丰田5A发动机进气歧管绝对压力传感器原理及故障分析

陈祖坚

（佛山华材职业技术学校 528000)

丰田5A发动机进气歧管绝对压力传感器原理及故障分析

陈祖坚

（佛山华材职业技术学校 528000)

进气歧管绝对压力传感器在发动机D型汽油喷射系统之中，主要作用是测量发动机进气歧管的真空度变化，转化为电压信号后，与发动机转速信号一起输到ECU，ECU根据输送来的信号计算出基本喷油量。本文主要针对丰田5A发动机进气歧管绝对压力传感器，阐述了其工作原理、故障诊断方法并对相关诊断案例进行分析。

歧管绝对压力传感器；工作原理；诊断方法；案例分析

1 歧管绝对压力传感器工作原理

1.1 工作原理

如图1所示，半导体压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器，是由压力转换元件（硅膜片）和信号放大的混合集成电路组成。压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片，硅膜片的一侧是真空室，另一侧导入进气歧管压力。所以进气歧管内绝对压力越高，硅膜片的变形越大，其变形量与压力成正比。附着在薄膜上的应变电阻的阻值则产生与其变形量成正比的变化[1]。利用这种原理，可把进气歧管内压力的变化变换成电信号。

图1 进气歧管绝对压力传感器的结构及电路

1.2 端子名称

歧管绝对压力传感器有3个端子，分别是1号端子为VC电源端子，2号端子为气管压力信号端子(PIM)，3号端子为搭铁端子E2。

2 丰田5A发动机进气歧管绝对压力传感器输出特性分析及电路测量分析

2.1 歧管绝对压力传感器的输出特性分析

查阅各种类型的车型维修技术资料能够发现，绝大部分半导体压敏式电阻MAP传感器的输出信号与绝对压力成正比。如图2所示，丰田1.6 L威乐轿车的MAP传感器输出电压与进气歧管绝对压力的关系。

图2 MAP传感器输出电压与进气歧管绝对压力的关系

进气歧管绝对压力传感器的信号连接电路如图3所示。

图3 歧管绝对压力传感器电路图

(1)当打开点火开关，测得MAP传感器信号端（2号端子）的电压为3.68 V，即进气歧管绝对压力对应大气压力测出的输出电压。

(2)当发动机怠速运转时（运转速度在800 r/min左右），这时节气门开度比较小，进气歧管绝对压力较小，歧管真空度较低，用万用表测量2号端子与搭铁之间电压应该为1.25 V左右。

(3随着节气门开度的增加，2号端子测出的电压应该从1.25 V到5 V之间变化。

2.2 歧管绝对压力传感器电路测量分析

以丰田5A发动机歧管绝对压力传感器为例，一般来说有3个端子，分别是VC电源端子(3号端子）、PIM进气压力模拟信号端子（2号端子）、及E2（1号端子）搭铁端子，它们分别与发动机控制ECM中的E5插头的1、2、9号端子相对应，具体的测量数据如表1所示。

表1 各端子的测量数据

3 真实案例排除

故障现象：威驰5A-FE发动机怠速抖动、冒黑烟，踩下加速踏板，抖动现象稍微有所改善，但是冒黑烟现象更加严重。

故障分析：发动机抖动并且冒黑烟的原因，是因为空燃比不正确导致混合器过浓[2]。

检测过程：

(1)起动车辆，确认故障现象与车主描述的一样，怠速的时候抖动并且冒黑烟，加速的时候抖动现象有所改善，但冒黑烟现象加重了。

(2)用解码器读取发动机故障代码，发现发动机故障没有代码，读取数据流，发现数据流中有三个数据值得注意：长效修正系数（Long FT）为-20%；短效修正系数（Short FT）为-15%；氧传感器的电压值在0.9～1 V之间变化。分析上述几个数字可以确认，氧传感器的电压数值大于0.5 V，也就是说氧传感器检测出混合气过浓并且反馈给电脑，而长短效修正系数的数值分别是-15%和-20%说明电脑接收到氧传感器反馈的信号，正在不断减少喷油量。这就验证了我们的推论，喷油量过大或者进气量过小导致混合气过浓。

(3)进气量过小可能是因为空气滤清器堵塞或节气门积炭过多引起的，所以先拆开空气滤清器用风枪吹干净，然后将节气门完全清洗一遍，起动车辆发现抖动现象有所改善，但抖动的主要原因并不在此。

(4)于是从喷油量控制的角度出发。发动机基本喷油量控制依靠的是空气流量计或进气压力传感器（5A-FE），当这个传感器失效的时候，发动机ECU就会根据节气门位置传感器的开度进行失效保护控制。从这个思路出发，将进气压力传感器的接插头拔掉（进入失效保护），发动机抖动、冒黑烟的问题立即消失了，也就是说节气门位置传感器没有问题，有问题的是进气压力传感器。

(5)如图4所示，进气压力传感器有个端子（1号端子为VC—5 V电压线、2号端子为模拟信号电子、3号端子为搭端子），先把插头拔出，发现1号端子（传感器）E5第9号端子的测量结果＜0.5 Ω，3号端子（传感器）E5第1号端子证明端子的连接线没有问题，测量3号端子电压为5 V电源电压属正常。

怀疑2号信号端子有问题，于是插好插头，起动车辆测量2号端子电压。测量2号端子电压时，发现无论怎么踩加速踏板，信号线电压一直在4 V位置不变（该电压应该随真空度的提高而升高，并且范围在1.25-5 V之间变化），可以确认是进气压力传感器或控制它的真空管有问题导致该故障。

(6)拿来真空泵，直接与进气压力传感器相连，然后不断抽真空，发现2号端子电压随着该绝对压力增大而增大。

(7)拔开与压力传感器连接的真空管，向两端分别吹气，发现该管不通。后来发现该管由于过热导致中间软管部分膨胀闭合，加上里面有脏东西，导致软管中气流不顺畅，更换软管，故障排除。

图4 测量歧管压力传感器的各个端子电压

4 结束语

歧管绝对压力传感器具有体积小、精度高、响应性好、成本低等优点，广泛应用在丰田、通用、克莱斯勒等多个公司生产的多款车型上，但是在使用过程中还是会有一定的故障率存在。作为汽车维修从业者，应该从原理、结构、工作特性等方面全面了解传感器，结合故障现象、数据流等基础信息来对发动机故障来进行判断，才能在维修中更加精确、迅速地排除故障，获得更高的工作效率。

[1]黄关山.汽车发动机控制系统诊断与维修[J].人民交通出版社,2012,(1):79-89.

[2]沈阳.发动机怠速抖动的原因分析[J].汽车维修.2016,(6):21-22.

U464文献标示码：A

陈祖坚（1988—），本科，中学二级教师，研究方向为汽车维修教育和汽车故障诊断 。