化
（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。节气门位置传感器与ECU的连接电路图如图1-85所示。依据图1-85进行检测，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。
图1-85 节气门位置传感器与ECU的连接电路图
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，读取79区——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1-8。
表1-8 有关节气门位置传感器的数据流
3）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。
⑤10min后，在变速器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。
技巧点拨 霍尔传感器采用由霍尔元件制成的霍尔式非接触式电位器，取消了接触式电位器的滑动触点，大大提高了电位器的工作寿命。
四、怎样检测霍尔式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时，节气门在预设程序的控制下开启到一个固定位置，既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转矩的计算，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。
（1）加速踏板位置传感器结构原理 采用霍尔式非接触式电位器的称为霍尔式加速踏板位置传感器，如图1-86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1-87所示。
图1-86 霍尔式加速踏板位置传感器的结构
图1-87 霍尔式加速踏板位置传感器的控制电路
（2）检测 以三菱格蓝迪轿车使用的双霍尔式加速踏板传感器为例，其连接电路图如图1-88所示，输出特性如图1-89所示。
图1-88 双霍尔式加速踏板位置传感器的连接电路图
图1-89 主、副传感器的输出信号曲线
1）工作电压的检测。利用霍尔效应工作的传感器需要供给一定的工作电压，因此首先进行电压测试。关闭点火开关，拔下加速踏板位置传感器插头，再打开点火开关，用万用表电压档测量端子1—2、4—5之间是否有5V电压。如果没有，则可能是线路损坏或ECU发生故障。
2）输出信号检测。因为格蓝迪使用的是霍尔式线性传感器，因此可以使用万用表进行模拟信号的检测。关闭点火开关，插上加速踏板位置传感器插头，再打开点火开关，用背插法分别检测端子3—2、5—6之间的电压，其电压值应该随着加速踏板的下压而连续改变，不应有断点或者突变，否则应检查或更换加速踏板位置传感器。
技巧点拨 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。
五、节气门位置传感器的检测要领有哪些
（1）读取数据流 以奥迪A6轿车的电子节气门系统为例，将诊断仪VAS5052连接到诊断座上，起动发动机，进入01-08-062（即进入发动机控制系统01，选择“读测量数据块”功能08，选择地址码062），显示区1显示节气门位置传感器1-G187的开度，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，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，规定值为12%～97%；显示区4显示加速踏板传感器2-G185的开度，规定值为4%～49%。
怠速时，显示区1至显示区3的值应当为8%～18%，显示区4的值应为3%～13%。慢慢将加速踏板踩到底，显示区1节气门位置传感器（TPS）G187的百分比值应当均匀升高，显示区2的节气门位置传感器（TPS）G188的百分比值应当均匀降低，而G187和G188的数据相加应当等于100%。
如果显示值达不到上述要求，发动机ECU将启用故障应急模式，车辆的加速性能会变坏，此时应当检查节气门控制部件的供电及导线，尤其要检查插头是否松动或者锈蚀。若供电及导线正常，则更换节气门控制部件。
需要注意的是在读取TPS的数据流时，应当慢慢地压下和释放加速踏板，然后进行观察，防止地板垫阻碍节气门的开启或关闭，进而导致检测数据失准。
（2）测量节气门位置传感器（TPS）的电压 节气门位置传感器的信号电压必须随着节气门开度的增大而提高。当节气门全部开启时，其信号电压接近5V；当节气门关闭（怠速）时，其信号电压为0.5V左右。
（3）拔下传感器的插接器试验 对于装备手自一体变速器的汽车，如果怀疑节气门位置传感器（TPS）失常引起自动变速器换档冲击，可以将TPS的插头拔下来试车，采用手动换档，如果此时升档和降档自如，说明自动变速器的机械部分正常，问题出在控制部分，TPS可能存在故障。
技巧点拨 在发动机运转时拔下节气门位置传感器的插头，以及在断开电子节气门控制执行器或者ECU的线束插头以后，需要执行节气门关闭位置的学习程序。这一学习程序的实质，是使ECU通过检测节气门位置传感器的输出信号，学习节气门完全关闭时的位置。