豐田卡羅拉“失效保護模式”解析

豐田卡羅拉“失效保護模式”解析

“失效保護模式”，是指電子控制模塊在檢測到故障

并記錄故障代碼后，為保護系統及行駛安全，系統進入的一

種安全保護模式，以使車輛能夠暫時行駛，同時點亮故障指

示燈，警告駕駛員就近盡快維修。但不同的控制系統，失效

保護操作不同，而且同一控制系統的失效保護模式也未必相

同，不同的故障點有不同的失效保護操作。

豐田卡羅拉電控系統中，共有11個系統具有失效保護

功能，分別為：發動機控制系統、動力轉向系統、安全帶警

告系統、自動傳動橋系統、巡航控制系統、防抱死制動系統、

照明系統、儀表，量表系統、駐車輔助監視系統、電動車窗

控制系統、CAN通信系統，本文主要介紹發動機控制系統和

動力轉向系統進入失效保護模式后的失效保護操作及數據

變化情況。

一、發動機控制系統失效保護模式

在發動機電控系統中，節氣門體總成、質量空氣流量計、

進氣溫度傳感器等元器件發生故障，存儲故障碼后，ECM進

入失效保護模式。

1 節氣門電控系統故障

節氣門電控系統出現故障后，可產生P0120、P0122、

P0123、P0220、P0222、P0223、P2135、P0121、P2102、P2103、

P2111、P2112、P2118、P2119等故障碼，這其中的任意一個

故障碼(實碼)被存儲，ECM都將進入失效保護模式。

在失效保護模式下，ECM切斷通往節氣門執行器的電

流，并且節氣門被回位彈簧拉回到6度的開度，然后ECM

根據加速踏板開度控制燃油噴射和點火正時以調整發動機

輸出。以確保車輛維持最低車速。如果加速踏板被輕輕踏下，

汽車會緩慢行駛。

筆者曾遇到一輛卡羅拉，由于節氣門體總成連接器松脫

造成ECM進入失效保護模式。用故障診斷儀KT600讀得有

三個故障碼：P0121(節氣門、踏板位置傳感器、開關“A”、

電路范圍，性能故障)、P0123(節氣門、踏板位置傳感器、開

關“A”電路高輸入故障)、P2135(節氣門、踏板位置傳感器、

開關“A”、“B”電壓相關性故障)，發動機進入失效保護模

式，讀取數據流，很多數據出現了明顯變化，如圖1～4所

示。

為了便于對比觀察，筆者將主要數據的前后變化情況以

表格(見表1)的形式列出。

通過對比還可以看出，ECM進入失效保護模式后，發動

機處于高怠速狀態，且加速時最高轉速也只為3000r／min，

進氣量被執行在9.28g／s恒定不變，點火提前角也接近最小，

節氣門傳感器位置被執行在接近最大位置81.2％，兩根信號

線電壓值(即節氣門位置1和節氣門位置2)也都為最大值

4.980V，同時兩個氧傳感器的電壓值都變成了0，碳罐凈化

真空轉換閥也處于關閉狀態，且空燃比也由正常的1.000變

為了0.948，這說明此時電腦已將閉環控制變為開環控制了，

插牢插頭排除故障后失效保護模式解除。

2 質量空氣流量計故障

質量空氣流量計出現故障時，將可產生P0100、P0102、

P0103故障碼，其中任意一個故障碼(實碼)被存儲，ECM都

將進入失效保護模式。在此失效保護模式下，ECM根據發動

機轉速和節氣門位置來計算點火正時。卡羅拉車質量空氣流

量計和進氣溫度傳感器是集成在一起的，一輛卡羅拉由于流

量計連接器松脫造成ECM進入失效保護模式，讀取的故障

碼為：P0102(質量或體積空氣流量電路低輸入故障)、

P0113(進氣溫度電路高輸入故障)，故障現象為發動機怠速稍

有不穗，轉速在640-678r／min間快速波動，加速時發動機

轉速最高也只能達到3000r／min，數據流變化情況如圖5、6

所示，數據對比見表2。

從表2可以看出，質量空氣流量計故障導致的失效保護

模式下，進氣量和進氣溫度被恒定在0.06g／s和-40℃，發

動機轉速略有波動，噴油時間略有增加，兩個氧傳感器電壓

接近為0，其余數據變化并不大，故障排除后，失效保護模

式解除。不同故障的失效保護操作是不同的，筆者分析的還

不夠詳細，希望同行們進一步完善。

3 加熱型氧傳感器故障

當ECM存儲了P0134(未檢測到氧傳感器電路動作)、

P0136(氧傳感器電路故障)故障碼中任一個，ECM進入失效

保護模式。失效保護操作為停止空燃比反饋控制。因為當氧

傳感器輸出高電位信號，說明空燃比偏濃，ECM為了把空燃

比控制在接近理論空燃比范圍內，當其接到高電位信號后，

ECM將反饋修正系數減小，控制噴油器少噴油從而使混合汽

變稀。反之ECM接到氧傳感器輸出的地電位信號后，會增

加噴油量，使混合汽變濃。因此當加熱型氧傳感器發生故障，

ECM就不能完成精確的空燃比控制，另外還為了避免三元催

化凈化器過熱和發動機有良好的性能，ECM停止空燃比反饋

控制。

4 加熱型氧傳感器加熱器故障

當ECM儲存了P0031氧傳感器加熱器控制電路低電位

(B1 S1)、P0032氧傳感器加熱器控制電路高電位(B1 S1)、

P0037氧傳感器加熱器控制電路低電位(B1 S2)、P0038氧傳

感器加熱器控制電路高電位(B1 S2)四個故障碼中的任意一

個，ECM進入失效保護模式，失效保護操作為ECM關閉加

熱型氧傳感器加熱器，即阻斷加熱器在ECM內部的搭鐵線

路。

5 冷卻液溫度傳感器故障

當ECM存儲了P0015(發動機冷卻液溫度電路故障)、

P0017(發動機冷卻液溫度電路低輸入)、P0118(發動機冷卻液

溫度電路高輸入)故障碼中的任意一個，ECM將進入失效保

護模式，失效保護操作為ECM估計發動機冷卻液溫度為

80℃。因為當不能準確反映冷卻液溫度時，發動機就無法準

確修正目標氣門正時，精確控制噴油等，此時發動機為了保

證目標氣門正時得到基本修正，便將冷卻液溫度執行在

80℃，以保證其他系統得以正常工作。當存儲故障碼為

P0017(發動機冷卻液溫度電路低輸入)時，從數據流上讀得冷

卻液溫度為－40℃，當故障碼為P0118(發動機冷卻液溫度電

路高輸入)時，從數據流上讀得冷卻液溫度為140℃。

6 VVT系統故障

當VVT系統故障時，如存儲故障碼P0011(凸輪軸位置

“A”-正時過于提前或系統性能B1)，ECM進入失效保護模

式，故障現象為怠速轉速稍有提升，其它數據沒有明顯變化，

同時ECM將正常工作的汽缸組氣門正時固定在最大延遲角

位置上，故障排除后失效保護操作解除。

7 燃油修正系統故障

當ECM存儲了故障碼P0171(系統過稀)、P0172(系統過

濃)中的任意一個，ECM將進入失效保護模式，失效保護操

作為停止空燃比反饋控制。

8 爆震傳感器故障

當ECM存儲了故障碼P0327(爆震傳感器低輸入)、

P0328(爆震傳感器高輸 入)中的任何一個，ECM

將進入失效保護模式，失效保護操作為ECM將點火正時設

定為最大延遲。

9 點火器故障

當ECM存儲了故障碼P0351(點火線圈“A”初級或次

級電路)、P0352(點火線圈“B”初級或次級電路)、P0353(點

火線圈“C”初級或次級電路)、P0354(點火線圈“D”初級

或次級電路)，中的任意一個，ECM將進入失效保護模式，

失效保護操作為ECM切斷該缸燃油，直至故障排除后失效

保護模式解除。

10 加速踏板位置傳感器故障

加速踏板位置傳感器有2條傳感器電路，主電路和副電

路。如果任意一條電路出現故障，則ECM使用另一條電路

控制發動機，如果2條電路都出現故障，則ECM認為加速

踏板處于松開狀態，節氣門關閉發動機怠速。以下8個故障

碼都將導致ECM進入失效保護模式：P2120(節氣門／踏板

位置傳感器，開關“D”電路)、P2122(節氣門／踏板位置傳

感器／開關“D”電路低輸入)、P2123(節氣門／踏板位置傳

感器／開關“D”電路高輸入)、P2125(節氣門／踏板位置傳

感器／開關“E”電路)、P2127(節氣門／踏板位置傳感器／

開關“E”電路低輸入)、P2128(節氣門／踏板位置傳感器／

開關“E”電路高輸入)、P2138(節氣門／踏板位置傳感器／

開關“D”／“E”電壓相關性)、P2121(節氣門／踏板位置

傳感器／開關“D”電路范圍，性能)。失效保護模式一直運

行，直至故障排除后失效保護操作解除。

二、動力轉向系統

豐田卡羅拉的動力轉向系統為電動轉向系統，當電動轉

向系統出現故障時，動力轉向ECU將停止動力轉向輔助、

保持動力轉向輔助持續、減小動力輔助，這樣可以保護系統

不受到大損害。具體的失效保護操作見表3。

實際維修過程中，也經常遇到轉向沉重的車輛，其中較

常見的就是轉向輔助功能被禁用了，原因就是存儲了以上故

障代碼，動力轉向系統進入失效保護模式，下面來看一個故

障案例。

故障現象：一輛剛過保修期的豐田卡羅拉，突然出現轉

向非常沉重的現象，打開點火開關，P＼S警告燈亮起。

故障診斷及排除：接車后，首先懷疑是否是因輪胎氣壓

不足造成轉向困難，目測輪胎沒有被壓癟跡象，用胎壓表測

量氣壓均正常，那會不會是下球節卡滯造成轉向費力的呢?

升起車來檢查，發現下球節沒什么問題，活動正常。由于是

電動助力轉向，蓄電池嚴重饋電也會影響轉向系統不工作，

但由于該車已啟動，所以此種情況可以排除。那會是哪出了

問題了呢?最后拿來故障診斷儀讀取故障碼，出現了3個故障

碼C1511、C1512、C1513，再進一步測量動力轉向ECU端

子6和8問的電壓為8V(正常)，說明動力轉向ECU沒有問

題。那問題極有可能就出在了扭矩傳感器上，更換了轉向柱

總成準備試車，以為這回問題應該解決了，但意想不到的事

情發生了，啟動發動機試車，轉向仍舊困難。再用故障診斷

儀讀取故障碼，在原有3個故障碼的基礎上又增加了2個碼：

C1515(扭矩傳感器零點調整未進行)、C1516(扭矩傳感器零點

調整未完成)，這是為什么呢?扭矩傳感器零點調整?那怎么調

整呢?修理工翻遍了故障診斷儀的各個菜單項，也沒有找到扭

矩傳感器零點調整這項，后來打電話向筆者求救。我過去幫

忙做了扭矩傳感器的零點校正，最后把故障碼清除掉，問題

解決了。

這個案例就是因為沒有進行扭矩傳感器零點校正。而存

儲了故障碼C1511、C1512、C1513，動力轉向ECU進入失

效保護模式，執行失效保護操作，致使轉向沉重。

介紹到這里，大家可能對失效保護模式有了一個整體的

概念，就是控制系統存儲某些故障后，為保護自身系統安全

以及維持整車工作狀況，將某些參數固定在某一數值，即所

謂的失效保護操作，這種失效保護操作后的運行模式就叫失

效保護模式。隨著車輛不斷地更新換代，技術不斷革新，失

效保護操作也會產生細微的變化，為了精確診斷，我們一定

要關注每一個細節，這樣才能避免漏診、誤診，提升服務質

量。