丰田卡罗拉“失效保护模式”解析

丰田卡罗拉“失效保护模式”解析

“失效保护模式”，是指电子控制模块在检测到故障

并记录故障代码后，为保护系统及行驶安全，系统进入的一

种安全保护模式，以使车辆能够暂时行驶，同时点亮故障指

示灯，警告驾驶员就近尽快维修。但不同的控制系统，失效

保护操作不同，而且同一控制系统的失效保护模式也未必相

同，不同的故障点有不同的失效保护操作。

丰田卡罗拉电控系统中，共有11个系统具有失效保护

功能，分别为：发动机控制系统、动力转向系统、安全带警

告系统、自动传动桥系统、巡航控制系统、防抱死制动系统、

照明系统、仪表，量表系统、驻车辅助监视系统、电动车窗

控制系统、CAN通信系统，本文主要介绍发动机控制系统和

动力转向系统进入失效保护模式后的失效保护操作及数据

变化情况。

一、发动机控制系统失效保护模式

在发动机电控系统中，节气门体总成、质量空气流量计、

进气温度传感器等元器件发生故障，存储故障码后，ECM进

入失效保护模式。

1 节气门电控系统故障

节气门电控系统出现故障后，可产生P0120、P0122、

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

P2111、P2112、P2118、P2119等故障码，这其中的任意一个

故障码(实码)被存储，ECM都将进入失效保护模式。

在失效保护模式下，ECM切断通往节气门执行器的电

流，并且节气门被回位弹簧拉回到6度的开度，然后ECM

根据加速踏板开度控制燃油喷射和点火正时以调整发动机

输出。以确保车辆维持最低车速。如果加速踏板被轻轻踏下，

汽车会缓慢行驶。

笔者曾遇到一辆卡罗拉，由于节气门体总成连接器松脱

造成ECM进入失效保护模式。用故障诊断仪KT600读得有

三个故障码：P0121(节气门、踏板位置传感器、开关“A”、

电路范围，性能故障)、P0123(节气门、踏板位置传感器、开

关“A”电路高输入故障)、P2135(节气门、踏板位置传感器、

开关“A”、“B”电压相关性故障)，发动机进入失效保护模

式，读取数据流，很多数据出现了明显变化，如图1～4所

示。

为了便于对比观察，笔者将主要数据的前后变化情况以

表格(见表1)的形式列出。

通过对比还可以看出，ECM进入失效保护模式后，发动

机处于高怠速状态，且加速时最高转速也只为3000r／min，

进气量被执行在9.28g／s恒定不变，点火提前角也接近最小，

节气门传感器位置被执行在接近最大位置81.2％，两根信号

线电压值(即节气门位置1和节气门位置2)也都为最大值

4.980V，同时两个氧传感器的电压值都变成了0，碳罐净化

真空转换阀也处于关闭状态，且空燃比也由正常的1.000变

为了0.948，这说明此时电脑已将闭环控制变为开环控制了，

插牢插头排除故障后失效保护模式解除。

2 质量空气流量计故障

质量空气流量计出现故障时，将可产生P0100、P0102、

P0103故障码，其中任意一个故障码(实码)被存储，ECM都

将进入失效保护模式。在此失效保护模式下，ECM根据发动

机转速和节气门位置来计算点火正时。卡罗拉车质量空气流

量计和进气温度传感器是集成在一起的，一辆卡罗拉由于流

量计连接器松脱造成ECM进入失效保护模式，读取的故障

码为：P0102(质量或体积空气流量电路低输入故障)、

P0113(进气温度电路高输入故障)，故障现象为发动机怠速稍

有不穗，转速在640-678r／min间快速波动，加速时发动机

转速最高也只能达到3000r／min，数据流变化情况如图5、6

所示，数据对比见表2。

从表2可以看出，质量空气流量计故障导致的失效保护

模式下，进气量和进气温度被恒定在0.06g／s和-40℃，发

动机转速略有波动，喷油时间略有增加，两个氧传感器电压

接近为0，其余数据变化并不大，故障排除后，失效保护模

式解除。不同故障的失效保护操作是不同的，笔者分析的还

不够详细，希望同行们进一步完善。

3 加热型氧传感器故障

当ECM存储了P0134(未检测到氧传感器电路动作)、

P0136(氧传感器电路故障)故障码中任一个，ECM进入失效

保护模式。失效保护操作为停止空燃比反馈控制。因为当氧

传感器输出高电位信号，说明空燃比偏浓，ECM为了把空燃

比控制在接近理论空燃比范围内，当其接到高电位信号后，

ECM将反馈修正系数减小，控制喷油器少喷油从而使混合汽

变稀。反之ECM接到氧传感器输出的地电位信号后，会增

加喷油量，使混合汽变浓。因此当加热型氧传感器发生故障，

ECM就不能完成精确的空燃比控制，另外还为了避免三元催

化净化器过热和发动机有良好的性能，ECM停止空燃比反馈

控制。

4 加热型氧传感器加热器故障

当ECM储存了P0031氧传感器加热器控制电路低电位

(B1 S1)、P0032氧传感器加热器控制电路高电位(B1 S1)、

P0037氧传感器加热器控制电路低电位(B1 S2)、P0038氧传

感器加热器控制电路高电位(B1 S2)四个故障码中的任意一

个，ECM进入失效保护模式，失效保护操作为ECM关闭加

热型氧传感器加热器，即阻断加热器在ECM内部的搭铁线

路。

5 冷却液温度传感器故障

当ECM存储了P0015(发动机冷却液温度电路故障)、

P0017(发动机冷却液温度电路低输入)、P0118(发动机冷却液

温度电路高输入)故障码中的任意一个，ECM将进入失效保

护模式，失效保护操作为ECM估计发动机冷却液温度为

80℃。因为当不能准确反映冷却液温度时，发动机就无法准

确修正目标气门正时，精确控制喷油等，此时发动机为了保

证目标气门正时得到基本修正，便将冷却液温度执行在

80℃，以保证其他系统得以正常工作。当存储故障码为

P0017(发动机冷却液温度电路低输入)时，从数据流上读得冷

却液温度为－40℃，当故障码为P0118(发动机冷却液温度电

路高输入)时，从数据流上读得冷却液温度为140℃。

6 VVT系统故障

当VVT系统故障时，如存储故障码P0011(凸轮轴位置

“A”-正时过于提前或系统性能B1)，ECM进入失效保护模

式，故障现象为怠速转速稍有提升，其它数据没有明显变化，

同时ECM将正常工作的汽缸组气门正时固定在最大延迟角

位置上，故障排除后失效保护操作解除。

7 燃油修正系统故障

当ECM存储了故障码P0171(系统过稀)、P0172(系统过

浓)中的任意一个，ECM将进入失效保护模式，失效保护操

作为停止空燃比反馈控制。

8 爆震传感器故障

当ECM存储了故障码P0327(爆震传感器低输入)、

P0328(爆震传感器高输 入)中的任何一个，ECM

将进入失效保护模式，失效保护操作为ECM将点火正时设

定为最大延迟。

9 点火器故障

当ECM存储了故障码P0351(点火线圈“A”初级或次

级电路)、P0352(点火线圈“B”初级或次级电路)、P0353(点

火线圈“C”初级或次级电路)、P0354(点火线圈“D”初级

或次级电路)，中的任意一个，ECM将进入失效保护模式，

失效保护操作为ECM切断该缸燃油，直至故障排除后失效

保护模式解除。

10 加速踏板位置传感器故障

加速踏板位置传感器有2条传感器电路，主电路和副电

路。如果任意一条电路出现故障，则ECM使用另一条电路

控制发动机，如果2条电路都出现故障，则ECM认为加速

踏板处于松开状态，节气门关闭发动机怠速。以下8个故障

码都将导致ECM进入失效保护模式：P2120(节气门／踏板

位置传感器，开关“D”电路)、P2122(节气门／踏板位置传

感器／开关“D”电路低输入)、P2123(节气门／踏板位置传

感器／开关“D”电路高输入)、P2125(节气门／踏板位置传

感器／开关“E”电路)、P2127(节气门／踏板位置传感器／

开关“E”电路低输入)、P2128(节气门／踏板位置传感器／

开关“E”电路高输入)、P2138(节气门／踏板位置传感器／

开关“D”／“E”电压相关性)、P2121(节气门／踏板位置

传感器／开关“D”电路范围，性能)。失效保护模式一直运

行，直至故障排除后失效保护操作解除。

二、动力转向系统

丰田卡罗拉的动力转向系统为电动转向系统，当电动转

向系统出现故障时，动力转向ECU将停止动力转向辅助、

保持动力转向辅助持续、减小动力辅助，这样可以保护系统

不受到大损害。具体的失效保护操作见表3。

实际维修过程中，也经常遇到转向沉重的车辆，其中较

常见的就是转向辅助功能被禁用了，原因就是存储了以上故

障代码，动力转向系统进入失效保护模式，下面来看一个故

障案例。

故障现象：一辆刚过保修期的丰田卡罗拉，突然出现转

向非常沉重的现象，打开点火开关，P＼S警告灯亮起。

故障诊断及排除：接车后，首先怀疑是否是因轮胎气压

不足造成转向困难，目测轮胎没有被压瘪迹象，用胎压表测

量气压均正常，那会不会是下球节卡滞造成转向费力的呢?

升起车来检查，发现下球节没什么问题，活动正常。由于是

电动助力转向，蓄电池严重馈电也会影响转向系统不工作，

但由于该车已启动，所以此种情况可以排除。那会是哪出了

问题了呢?最后拿来故障诊断仪读取故障码，出现了3个故障

码C1511、C1512、C1513，再进一步测量动力转向ECU端

子6和8问的电压为8V(正常)，说明动力转向ECU没有问

题。那问题极有可能就出在了扭矩传感器上，更换了转向柱

总成准备试车，以为这回问题应该解决了，但意想不到的事

情发生了，启动发动机试车，转向仍旧困难。再用故障诊断

仪读取故障码，在原有3个故障码的基础上又增加了2个码：

C1515(扭矩传感器零点调整未进行)、C1516(扭矩传感器零点

调整未完成)，这是为什么呢?扭矩传感器零点调整?那怎么调

整呢?修理工翻遍了故障诊断仪的各个菜单项，也没有找到扭

矩传感器零点调整这项，后来打电话向笔者求救。我过去帮

忙做了扭矩传感器的零点校正，最后把故障码清除掉，问题

解决了。

这个案例就是因为没有进行扭矩传感器零点校正。而存

储了故障码C1511、C1512、C1513，动力转向ECU进入失

效保护模式，执行失效保护操作，致使转向沉重。

介绍到这里，大家可能对失效保护模式有了一个整体的

概念，就是控制系统存储某些故障后，为保护自身系统安全

以及维持整车工作状况，将某些参数固定在某一数值，即所

谓的失效保护操作，这种失效保护操作后的运行模式就叫失

效保护模式。随着车辆不断地更新换代，技术不断革新，失

效保护操作也会产生细微的变化，为了精确诊断，我们一定

要关注每一个细节，这样才能避免漏诊、误诊，提升服务质

量。