【正文】 關，輸油管等組成。 5 基本工作原理：安裝在汽油箱內(nèi)的模塊式燃油泵總成與其他型式不同的是采用了無回油系統(tǒng)， 它可以斷開發(fā)動機部件的回油，在油箱內(nèi)部經(jīng)濾清器、壓力調(diào)節(jié)器后自動調(diào)節(jié)燃油壓力，使燃油以一定壓力進入輸油管，并將汽油分配至裝在各氣缸蓋上的各缸噴油器。在輸油管上裝有脈動減振器，以減少各缸噴油過程中對燃油壓力產(chǎn)生的脈動影響。噴油器電磁閥根據(jù) ECU指令來開啟，燃油便持續(xù)地由噴油嘴噴出與空氣混合，噴油量由噴油持續(xù)時間來決定。 電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)由傳感器、執(zhí)行器及電控單元三部分組成。輸入元件由空氣流量計、進氣溫度傳感器、水溫傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、加熱型氧傳感器 、爆震傳感器、車速信號、點火開關、空檔啟動開關、制動燈開關等組成；輸出元件由各噴油器、怠速控制、點火控制、燃油蒸氣排放控制、燃油泵控制、氧傳感器加熱器控制、 EFI 主繼電器、發(fā)動機故障警告燈等組成。 基本工作原理： ECU 內(nèi)存儲各種發(fā)動機工況，通過計算得出的噴油脈寬、點火時間及怠速轉(zhuǎn)速等 ， ECU通過各種傳感器和開關信號取得的數(shù)據(jù)與內(nèi)存數(shù)據(jù)相比較，計算出發(fā)動機實際最佳噴油脈寬、點火時間和怠速轉(zhuǎn)速等執(zhí)行信號，并把這些信號輸出至執(zhí)行器使之工作，從而使發(fā)動機 在任何時候都能獲得最佳的運轉(zhuǎn)工況及動力性、燃油經(jīng)濟性和環(huán)保性能 。以下為主要的傳感器 和執(zhí)行器的 介紹 空氣流量計 ： IUZFE 型發(fā)動機配用的是卡爾曼渦流式空氣流量計，其外型見圖 23，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 24 圖 23 卡爾曼渦流式空氣流量汁 圖 24 流量計的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 卡爾曼渦流式空氣流量計主要由渦流發(fā)生器，采樣管，彈簧，反射鏡，發(fā)光二極管，光敏晶體管等組成。 流量計的工作原理 ： 空氣經(jīng)渦流發(fā)生器進入流量計內(nèi)腔后便行成一種卡爾曼渦流，部分渦流經(jīng)采樣管 射向由金屬膜制成的反射鏡的背面，后者安裝于靈敏度極高的片裝彈簧上 ，如圖 25。由于彈簧的震動，將發(fā)光二極管的光以不 6 同的頻率射向光敏晶體管，而產(chǎn)生光電效應，輸出如圖 26 所示的不同頻率的電壓信號。進氣流量越大，渦流強度也越大，導至彈簧的震動頻率越高，輸出的電壓頻率也越高。 ECU 便通過電壓信號頻率的高低來識別進氣量的大小，然后控制噴油量的大小。 圖 25 流量計的工作原理示意圖 圖 26 空氣流量計的輸出信號 主節(jié)氣門位置傳感器和副節(jié)氣門位置傳感器 ： 1UZ－ FE 型發(fā)動機設有主、副兩個節(jié)氣門位置傳感器。 節(jié)氣門位置傳 感器又稱為節(jié)氣門開度傳感器，它安裝于節(jié)氣門體的外側(cè)，傳感器的轉(zhuǎn)軸與節(jié)氣門聯(lián)動，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 27。 節(jié)氣門位置傳感器如同一只可變電阻器，其功用是將節(jié)氣門開度對應的電阻和開關信號傳送給 ECU， ECU便轉(zhuǎn)換成節(jié)氣門的開度信號，再進一步控制噴油量。 圖 27 節(jié)氣門位置傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 節(jié)氣門位置傳感器設有兩組滑道和主、副觸點，使傳感器的工作更為可靠。當節(jié) 7 氣門閉合時，怠速觸點閉合，使 IDL與 E2 之間 短路，輸出 0V電壓， ECU便感知到發(fā)動機處于怠速狀態(tài)。 副節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)與上述的節(jié)氣門傳感器基本相 同，當車輛行駛工況處于牽引控制 (TRC)狀態(tài)時 (主要是在泥濘、濕滑的路面中行駛時，防止車輪打滑的控制 )，在主節(jié)氣門強制開啟器的作用下，主節(jié)氣門處于全開位置，進氣量由副節(jié)氣門傳感器控制。 主節(jié)氣門位置傳感器用來檢測節(jié)氣門開度，并將開度大小信號送入 ECU。這種傳感器芯部可以轉(zhuǎn)動，它通過杠桿機構(gòu)與節(jié)氣門聯(lián)動，在傳感器芯部周圍設置有固定的怠速觸點 (IDL)、輸出觸點 (VTA)、接地點 E電源 V。其工作原理同電位器。當節(jié)氣門全閉時，節(jié)氣門位置傳感器中觸點 IDL閉合，此時在 ECU 端子 IDL上電壓為0V， VTA 端子上約 有 ；當節(jié)氣門打開時， IDL 觸點斷開，此時 IDL端子上電壓即為 ECU電源電壓，而 VTA 上的電壓隨節(jié)氣門開度角成比例地增加；當節(jié)氣門全開時，電壓大約為 － ， ECU根據(jù)從端子 VTA 和 IDL輸入信號來判斷汽車行駛狀況并作為決定空燃比修正，功率增加修正和斷油控制等的條件之一。凌志LS400 由于采用防抱制動及牽引力控制，對發(fā)動機輸出功率有影響。所以， 1UZFE發(fā)動機節(jié)氣門上另設副節(jié)氣門位置傳感器。該傳感器結(jié)構(gòu)和工作原理與主節(jié)氣門位置傳感器相同。副節(jié)氣門位置傳感器根據(jù)來自 ABS（防抱制動）和 TRC ECU（牽引力控制）信號，打開和關閉副節(jié)氣門，以控制發(fā)動機輸出功率。 曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置傳感器 ： 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器又稱為發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，是 ECU 確定基本噴油量的基本參數(shù)之一，它安裝于曲軸正時齒輪的左下方，以曲軸正時齒輪后面的信號盤為觸發(fā)元件。 凸輪軸位置傳感器用于識別一、六氣缸活塞的上止點位置，是 ECU 確定點火正時的主要信號，它有兩個傳感器，分別安裝于左、右側(cè)分電器外殼的內(nèi)側(cè)下方，以左、右側(cè)凸輪軸皮帶輪的凸緣為觸發(fā)元件。 1UZ－ FE 發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置傳感器均為磁電式，圖 28 為兩傳感器的 安裝位置示意圖。 其工作原理如下 8 圖 28 安裝位置示意圖 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器 ： 曲軸轉(zhuǎn)速傳感器包括一個 12 齒的信號盤和一個磁電式感應頭 (即傳感器 )， 當曲軸每轉(zhuǎn) 1 圈時，信號盤的齒尖便切割傳感器磁力線圈 12 次，產(chǎn)生 12 個脈沖電壓驚號(NE)，即曲軸每轉(zhuǎn)過 30 便送出 1 個脈沖信號 (NE)給 ECU， ECU再將每個脈沖信號細分成 30 份，便得到了精確度為 1 的曲軸轉(zhuǎn)速信號。 凸輪軸位置傳感器 ： 凸輪軸位置傳感器由一個單凸的信號盤和一個磁電式感應頭組成， 1UZ－ FE 型發(fā)動機有兩個凸輪軸位置傳感器 G1 和 G2，用于分別代表 左、右列氣缸的基準曲軸位置。凸輪軸位置傳感器助工作原理如圖 2－ 11 所示，信號盤的凸緣固定于左右兩側(cè)基準氣缸 (一缸、六缸 )活塞上止點前 10 的位置，曲軸每轉(zhuǎn) 2 圈，凸輪軸才轉(zhuǎn) 1 圈，信號盤的凸緣便切割磁力線圈 1 次。 向 ECU送出一個 G G2 信號， ECU便可以判別出六缸、 缸已處于上止點前 (BTDC)10 的位置并將它作為點火的基準信號。 車速傳感器 ： 車速傳感器一方面用于測定汽車的行駛速度，另一方面向 ECU 送出車速電信號用于怠速、巡航相加減速時的空燃比修正。 1UZFE 發(fā)動機的車速傳感器安裝于變速器的輸出端附近 (見 圖 2－ 9)，通過軟軸再與儀表板的車速表連接。傳感器為舌簧管式， 它主要由 一個帶有 2 對磁極的轉(zhuǎn)子和一個產(chǎn)生激勵信號的 舌簧 管， 外殼 和轉(zhuǎn)軸 等組成。 9 圖 29 車速傳感器的安裝位置 車速傳感器的工作原理：舌簧管固定于外殼上，轉(zhuǎn)子設有兩對磁極，轉(zhuǎn)子隨變速器的蝸桿旋轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn) 1 圈，磁場便變換 4 次，舌簧管在磁場力的作用下產(chǎn)生 4 次脈沖開關信號并傳送給 ECU(如圖 210 示 )。 ECU通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號將舌簧管的脈沖信號換算成車速信號。再進 步實現(xiàn)對噴油量的修正和其他方面的控制。 圖 210 車速傳感器輸出的脈信號 爆震傳感器 ： 發(fā)動機的爆震是一種危害極大的非正常燃燒現(xiàn)象，它是由于發(fā)動機過熱，燃燒室和氣缸壁的溫度過高，在火花塞引燃的火焰未來到之前，氣缸壁的高溫便提早引燃其周圍的可燃混合氣 (稱之為熾熱點火 )，所產(chǎn)生的強烈的高頻沖擊波壓力甚高，傳播速率也極大，其能量不再按正常的方式傳遞給活塞連桿，而是直接傳遞給機體，將導致局部金屬疲勞損壞、活塞熔化或機體開裂。因此，應盡量避免爆震現(xiàn)象的發(fā)生。 引起發(fā)動機爆震的原因有冷卻不良、點火過早、燃用低標號汽油等。 為了感知發(fā)動機是否產(chǎn)生爆震而設置了爆震傳感器。當 ECU 接收到爆震傳感 器送出的爆晨信號后便向點火器發(fā)出推遲點火的指令，防止了爆震的發(fā)生。 10 1UZFE 發(fā)動機 (包括豐田車系 )采用的是共振型壓電式爆晨傳感器，它主要由基座、振動片、壓電元件和外殼等組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 211。 圖 211 爆震傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 爆震傳感器的工作原理是；壓電元件緊貼于振動片上，后者固定于基座上，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，振動片便發(fā)生振動，壓電元件也同時產(chǎn)生壓縮和拉伸變形而產(chǎn)生壓 電信號。由于振動片固有頻率與發(fā)動機的爆震頻率相同，當發(fā)生爆震時， 振動片處于如圖 2－12 所示的共振狀態(tài)，振幅最大， 此時壓電 元件輸出的壓電信號也最大， ECU 即判別出發(fā)動機已發(fā)生了爆震，隨即向點火器發(fā)出急速推遲點火的指令，使爆震即時消失。 圖 212 爆振傳感器的輸出特性 氧傳感器 ： 用于排氣凈化的三元催化凈化器 (TWC)惟有在空燃比處于理論空燃比的情況下，廢氣中的 CO、 HC 和 NOx三種有害氣體才能獲得最佳的凈化效能。否則，不但凈化效能不佳，而且也使三元催化凈化器容易失效。 氧傳感器的設置目的是用來監(jiān)測廢氣中的氧含量 (在理論空燃比狀態(tài)中，氧含量應為 0)，轉(zhuǎn)換成電壓信號后反饋給 ECU， ECU根據(jù)廢氣的氧含量再及時調(diào)整空燃比， 11 使之保持在理論空燃比的范圍。 如圖 213 示， 1UZFE 發(fā)動機設有二個三元催化凈化器．每一個 TWC 具有主、副二個氧傳感器，因而整機便有 4 只氧傳感器。 圖 213 氧傳感器的安裝位置示意圖 1UZFE 發(fā)動機采用氧化鋯型氧傳感器，其電信號元件為具有固體電解質(zhì)特性的氧化鋯 (ZrO)。圖 214 為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，氧化鋯元件為管狀多孔陶瓷體，管的內(nèi)外表面都覆蓋著一層多孔性鉑膜作為電極。 圖 214 氧化鋯型氧傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 氧傳感器安裝于 TWC 前 (或 后 )部的排氣管中，外側(cè)與廢氣接觸，內(nèi)部與大氣相通，為了防止廢氣對鉑膜的腐蝕，在鉑膜上又覆蓋了一層多孔性陶瓷層，并加裝了防 12 護套管。 氧化鋯型氧傳感器的工作原理：二氧化鋯為一種固體電解質(zhì)。在高溫下，其內(nèi)的氧發(fā)生電離，分解成氧離子，它的性能與電解液相似，具有氧離子傳導性。當氧化鋯管的內(nèi)外表面接觸到不同密度的氧時 (即存在氧濃度差 )，電解質(zhì)內(nèi)的氧離子便從內(nèi)向外擴散，使氧化鋯管成為微電他，管內(nèi)外側(cè)的鉑電極便產(chǎn)生電壓。當混合氣過稀時，廢氣中氧含量高，氧化鋯管內(nèi)外表面所接觸到的氧濃度差小，兩側(cè)之間產(chǎn)生的電壓也極小，幾乎接近 于 0，此時使輸出 0V 電壓；當混合氣過濃時，廢氣中氧含量低，管內(nèi)外側(cè)之間的氧濃度差增大，電解質(zhì)內(nèi)的氧離子便向外側(cè)擴散，使兩側(cè)鉑電極出現(xiàn)了接近 1V的電壓，圍此氧傳感器的輸出電壓總是為 0V或為 lV，在理論空燃比附近便會產(chǎn)生 0－ 1V的突變，其輸出特性見圖 215。 ECU 便根據(jù)氧傳感器輸出的電壓信號不斷修正噴油信號，再通過氧傳感器的反饋信號進行監(jiān)測。 圖 216 為混合氣一直保持于理論空燃比時，氧傳感器的輸出信號。 圖 215 氧傳感器的輸出特性 圖 216 混合氣在理論空燃比附近波 動 時氧傳感器的輸出信號 設置主、副氧傳感器的目的：由于主氧傳感器經(jīng)常處于高溫環(huán)境下工作，經(jīng)長期使用后容易老化，精度下降較快，副氧傳感器由于安裝在三 元催化凈化器之后，環(huán)境溫度較低，壽命較長。因此，設置副氧傳感器， 用來監(jiān)測主氧傳感器的工作，使 ECU對空燃比的控制精度更高。 怠速控制閥 怠速控制閥簡稱為 ISC 閥，其作用是提供怠速是的空氣量，由于怠速控制閥設置在空氣流量計與進氣管之間，其進氣量同樣經(jīng)過空氣流量計的計量， ECU 則根據(jù)該進氣量向噴油器發(fā)出噴油指令。 IUAFE 型發(fā)動機的標準怠速為 650r/min左右， ISC 閥為步進電機式，受 ECU控制，每發(fā)出一個信號， ISC 閥便前進或后退一步，共有 125 個步進級，可以產(chǎn)生 125個不同的進氣流量級差， ECU 根據(jù)發(fā)動機的冷卻液溫度，是否接入空調(diào)，音響，燈 13 光和動力轉(zhuǎn)向等工況來確定 ISC 閥的開度，使發(fā)動機處于常態(tài)怠速或快怠速狀態(tài)。 電動燃油泵 燃油泵安裝于燃油箱內(nèi)，有利于燃油泵的冷卻和消除高溫氣阻現(xiàn)象 IUZFE 型發(fā)動機采用葉片轉(zhuǎn)子永磁式電動燃油泵。它主要由永磁鐵，轉(zhuǎn)子，葉輪，單向閥， 限壓閥等組成。其工作原理：葉輪固定于轉(zhuǎn)子的下端，其上設有許多葉片，葉片與外殼的間隙非常小，當電 動機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片便將燃油拔向出油口，產(chǎn)生的油壓約為 。當油壓過高時，限壓閥便開啟，以確保供油管路的安全。當燃油泵停止工作時，出油口的單向閥關閉，以便保持輸油管路的壓力，有利于下次的再啟動。 燃油壓力調(diào)節(jié)器 燃油壓力調(diào)節(jié)器的功用是穩(wěn)定燃油管路的壓力，使它隨進氣歧管真空度的變化而隨動變化，從而保持兩者之間具有 284KP 的恒定壓力差。 燃油壓力調(diào)節(jié)器主要由膜片，回位彈簧，閥片等組成。其工作原理如下：膜片將調(diào)節(jié)器分隔成兩部分，上端為真空室，通過真空軟管與進氣歧管相連接，下端為油壓腔，通過外殼的螺紋 與輸油管連接，然后由鎖緊螺母緊固。閥片的開啟壓力為 284KPa。由總輸油管來的燃油便被調(diào)節(jié)到 284KPa，