学习情境1—学习任务1：加速踏板位置传感器检修

2009.1,.,学习情境电控分配泵系统检测与修复,学习任务1：加速踏板位置传感器检修,2009.1,.,学习目标,能够对电控分配泵系统中的传感器进行检测；能够对喷油泵和喷油器进行正确拆装；能够对喷油泵和喷油器进行检修；参阅汽车维修手册，制订传感器及喷油器检修工作计划；能够分析工作中的不安全因素并采取措施保护环境；能够检查、评价、记录工作结果。,2009.1,.,情景导入,一客户打电话说其所驾驶的捷达柴油轿车仪表盘故障指示灯闪烁，且发动机有抖动现象。针对出现的故障现象，技术员对该轿车发动机传感器及相关控制电路进行了测试，又检查了喷油泵和喷油器。发动机抖动常见的原因有喷油器和喷油泵故障，喷油器和喷油泵不能正常工作还能导致动力损失、发动机过热、尾气冒黑烟、燃油消耗高等。根据故障原因分析，完成此情境学习需以下七个学习任务：加速踏板位置传感器检测、针阀升程传感器检测、油量控制滑套位置传感器检测、燃油温度传感器检测、进气歧管翻板总成检修、喷油器检修及喷油泵检修等。,2009.1,.,在发动机运转的过程中，会一直监控系统的工作状况，以发现可能出现的故障。若有故障出现，发动机仪表盘上的故障指示灯发出警报，并将故障码存储；若传感器输入的信号超出正常范围，或在一定时间内收不到该传感器信号，或该传感器输入的信号在一定时间内不发生变化，自诊断系统均判定为故障信号。在没有反馈信号的开环控制中，执行元件如有故障，自诊断系统只能根据输出的执行信号来判断，其原理与传感器类似。带有反馈信号的闭环控制工作时，自诊断系统还可根据反馈信号判别故障。故障信号的出现不只是与传感器或执行器本身出现故障有关，而且还与相应的配线电路故障有关，如电路出现短路或断路时，都会使信号超出预先设定的极限值范围，电控单元自然认为相应系统有故障发生,2009.1,.,学习任务加速踏板位置传感器检测,【任务描述】加速踏板位置传感器信号是供油量控制的主控信号，ECU根据该信号计算出驾驶员所需要的发动机动力，并将此信息转换为发动机的转矩数值。加速踏板位置传感器主要检测项目如下：开关电路检测、供电电压检测、传感器电阻检测、信号电压检测等。,2009.1,.,相关理论知识,1、柴油机电控技术的发展1897年RudolfDiesel发明第一台柴油机；20世纪20年代中期，机械喷油系统取代蓄压式供油系统，使柴油机在车辆上的应用成为可能，以德国Bosch公司为代表；20世纪50年代，废气涡轮增压技术，使功率大大提高；20世纪80年代，微机控制，逐步形成现代汽车柴油机电控系统。,2009.1,.,柴油机电控技术是在20世纪70年代初开始发展，是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。在柴油机的电子控制系统中，最早研究并实现产业化的是电子控制柴油喷射系统，到目前为止已经经历了3个阶段位置控制、时间控制、时间压力控制（高压共轨系统）世界范围内总质量大于35t的汽车90%以上都采用柴油发动机，2005年欧洲国家新生产的轿车50%以上采用了柴油发动机。宝马汽车的柴油发动机轿车比例已达60%，而大众、奔驰新车型也提高了柴油机的使用比例。,2009.1,.,常规压力电控喷油系统位置控制；保留了传统柴油机供给系统的基本组成和结构，只是取消了机械控制部件（调速器等），在原有的喷油泵基础上，增加传感器、电控单元、电子调速器或电液控制执行元件等组成的控制系统，使控制精度和响应速度得以提高。优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制,1.1、第一代柴油机电控燃油喷射系统,2009.1,.,传统机械式喷油系统如图所示，一般由下列部分组成：1）喷油器；2）喷油泵总成：喷油泵、调试器、提前器、输油泵；3）辅助部分：燃油箱、低压油管、柴油滤清器、高压油管和回油管。,其工作过程是：发动机曲轴通过齿轮带动喷油泵的凸轮轴转动，由输油泵把燃油从油箱送到输油泵，形成低压的燃油再经过燃油滤清器，一部分供给高压的喷油泵，另一部分回到油箱。进入喷油泵的燃油再燃油泵内形成高压的燃油，功过高压油管，到达喷油器，当压力超过喷油器的开启压力时，喷油器开启，进行喷油。在喷油泵和喷油嘴有卸荷阀，多余的燃油回到燃油箱。,2009.1,.,1.2、第二代柴油机电控燃油喷射系统,第二代柴油机电控燃油喷射系统高压电控喷油系统；第二代柴油机电控燃油喷射系统中油泵内部柱塞套位置已被固定，喷射过程由专门的电磁阀来完成，计算机控制的只是电磁阀，控制方式从位置控制变成了时间控制，其控制自由度和控制精度都是“位置控制”所无法比拟的，但供油压力还需用凸轮驱动，无法独立控制。,2009.1,.,第三代系统是将喷油量与喷油时间控制融为一体，使燃油的升压机构独立，即燃油压力与发动机转速、负荷无关，具有可以独立控制的蓄压器共轨。共轨式电控燃油喷射系统中高压的产生和喷油控制是分别独立进行；改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间压力控制”或“压力控制”。,1.3、第三代柴油机电控燃油喷射系统,2009.1,.,高压共轨系统由五个部分组成，即高压油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口，由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内，再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。,2009.1,.,2、柴油机电控燃油喷射系统的特点,电控柴油机的突出特点是借助ECU的功能实现更为复杂的控制规律，其电子控制系统主要有以下特点：.提高发动机的动力性和经济性;喷油量、供油正时控制精度高、控制自由度大、控制功能齐全，因而能实现整个运行范围内参数优化，从而提高发动机的动力性和经济性。.降低氮氧化合物和微粒的排放采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。,2009.1,.,3.提高发动机运转稳定性采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。借助传感器的输入信号，可随时检测并调节影响发动机工作可靠性的一些参数。.改善低温起动性电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种起动操作，并能精确地控制预热塞通电时间，使柴油机低温起动更容易控制。,2009.1,.,.控制涡轮增压电子控制技术对增压装置进行精确的控制兼顾了柴油机的高速工况和低速工况。.适应性广只要改变的控制程序和数据，一种喷油泵就能广泛用在各种柴油机上，而且柴油机燃油喷射控制可与变速器控制、怠速控制等各种控制系统进行组合实现集中控制，有利于缩短柴油机电控系统开发周期，并降低成本，从而扩大柴油机电控系统的应用范围。7.控制精度高、响应快输入、输出信号实现了数字化传输，一旦发动机及其系统的运行参数或状态稍微偏离目标值，电子控制系统就能立即进行跟踪并予以实时调节和控制。,2009.1,.,3、柴油机电控燃油喷射系统的功能与组成,柴油机电控系统的功能1喷油量控制2喷油正时控制3怠速控制4各缸喷油量不均匀修正5排气再循环控制6进气节流控制7增压控制8进气涡流强度控制9起动预热控制10故障自诊断及故障保护功能,2009.1,.,3.1喷油量控制,发动机转速信号（基本喷油量）节气门位置/加速踏板信号（基本喷油量）空气流量信号（基本喷油量）进气温度信号（修正喷油量）进气压力信号（修正喷油量）冷却液温度信号（修正喷油量）燃油特性修正、低温起动后修正、急减速修正以适应不同工况不同工作条件变化的需要。通过电控单元对喷油量进行实际精确控制,2009.1,.,3.2喷油正时控制,喷油正时是由发动机转速和加速踏板位置决定的，并由冷却液温度、进气温度、进气压力等信号进行修正。通过着火正时传感器喷油器升程感传器或检测实际燃烧开始时刻实现对喷油正时的闭环控制。排除燃油十六烷值、大气条件变化引起喷油正时差异，实现对喷油正时的最佳控制。,2009.1,.,3.3怠速控制,转速、空气流量、踏板位置、温度，由于发电机、空调动力转向等辅助装置工作状态的变化引起柴油机负荷变化导致发动机转速变化。柴油机控制系统通过反馈控制系统控制电磁元件实现怠速喷油量，使怠速控制在目标转速。,2009.1,.,3.4缸喷油量不均匀修正,由于各缸喷油泵的性能差异导致各缸喷油量的差异，引起发动机转速波动怠速颤振。电控系统通过作工冲程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异。利用电磁阀或溢流阀快速响应，及时修正各缸的喷油量来降低发动机转速波动，按各缸转速无波动偏差来控制各缸喷油量。,2009.1,.,3.5EGR控制,废气再循环系统(EGR)是通过将冷却后的发动机废气再次送回燃烧室中燃烧而达到减少氮氧化物排放的目的。当废气与新鲜空气和燃油混合后，峰值燃烧温度被降低了，从而降低了氮氧化物的排放，但是引起了颗粒物和碳氢化合物排放的增加。所以废气循环系统应与颗粒物捕捉器配合使用。,1、EDC2、EGR控制阀3、EGR阀4、空气流量计5、氧化催化转换器,2009.1,.,3.6进气节流控制,系统通过控制节气门的开度，控制进气量，降低怠速时的振动和噪声、NOX，停车时系统关闭节气门中断进气，减轻发动机的振动。,3.7增压控制,柴油机的增压控制主要是由ECU根据柴油机转速信号、负荷信号、增压压力信号等，通过控制废气旁通阀的开度或废气喷射器的喷射角度、增压器涡轮废气进口截面大小等措施，实现对废气涡增压器工作状态和增压压力的控制，以改善柴油机的扭矩特性，提高加速性能，降低排放和噪声。,2009.1,.,3.8进气涡流强度控制,系统通过控制进气通道的变化，以便在不同转速负荷下更好地组织进气涡流改善燃烧质量，提高动力性、经济性、降低排放和污染。,3.9起动预热控制,在不同的起动条件下系统通过控制起动预热塞的通电时间改善柴油机低温起动和低温怠速运转。,2009.1,.,3.10故障自诊断和失效保护,柴油机电控系统中也包含故障自诊断和失效保护两个子系统。柴油机电控系统出现故障时，自诊断系统将点亮仪表盘上的“故障指示灯”，提醒驾驶员注意，并储存故障码，检修时可通过一定的操作程序调取故障码等信息；同时失效保护系统启动相应保护程序，使柴油能够继续保持运转或强制熄火。,2009.1,.,4、柴油机电控系统的基本组成及类型,和现代汽车用的汽油机电控系统一样，汽车柴油机电控系统也是由传感器、ECU和执行器三部分组成的。,2009.1,.,4.1、电子控制系统的类型,电子控制系统有两种基本类型：即开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据各传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。而闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入，则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环控制系统高。,2009.1,.,4.2、柴油机电控系统传感器,传感器（包括信号开关）用来检测柴油机与汽车的运行状态，并将检测结果转换成电信号输送给。根据用途和功能，现代汽车柴油机电控系统中使用的传感器分为以下三种类型。运行工况传感器运行工况传感器是指用来检测柴油机运行工况基本参数的传感器，如加速踏板位置传感器、凸轮轴曲轴位置传感器、空气流量计等。这类传感器向输送的信号，一般作为控制系统工作时的主要控制信号，用来确定基本循环供（喷）油量或基本供（喷）油提前角等。,2009.1,.,修正信号传感器修正信号传感器一般是指用来检测柴油机运行工况非基本参数的传感器，如冷却液温度传感器、燃油温度传感器、进气温度传感器、进气压力传感器等。这类传感器向输送的信号，作为控制系统工作时的辅助控制信号，用来对基本循环供（喷）油量或基本供（喷）油提前角等进行修正。,2009.1,.,反馈信号传感器柴油机电控燃油喷射系统一般对供（喷）油量和供（喷）油正时采用闭环控制，反馈信号传感器就是指闭环控制系统中用来检测控制系统执行元件实际位置的传感器。在柴油机电控燃油喷射系统中主要包括供（喷）油量传感器（如供油齿条位置传感器、油量控制滑套位置传感器、燃油压力传感器等）和供（喷）油正时传感器（如分配泵正时活塞位置传感器、着火正时传感器等）两大类。在不同柴油机电控燃油喷射系统中，由于控制供（喷）油量和供（喷）油正时的执行元件不同，负荷传感器和正时传感器的名称、数量和类型也不同，传感器通常采用电位计式、差动电感式或电磁感应式。,2009.1,.,上述三类传感器中大多数是和现代汽车汽油机电控系统中使用的传感器通用的，如凸轮轴曲轴位置传感器、各种温度传感器、空气流量计等。但也有一些是与汽油机电控系统中使用的传感器不完全相同的，或是柴油机电控系统中特有的，如光电式着火正时传感器等。,2009.1,.,图一,2009.1,.,2009.1,在装用传统柴油机的汽车上，驾驶员通过加速踏板由机械装置直接控制高压油泵来实现循环供油量控制，而在装用电控柴油机的汽车上，利用加速踏板位置传感器来检测加速踏板被驾驶员踩下的位置，并将加速踏板位置信号输送给ECU，再由ECU通过控制供(喷)油量的执行元件来控制循环供(喷)油量。加速踏板位置传感器又称柴油机负荷传感器，常用的有三种类型：电位计式、差动电感式和霍尔式。,5、加速踏板位置传感器,2009.1,.,检测加速踏板是否处于完全放松位置(怠速位置)电位计式加速踏板位置传感器一般由电位计和怠速开关组成，如图128所示。利用怠速开关精确。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,电位计用于连续测量加速踏板的位置及其位置变化。电位计的滑动臂由加速踏板通过轴或拉索驱动，点火开关接通后，ECU即通过VC端子给传感器提供5V标准电压，使通过电位计的电流保持不变。在不同的加速踏板位置时，电位计滑动臂(信号端子VA)与搭铁端子(经ECU内部搭铁的端子E2)之间的电阻不同，由于发动机工作时流经电位计的电流不变，所以两端子(端子VA与端子E2)之间的电压与加速踏板的位置成正比，ECU即根据这一电压信号确定加速踏板位置及其位置变化的。怠速开关为一个常开开关，只有当加速踏板处于怠速位置时，怠速开关闭合端子DL与端子E1接通，向ECU输送加速踏板处于怠速位置的信号。,2009.1,.,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,图长城车GW2.8TC型柴油机加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,电位计型加速踏板位置传感器以分压电路原理工作，ECU供给传感器电路5V电压。电子油门踏板通过转轴与传感器内部的滑动变阻器的电刷连接，加速踏板位置传感器的位置改变时，电刷与接地端的电压发生改变，ECU将该电压转变成加速踏板的位置信号。加速踏板位置传感器同时输出两组信号给ECU，保证输出信号的可靠性。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,1.加速踏板位置传感器(APPS)的检修（1）外线路检查。参考图15，用万用表的电阻挡，分别测量APPS的各端子与对应的ECU端子之间的电阻值，来判断外线路是否存在短路及断路故障。（2）传感器电压值测量。关闭点火开关，拔下APPS传感器插头，点火开关ON，测量线束侧插头1#、2#端子与搭铁之间电压值应为5V电压，3#、5#端子电压为0V。（3）传感器电阻值测量。关闭点火开关，拔下APPS传感器插头，测量传感器侧5#、6#端子之间电阻为1.20.4K，1#、5#端子之间电阻为1.70.8K。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,（4）数据流检测。用“故障诊断仪”读取发动机系统数据流，涉及到加速踏板位置传感器的数据流有3个：“加速踏板1电位计电压值”、“加速踏板2电位计电压值”、“滤波前的加速踏板开度”。接入诊断仪仪，点火开关ON（发动机OFF），读取发动机系统数据流。不踩动加速踏板时，“加速踏板1电位计电压值”应为0.7V左右，“加速踏板2电位计电压值”为0.35V左右，“滤波前的加速踏板开度”应为0%。缓慢踩下加速踏板，上述3个数据流应同时变化，其变化规律如下：“滤波前的加速踏板开度”数值应逐渐增加至100%；“加速踏板1电位计电压值”与“加速踏板2电位计电压值”应同时增加，但是前者的瞬时数值等于后者数值的2倍。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,表1哈氟CUV车APPS实测数据流,2009.1,.,2009.1,2.故障失效模式加速踏板位置传感器失效，对发动机性能是否有影响？当ECU判断加速踏板位置传感器出现下列故障：电子油门信号错误；油门接插件脱落；两路油门信号中任一路出现故障；两路油门信号不一致；油门开度与刹车踏板逻辑关系错误。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,ECU处理下列措施措施：点亮故障灯；产生故障码P0123、P0122、P2135、P0222、P0223、P2299；油门失效，发动机起动后（及随后的运行过程），维持Limphome转速（1100rpm/min左右，视车型略有差异）。,5.1、电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,（二）带有冗余的双电位计式油门踏板位置传感器Bosch带有冗余的双电位计式加速踏板位置传感器如图17所示。,图17Bosch带有冗余的双电位计式加速踏板位置传感器,2009.1,.,2009.1,（三）霍尔式油门踏板位置传感器Bosch霍尔式加速踏板位置传感器如图18所示。,图18Bosch霍尔式加速踏板位置传感器,2009.1,.,（四）差动电感式,差动电感式加速踏板位置传感器主要由铁心、感应线圈和线束插接器等组成，如图1-29所示。推杆与加速踏板联动，衔铁与推杆做成一体。当加速踏板的位置发生变化时，在两个线圈中移动，使两个线圈内的自感电动势发生一增一减的变化，根据输出端线圈的电压信号即可确定加速踏板的位置。,2009.1,.,【工作流程】,一、准备工作及事故预防1)连接测试仪器时要注意仪表的极性，在很多测试中仪表的负极都是接地的。如果将仪表的极性接错，可能会导致仪表损坏。2)在断开任何发动机管理系统的元件之前都必须确保点火开关是关闭的。元件的断开可能引起高的感应电压并损坏ECU。3)蓄电池的连接和断开只允许在点火开关关闭的情况下进行，否则会损坏发动机ECU。4)当“检查发动机”警告灯点亮时，不可将蓄电池从电路中断开，以防止发动机ECU中存储的故障码及有关资料信息丢失。5)跨挠起动其他车辆或用其他车辆跨接本车时，须先断开点火开关，才能拆装跨接线。,2009.1,.,二、拆装及检修流程以捷达SDI柴油机加速踏板位置传感器为例，其电路如图1-31