一汽-大眾車系EPC系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介與故障案例分析（1）

文：王光宏

一汽-大眾車系EPC系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介與故障案例分析（1）

文：王光宏

EPC 是Electronic Power Control的縮寫，意思是發(fā)動(dòng)機(jī)功率電子調(diào)節(jié)（即電子節(jié)氣門）。在車輛維修工作中，EPC燈警告的故障比較常見(jiàn)，該燈報(bào)警意味著電子節(jié)氣門系統(tǒng)內(nèi)可能存在故障，而該系統(tǒng)的故障將影響車輛的正常使用。本文將對(duì)EPC系統(tǒng)的組成、功能和常見(jiàn)失效點(diǎn)進(jìn)行介紹，并通過(guò)一些實(shí)際維修案例，介紹該系統(tǒng)故障的檢測(cè)維修思路。

1.系統(tǒng)組成及功能

電子節(jié)氣門操縱機(jī)構(gòu)由下述部件組成：帶有加速踏板位置傳感器的加速踏板模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、節(jié)氣門單元、電子節(jié)氣門系統(tǒng)故障指示燈（圖1）。

（1）加速踏板模塊

該模塊通過(guò)傳感器來(lái)確定加速踏板的瞬時(shí)位置，并將該信號(hào)發(fā)送給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。該模塊由加速踏板、加速踏板位置傳感器1-G79和加速加速踏板位置傳感器2-G185組成（圖2）。為了盡可能保證安全，使用了2個(gè)傳感器。因此人們也稱之為“冗余系統(tǒng)”?！叭哂唷弊置嬉馑季褪恰斑^(guò)多了”。在技術(shù)上，一條信息出現(xiàn)的次數(shù)超過(guò)了功能所要求的次數(shù)，就叫“冗余”。

①信號(hào)的應(yīng)用

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元利用這2個(gè)加速踏板位置傳感器的信號(hào)來(lái)判斷加速踏板的瞬時(shí)位置。這2個(gè)傳感器是滑動(dòng)電位計(jì)，它們固定在同1根軸上。加速踏板位置的變動(dòng)會(huì)引起滑動(dòng)電位計(jì)電阻的變化，于是發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的電壓也跟著改變。

②信號(hào)中斷的影響

1個(gè)傳感器失效：故障存儲(chǔ)器內(nèi)記錄下一個(gè)故障，電子節(jié)氣門故障警告燈接通。系統(tǒng)先進(jìn)入怠速狀態(tài)。如果在規(guī)定的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)識(shí)別出第2個(gè)傳感器處于怠速位置，那么車輛就可以繼續(xù)運(yùn)行。如果需要全負(fù)荷工作，轉(zhuǎn)速只能緩慢提高。怠速工況還可以通過(guò)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)F或制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)F47來(lái)識(shí)別。

2個(gè)傳感器都失效：故障存儲(chǔ)器內(nèi)記錄下1個(gè)故障，電子節(jié)氣門故障警告燈接通。發(fā)動(dòng)機(jī)只能以較高的怠速轉(zhuǎn)速（最高1 500 r/min）來(lái)工作，且不再對(duì)加速踏板做出反應(yīng)。

如圖3所示，這2個(gè)滑動(dòng)式電位計(jì)上加載有5V的電壓。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，每個(gè)傳感器都有自己的供電線（紅色）、搭鐵線（棕色）和信號(hào)線（綠色）。傳感器G185上裝有一個(gè)串聯(lián)電阻，因此這2個(gè)傳感器就有2條不同的特性曲線，這對(duì)于安全功能和檢查功能來(lái)說(shuō)是必需的。在相應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)塊中，傳感器的信號(hào)是以百分比來(lái)顯示的（100％ = 5V）。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元在電子節(jié)氣門工作時(shí)的任務(wù)：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)加速踏板位置傳感器提供的信號(hào)，計(jì)算出加速所要求的功率，并通過(guò)執(zhí)行元件將所需功率轉(zhuǎn)換成所需發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在計(jì)算過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元會(huì)考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的其他功能（例如轉(zhuǎn)速限制、車速限制和功率限制）以及其他車輛系統(tǒng)（例如制動(dòng)系統(tǒng)或者自動(dòng)變速器）。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元還監(jiān)控電子節(jié)氣門系統(tǒng)，以防出現(xiàn)故障。

（3）節(jié)氣門單元

節(jié)氣門單元在進(jìn)氣歧管上，它的作用是保證發(fā)動(dòng)機(jī)獲得所需的空氣量。節(jié)氣門單元由下面的部件構(gòu)成：節(jié)氣門殼體、節(jié)氣門、節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器 G186、節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器1-G187及節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器2-G188（圖4）。

節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出的指令來(lái)操縱節(jié)氣門，節(jié)氣門當(dāng)前位置值由節(jié)氣門角度傳感器反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（圖5）。節(jié)氣門單元既不可以拆解，也不可以修理。在更換了節(jié)氣門單元后，必須進(jìn)行基本設(shè)定。

①節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器 G186

節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器就是一個(gè)電機(jī)，它由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來(lái)操縱，該電機(jī)通過(guò)一套小齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)節(jié)氣門運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)從怠速到全負(fù)荷位置的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)（圖6）。如果節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器失效了，那么節(jié)氣門被自動(dòng)拉到應(yīng)急運(yùn)行位置。故障存儲(chǔ)器內(nèi)就記錄一個(gè)故障，電子節(jié)氣門故障警告燈報(bào)警，此時(shí)駕駛員只能使用應(yīng)急功能。

②節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器

節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器1-G187和節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器角度傳感器2-G188都是滑動(dòng)接觸式電位計(jì)。滑動(dòng)觸點(diǎn)在齒輪上，齒輪裝在節(jié)氣門軸上（圖7），傳感器掃描殼體蓋上的軌道。如圖8所示，2個(gè)角度傳感器共用一根供電線（紅色）和一根搭鐵線（棕色）。每個(gè)傳感器有自己?jiǎn)为?dú)的信號(hào)線（綠色），節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器根據(jù)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)控制（藍(lán)色）。

節(jié)氣門位置不同，電位計(jì)軌道上的電阻也不同，因此發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元上的電壓信號(hào)也不同。這2個(gè)電位計(jì)的特性曲線是相反的（圖9）。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可以區(qū)分出這2個(gè)電位計(jì)，并執(zhí)行檢查功能。在測(cè)量數(shù)據(jù)塊中，節(jié)氣門角度是用百分比給出的。也就是說(shuō)：0％相當(dāng)于電動(dòng)下止點(diǎn)，100％相當(dāng)于電動(dòng)上止點(diǎn)。

失效影響：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元從某個(gè)角度傳感器接收到不可靠的信號(hào)，或根本接收不到信號(hào)時(shí)，故障存儲(chǔ)器內(nèi)將存儲(chǔ)1個(gè)故障，電子節(jié)氣門故障警告燈點(diǎn)亮報(bào)警。影響扭矩的子系統(tǒng)（例如GRA和發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力矩調(diào)節(jié)）就被關(guān)閉了。使用負(fù)荷信號(hào)來(lái)校驗(yàn)剩余的那個(gè)角度傳感器。加速踏板的反應(yīng)與正常一樣。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元從2個(gè)角度傳感器都接收到不可靠的信號(hào)，或根本接收不到信號(hào)時(shí)，2個(gè)傳感器都會(huì)在故障存儲(chǔ)器中記錄故障。此時(shí)電子節(jié)氣門故障警告燈點(diǎn)亮報(bào)警，節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)器被關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)以1 500 r/min的高轉(zhuǎn)速怠速運(yùn)行，對(duì)加速踏板不再做出反應(yīng)。

（4）電子節(jié)氣門系統(tǒng)故障警告燈

電子節(jié)氣門故障警告燈位于組合儀表上，用于提醒駕駛員電子節(jié)氣門機(jī)構(gòu)有故障。它是一個(gè)黃色的指示燈，其上帶有“EPC”字樣。接通點(diǎn)火開(kāi)關(guān)后，該燈亮3s，如果故障存儲(chǔ)器內(nèi)沒(méi)有故障記錄或者在這段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有識(shí)別出故障，該燈就會(huì)熄滅。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元會(huì)接通該燈電源，保持其常亮，故障存儲(chǔ)器內(nèi)也會(huì)記錄下故障。

該警告燈直接由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元采用搭鐵電位（棕色）接通。該燈出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)對(duì)電子節(jié)氣門系統(tǒng)的功能產(chǎn)生影響，但是會(huì)導(dǎo)致故障存儲(chǔ)器內(nèi)記錄一個(gè)故障代碼，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的其他故障就不能再實(shí)現(xiàn)視覺(jué)警示了。

（5）附加信號(hào)

①制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)F和制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)F47

這2個(gè)傳感器集成在制動(dòng)踏板上的一個(gè)部件內(nèi)。制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)F47是起安全作用的，用作發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的第2個(gè)信息傳感器。“制動(dòng)踏板已踏下”這個(gè)信號(hào)被電子節(jié)氣門系統(tǒng)用在2個(gè)地方：一個(gè)是定速巡航裝置的控制，這個(gè)信號(hào)會(huì)使定速巡航裝置關(guān)閉；另一個(gè)是被用做怠速默認(rèn)值（如果某個(gè)加速踏板位置傳感器失靈）。

如果這2個(gè)傳感器中的1個(gè)失效，或者識(shí)別出輸入信號(hào)不可靠，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元就會(huì)執(zhí)行下述內(nèi)容：舒適功能（例如定速巡航）被關(guān)閉；如果加速踏板位置傳感器也損壞了，那么發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就被限制為較高的怠速轉(zhuǎn)速。

如圖10所示，制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)F在靜止位置時(shí)是斷開(kāi)的，從30號(hào)線獲得供電。制動(dòng)踏板開(kāi)關(guān)F47在靜止位置時(shí)是接合的，從15號(hào)線獲得供電。

②離合器踏板開(kāi)關(guān)F36

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)離合器踏板開(kāi)關(guān)的信號(hào)來(lái)判定離合器踏板是否已踏下。如果離合器踏板已踏下，那么定速巡航和負(fù)荷變換功能就被關(guān)閉了。離合器踏板開(kāi)關(guān)不能通過(guò)自診斷來(lái)檢查，該開(kāi)關(guān)也沒(méi)有替代功能。該開(kāi)關(guān)在靜止位置時(shí)是接合的，它從15號(hào)線獲得供電。

2.工作原理

下面簡(jiǎn)述電子節(jié)氣門在各工況下工作情況。

怠速工況：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)識(shí)別加速踏板電位計(jì)確定發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況，怠速轉(zhuǎn)速控制開(kāi)始。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開(kāi)關(guān)，根據(jù)實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速差調(diào)節(jié)怠速。

負(fù)荷工況：發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元接收加速踏板電位計(jì)信號(hào)。根據(jù)這個(gè)信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出指令，調(diào)節(jié)節(jié)氣門，同時(shí)調(diào)節(jié)點(diǎn)火時(shí)間和噴油時(shí)間，如果有必要，還將控制增壓壓力。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可以允許提供更多的輸出扭矩，這些輸出扭矩的用途包括：限速裝置、巡航系統(tǒng)、TCS和EBC。如果有額外的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩需求，即使駕駛員沒(méi)有控制加速踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元依然可以改變節(jié)氣門位置。

3.案例分析

以上敘述了EPC電子節(jié)氣門系統(tǒng)包括的部件及控制原理，下面分享一些一汽-大眾車系中相關(guān)的故障案例，希望廣大維修人員從中能得到一些啟迪。

故障1

故障現(xiàn)象：一輛2013年產(chǎn)一汽-大眾1.4T高爾夫轎車，用戶反映EPC燈和發(fā)動(dòng)機(jī)排放燈偶發(fā)性點(diǎn)亮，且伴有動(dòng)力下降故障出現(xiàn)。

檢查分析：路試車輛，故障出現(xiàn)時(shí)，連接5052A診斷儀檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有如下故障碼（圖11）：節(jié)氣門/踏板位置傳感器1/2 G79和G185不可信信號(hào)（偶發(fā)）。讀取發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)流發(fā)現(xiàn)，節(jié)氣門信號(hào)62組第3區(qū)（加速踏板位置信號(hào)）為0％（圖12）。而對(duì)于正常車輛，該區(qū)數(shù)值可根據(jù)加速踏板的位置進(jìn)行變化（圖13）。

閱讀分析數(shù)據(jù)流，判斷故障部位為加速踏板到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間線束，于是對(duì)線束進(jìn)行檢查。根據(jù)電路圖（圖14），用萬(wàn)用表檢測(cè)加速踏板到發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元之間的線束，發(fā)現(xiàn)加速踏板插接器 T6h/3到J623插接器的T94/78不導(dǎo)通。用手拉插接器，T6h/3的線束從插接器針腳中脫開(kāi)（圖15）。至此故障原因查明：由于加速踏板線束接觸不良，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元得不到正確的踏板信號(hào)，導(dǎo)致EPC和發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈偶發(fā)點(diǎn)亮。

故障排除：對(duì)線束進(jìn)行焊接修復(fù)，路試車輛，故障排除。

回顧總結(jié)：加速踏板的設(shè)計(jì)原理可以理解為一個(gè)滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)會(huì)導(dǎo)致控制單元內(nèi)部監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓變化，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓變化來(lái)識(shí)別加速踏板的位置。發(fā)動(dòng)機(jī)采用冗余設(shè)計(jì)，有2個(gè)加速踏板位置傳感器，即使一個(gè)出現(xiàn)了故障，另一個(gè)位置傳感器還可以使用，系統(tǒng)會(huì)存儲(chǔ)故障記錄。 深入掌握原理，并有效運(yùn)用于實(shí)際維修，學(xué)會(huì)使用測(cè)量值等各種排除故障的方法，綜合分析，才能起到事半功倍的效果。

（待續(xù)）

王光宏，本刊簽約作者，現(xiàn)任江西歐亞汽車集團(tuán)經(jīng)營(yíng)管理有限公司售后總監(jiān)兼技術(shù)總監(jiān)。江西省汽車維修專家?guī)鞎?huì)員，江西省汽車三包爭(zhēng)議技術(shù)處理專家，國(guó)家高級(jí)技師，一汽-大眾專家級(jí)技師，一汽-大眾聯(lián)合輔導(dǎo)特聘培訓(xùn)師。汽車維修行業(yè)從業(yè)20余年，通曉汽車?yán)碚?，擅長(zhǎng)車輛高新電控故障診斷技術(shù)及技術(shù)管理工作，熟悉車輛索賠技術(shù)鑒定，具有豐富的一線實(shí)踐維修經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)解決疑難故障的能力。