花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的结构与检修.docx
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花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的结构与检修
目 录
【摘要】1
【关键词】1
一、丰田花冠1ZZ发动机的概述1
二、花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的组成、原理及检测2
（一）空气供给系统3
1、空气流量计3
2、节气门体4
3、节气门位置传感器5
4、怠速控制装置6
（二）燃油供给系统7
1、电动汽油泵8
2、喷油器9
（三）电子控制系统10
1、传感器10
2、电子控制单元17
三、花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的典型故障与排除方法19
【总结】21
【参考文献】22
花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的结构与检修
【摘要】本文主要介绍花冠1ZZ发动机的电控燃油喷射系统组成与原理、主要部件的检测及常见故障排除方法。
以此来介绍现代的电控燃油喷射系统组成原理及相关的常见故障、排除方法。
【关键词】组成原理检测故障
【引言】随着电子技术的迅速发展和汽车排放法规逐步严格、燃油价格不断上涨，采用电子控制技术使汽车满足最新法规的要求。
因此电喷系统在汽车上得到了普及的应用。
电控燃油喷射系统在汽车上的大量应用，大幅度提高了汽车的综合性能，但由于结构复杂，电控汽车的使用和检修问题就日益突出，因此正确使用、维护及保持电控发动机良好的技术状态显得十分重要。
一、丰田花冠1ZZ发动机的概述
花冠发动机部分的技术特点：
1.8升1ZZ－FE发动机的个性化配置有：
智能型可变配气相位系统（VVT－i）、直接点火系统（DIS）、无回油管供油系统、双氧传感器等。
在所有发动机特性中，其中智能型可变配气相位系统（VVT－i）最引人关注。
VVT－i系统的功能就是控制进气门凸轮轴在50度的范围内调整凸轮轴转角。
发动机电脑根据VVT－i传感器获得进气门配气正时的反馈信号，通过VVT－i执行器稳定地控制进气门配气正时达到目标值，使配气正时满足优化发动机工作状况的要求。
从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性、以及降低尾气排放。
另外VVT－i可以最大程度地满足驾驶员对发动机的性能要求。
根据发动机转速、加速踏板开度及其他驾驶工况，控制进气门的开启、关闭时间，从而更方便进、排气，显著改善了发动机中低速时的扭矩特性。
因此配有VVT－i的发动机真正实现了在所有转速范围内增加扭矩，使驾驶员可以体验到当踩下加速踏板时，那种平顺稳健的加速感受。
DIS是“直接点火系统”的英文缩写，直接点火系统有两个最大的优点是：
（1）可以减少点火能量损失。
（2）可以提高点火时刻的精确度。
另外直接点火系统由于省略了分电器和高压线，从而减少了点火系统的故障率。
通过给每个汽缸单独配备点火线圈和点火器，直接提高了整个点火系统的可靠性。
双氧传感器，既同时配备主氧传感器和副氧传感器，这种设计一般只有在较高档次的发动机上才能看到。
主氧传感器安装在三元催化器之前，用于电子燃油喷射的闭环控制，副氧传感器安装在三元催化器之后，用于监测三元催化器和主氧传感器的性能是否超出标准。
这样设计非常科学合理，提高了发动机电脑控制的可靠性。
总体来讲，花冠１ZZ－FE发动机高输出、低消耗、经济、环保，它将丰田花冠的整车性能提升到一个令人满意的水平。
二、花冠1ZZ发动机电控燃油喷射系统的组成、原理及检测
其组成为空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统。
其组成部件及安装位置如图1所示。
图1电控燃油喷射系统元件的位置图
（一）空气供给系统
空气供给系统的作用是向发动机提供与负荷相适应的空气，同时测量和控制进入发动机气缸的空气量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。
空气供给系统的组成为空气滤清器、空气流量计、节气门体、怠速控制装置、各进气歧管。
1、空气流量计
（1）作用及原理
空气流量计的作用对进入气缸的空气质量进行直接或间接地计量，并把空气流量信息输送到ECU。
丰田1ZZ发动机的空气流量计使用的是热线式的流量计。
该流量计由铂热电阻丝、热敏电阻和装于塑料内的控制电路组成。
热线式空气流量计的工作原理是位于壳体上的进气旁路中的铂热电阻丝和热敏电阻检测进气温度的变化。
被电流加热的热电阻放在进气通道中，由于进气气流的冷却作用，使热敏电阻温度下降。
其温度下降的程度与进气流量、空气温度、空气密度有关。
当热敏电阻温度下降时，电阻变小，流过热电阻的电流随之增大，直至热电阻恢复原来的温度和电阻值为止。
这一电流由流量计的控制电路来控制。
（2）检测
该发动机使用的空气流量传感器为热线式空气流量计，其电路如图2所示。
①检测传感器信号电压起动发动机，在发动机怠速时用电压表测量发动机ECUE8连接器端子VG与E2之间的电压，正常值为0.5～3.0V。
②检测传感器的电源电压断开空气流量计连接插头，将点火开关转至“ON”位，用电压表测量空气流量计连接器端子VG与E2之间的电压，正常值为9.0～15.0V。
图2空气流量计的电路图
2、节气门体
节气门体位于空气流量计之后的进气管上,拉线式节气门体包括节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉以及节气门传感器等。
而电子节气门体则取消了怠速旁通气道。
发动机怠速时，节气门处于全关闭的位置，怠速运转所需要的空气经怠速旁通空气道进入进气管。
调节怠速调整螺钉可以改变旁通空气道的流通面积，从而改变发动机怠速时的进气量即调整发动机怠速。
发动机低温起动后为加快暖机过程，在发动机的进气系统中设置了辅助空气阀，以增加暖机过程中所需要的空气量。
由于空气量增加，ECU使喷油器的喷油增加，从而使发动机转速提高。
发动机温度升高后，通过辅助空气阀的空气被自动切断。
此时所需的空气由怠速空气道供给，发动机正常的怠速转速。
3、节气门位置传感器
（1）作用及原理
节气门位置传感器用来检测节气门开度。
它安装于节气门体上，通过节气门轴与节气门联动。
节气门位置传感器将节气门开度转换成电信号输送到ECU，ECU根据节气门不同的开度决定控制方式和喷油时间的修正。
花冠1ZZ发动机的节气门位置传感器属于线性输出型。
传感器有两个与节气门联动的可动电刷触点。
一个触点在电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知节气门的开度。
另一个电刷触点在节气门关闭时与怠速触点接触给ECU提供怠速信号，用于发动机急减速时断油控制和点火提前的修正。
传感器输出电阻随节气门开度增大而成线性增大。
（2）节气门位置传感器的检测
节气门位置传感器是全程滑动电阻式（或称可变电阻式）传感器，其电路如图3所示。
①检测传感器信号电压将点火开关转到“ON”位，用电压表测量发动机ECU连接器端子VTA与E2之间的电压。
正常值为：
节气门全关时，电压为0.3～1.0V；节气门全开时,电压为0.5～3.4V。
②检测传感器电阻断开节气门位置传感器连接器插头，用电阻表测量节气门位置传感器端子VC与E2之间的电阻，正常值为2.5～5.9kΩ。
测量节气门位置传感器端子VC与VTA之间的电阻。
正常值为：
节气门全关时，电阻为0.2～5.7kΩ；节气门全开时，电阻为2.O～1O.2kΩ。
图3节气门位置传感器电路
4、怠速控制装置
（1）作用及原理
怠速控制阀通常安装在节气门体上，其作用是自动控制发动机怠速。
它与辅助空气阀相似，通过改变旁通空气道来增减怠速进气量，以达到调整怠速的目的。
只不过怠速控制阀是由计算机控制，能自动将怠速保持在设定的最佳转速。
花冠1ZZ怠速控制阀有两种:
一是旋转电磁阀式,二是节气门直动式。
①旋转电磁阀式
在发动机工作过程中,电控单元（ECU）将检测怠速转速的实际值与所储存的设定目标值相比较,随时通过旋转滑阀校正旁通空气道的流通截面积,使发动机怠速转速与所存储的设定目标一致。
旋转电磁阀结构主要由永久性磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋复位弹簧和电刷及电插等组成。
旋转滑阀固状在电动机的电枢轴上，与电枢轴一起转动，用于控制通过旁通空气道的空气量。
②节气门直动式
节气门直动式怠速控制是通过控制节气门开启程度，调节空气通道面积，达到控制进气量，从而实现怠速控制的。
怠速机构由直流电动机、减速齿轮和丝杆等部件组成。
怠速执行机构的传动轴与节气门操纵臂的全闭限制器相接触。
当电控单元（ECU）控制直流电动机通电时，直流电动机产生旋转力矩，通过减速齿轮后，旋转力矩增大，最后通过丝杆变角位移为传动轴的直线运动。
通过传动轴的旋入或旋出，调整节气门全闭限制位置，达到调节节气门开度，进而实现怠速控制。
（2）怠速控制系统的检测
旁通空气道式怠速控制系统电路如图4所示。
①检测怠速控制系统供电电压
断开发动ECUE8连接器，测量发动机ECUE8连接器端子+B与E1之间的电压，标准值为9.0～14.0V。
②检测线束和连接器
断开ISC阀连接器，将点火开关转至“ON”位，测量ISC阀连接器端子+B与E1间的电压，标准值为9.0～14.0V；检查怠速控制阀端子3与发动机ECU端E1之间是否开路或断路。
图4旁通空气道式怠速控制系统电路
（二）燃油供给系统
电子控制燃油喷油系统中的燃油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器组成。
发动机工作时电动汽油泵把汽油从油箱中泵出经汽油滤器器除去杂质和水后，流入燃油分配管，然后分配到各个喷油器。
1、电动汽油泵
（1）组成及原理
丰田花冠1ZZ发动机采用内装式涡轮泵。
涡轮泵由电机、涡轮、单向阀、限压阀及滤网等组成。
见图5所示。
电机驱动油泵运转时，涡轮泵转子圆周槽内的燃油随转子一起高速旋转，在离心力作用下，使燃油在出口处油压增高，同时在进口处产生一定的真空，从而使燃油从进口被吸入并经单向阀泵向出口。
设置单向阀可以使发动机熄火后油路内燃油仍保持一定的压力，减少气阻现象，以便发动机再次起动。
而限压阀是一种保护装置。
在电动汽油泵中。
当出口及下游油路出现堵塞，油泵工作压力大于0.4MPa时安全阀自动打开，使油泵高压测与吸入侧连通，燃油仅在泵和电机内部循环，以避免发生管路破损和燃油泄露事故。
图5涡轮式电动汽油泵
（2）燃油泵控制系统的检测
当STA信号与NE信号被输入发动机至ECU时，电流流向开路继电器线圈，使继电器接通，燃油泵通电运转。
当产生NE信号（发动机运转）时，发动机ECU使开路继电器位于“ON”位，燃油泵运转。
燃油泵控制系统工作原理及电路如图6所示。
①燃油泵电源电压的检测断开燃油泵插头，起动发动机，用电压表测量燃油泵插头两端子之间的电压正常情况应有12.0V左右的电压。
②燃油泵电阻的检测断开燃油泵插头用电阻表测量燃油泵插座两端子之间的电阻，正常情况应为4.0～8.0Ω左右。
图6起动及燃油泵控制系统工作原理示意图
2、喷油器
丰田花冠1ZZ发动机的喷油器采用电磁式喷油器。
通电时喷油器的针阀打开，一定压力的燃油以雾状喷入进气歧管，与空气混合在进气冲程中被吸入气缸。
ECU利用脉冲的宽度来控制喷油器每次喷油的时间，从而控制喷油量。
一般每次喷油的时间为2-10ms。
时间愈长喷油量愈大。
其安装在进气道附近的缸盖上，用燃油分配管固定。
喷油器一端为进油口，与燃油分配管相连；另一端为喷油口，插入进气歧管中，两端分别用O形圈密封。
喷油器内部有一个电磁线圈，经线束与电脑相连。
喷油器头部的针阀与衔铁连为一体。
当电磁线圈通电时，便产生吸力，将针阀和衔铁吸起,打开喷孔,燃油经针阀头部的轴针与针孔之间的环形间隙高速喷出并被粉碎为雾状。
电磁线圈不通电，磁力消失，弹簧将衔铁和针阀下压，关闭喷孔，停止喷油。
花冠1ZZ发动机的喷油器属于电压驱动高阻抗型喷油器，用12V电压驱动，其电磁线圈电阻较大约12-16Ω。
（三）电子控制系统
电子控制系统包括发动机运行状况的各种传感器和电子控制单元（ECU）。
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