第5章汽油机进气控制系统构造与检修

1、怠速控制系统怠速控制系统5.1电子节气门控制系统电子节气门控制系统5.2可变气门机构控制系统可变气门机构控制系统5.3可变进气管控制系统可变进气管控制系统5.4 进气控制系统包括怠速控制系统、进气控制系统包括怠速控制系统、电子节气门控制系统、可变气门机构控电子节气门控制系统、可变气门机构控制系统、可变进气管控制系统、涡轮增制系统、可变进气管控制系统、涡轮增压器控制系统等。压器控制系统等。 5.1.1 怠速控制系统的组成和控怠速控制系统的组成和控制功能制功能 1怠速控制系统的作用与组成怠速控制系统的作用与组成 怠速控制系统（见图怠速控制系统（见图5.1），其作用），其作用是在发动机怠速运转时（即

2、节气门全关是在发动机怠速运转时（即节气门全关时），自动控制发动机的怠速转速，使时），自动控制发动机的怠速转速，使发动机在不同的运转条件都有最适当的发动机在不同的运转条件都有最适当的怠速转速，提高怠速转速的稳定性。怠速转速，提高怠速转速的稳定性。图图5.1怠速控制系统的组成怠速控制系统的组成 ECM根据有关传感器获得与发动机怠根据有关传感器获得与发动机怠速运转有关的信号，通过怠速控制阀改变速运转有关的信号，通过怠速控制阀改变发动机在怠速运转时的进气量，实现对发发动机在怠速运转时的进气量，实现对发动机怠速转速的控制（见图动机怠速转速的控制（见图5.2）。）。图图5.2怠速控制系统的工作原理怠速控制

3、系统的工作原理1空气滤清器空气滤清器 2空气流量计空气流量计 3旁通气旁通气道道 4怠速控制阀怠速控制阀 5进气管进气管 6喷油器喷油器 7节气门节气门 起动过程控制：包括起动前控制和起起动过程控制：包括起动前控制和起动后控制。起动前控制是指动后控制。起动前控制是指ECM会在起会在起动前或起动过程中，将怠速控制阀开启动前或起动过程中，将怠速控制阀开启到足够大的开度，保证发动机顺利起动到足够大的开度，保证发动机顺利起动（见图（见图5.3中的中的A点）。点）。 起动后控制是指在发动机起动中转速超起动后控制是指在发动机起动中转速超过过500r/min后（即发动机已经起动），后（即发动机已经起动），E

4、CM会按照存储器内存储的不同工作温度的怠速会按照存储器内存储的不同工作温度的怠速值，立即将怠速控制阀关小，使发动机转速值，立即将怠速控制阀关小，使发动机转速降至与当前工作温度相适应的怠速转速（见降至与当前工作温度相适应的怠速转速（见图图5.3中的中的B点）。点）。图图5.3怠速控制系统的主要功能怠速控制系统的主要功能 暖机过程怠速控制：在冷却液温度尚未达暖机过程怠速控制：在冷却液温度尚未达到正常工作温度的冷车运转过程中，到正常工作温度的冷车运转过程中，ECM会会通过改变怠速控制阀的开度，将发动机怠速通过改变怠速控制阀的开度，将发动机怠速保持在与当前工作温度相适应的较高转速值保持在与当前工作温度

5、相适应的较高转速值（见图（见图5.3中的中的BC），以保证发动机冷车），以保证发动机冷车工况下的怠速运转稳定性。工况下的怠速运转稳定性。 无负荷怠速控制：如果发动机没有其他负无负荷怠速控制：如果发动机没有其他负荷，荷，ECM会控制发动机的怠速转速，使之保会控制发动机的怠速转速，使之保持为某一目标值（通常为持为某一目标值（通常为700800r/min），），以保证其具有最佳的怠速稳定性和较低的排以保证其具有最佳的怠速稳定性和较低的排放污染。（见图放污染。（见图5.3）。）。 有负荷快怠速控制：有负荷快怠速控制：ECM会根据有关会根据有关传感器或开关的信号，在发动机有一定的传感器或开关的信号，在发

6、动机有一定的负荷时，自动提高怠速转速，以防止发动负荷时，自动提高怠速转速，以防止发动机在怠速工况下因负荷过大而熄火。机在怠速工况下因负荷过大而熄火。 减速控制：有些发动机的怠速控制系统具有减速控制：有些发动机的怠速控制系统具有减速控制功能。在发动机节气门突然关闭时，减速控制功能。在发动机节气门突然关闭时，ECM会控制怠速控制阀的开度，逐渐减小发动会控制怠速控制阀的开度，逐渐减小发动机的进气量，延缓发动机转速的下降速率，以改机的进气量，延缓发动机转速的下降速率，以改善发动机的排放性能，同时防止发动机在急减速善发动机的排放性能，同时防止发动机在急减速时由于进气管真空度过大，燃油过度蒸发，导致时由于

7、进气管真空度过大，燃油过度蒸发，导致混合气太浓，造成发动机熄火。混合气太浓，造成发动机熄火。1步进电动机式怠速控制阀步进电动机式怠速控制阀 （1）步进电动机式怠速控制阀的结构和工）步进电动机式怠速控制阀的结构和工作原理。步进电动机式怠速控制阀由步进作原理。步进电动机式怠速控制阀由步进电动机、螺旋机构、旁通气阀阀芯、阀座电动机、螺旋机构、旁通气阀阀芯、阀座等组成（见图等组成（见图5.4）。）。 步进电动机有多种类型，应用在怠速步进电动机有多种类型，应用在怠速控制阀中的步进电动机主要有永磁型、反控制阀中的步进电动机主要有永磁型、反应型两种。应型两种。图图5.4步进电动机式怠速控制阀步进电动机式怠速

8、控制阀1定子绕组定子绕组 2转子转子 3阀芯阀芯4阀座阀座 5螺杆螺杆 6止推垫片止推垫片 图图5.5所示为一种有所示为一种有2个励磁绕组、步进角个励磁绕组、步进角 为为90的两相永磁型步进电动机的工作原理图。的两相永磁型步进电动机的工作原理图。 当向当向BB1绕组输入一个电脉冲时，在磁力绕组输入一个电脉冲时，在磁力 同性相斥异性相吸的原理作用下，转子对准定同性相斥异性相吸的原理作用下，转子对准定 子的相应磁极见图子的相应磁极见图5.5（a）；当）；当BB1绕组绕组 的脉冲电流消失后，向的脉冲电流消失后，向AA1绕组输入另一个电绕组输入另一个电 脉冲时，转子将朝逆时针方向转动脉冲时，转子将朝逆

9、时针方向转动90。 若依次按若依次按+A、B、A、+B的顺序把的顺序把4个个电脉冲输入电动机定子绕组，就能使转子朝电脉冲输入电动机定子绕组，就能使转子朝逆时针方向转动一整圈见图逆时针方向转动一整圈见图5.5（b）。）。 若按若按+A、+B、A、B的顺序输入电脉的顺序输入电脉冲，电动机转子就会朝顺时针的方向转动一冲，电动机转子就会朝顺时针的方向转动一圈。圈。图图5.5两相永磁型步进电动机工作原理图两相永磁型步进电动机工作原理图 图图5.6所示为一种有所示为一种有4个励磁绕组、步个励磁绕组、步进角为进角为15的的4相反应型步进电动机的工相反应型步进电动机的工作原理图。作原理图。 当当A相绕组通电而

10、相绕组通电而B、C、D相不通电相不通电时，便会在时，便会在AA方向上产生一磁场，使转方向上产生一磁场，使转子上相对的某子上相对的某2个齿与定子个齿与定子A磁极上的齿磁极上的齿对齐如图对齐如图5.6（a）中的齿）中的齿1、4，此时，此时2、5两个齿与两个齿与B磁极上的齿错开磁极上的齿错开15。 因此，若在因此，若在A相通电后改为相通电后改为B相通电，相通电，A、C、D相断电，新的磁场磁力便会吸引相断电，新的磁场磁力便会吸引转子的转子的2、5两个齿与两个齿与B磁极上的齿对齐，磁极上的齿对齐，使转子沿逆时针方向转过使转子沿逆时针方向转过15，此时，此时3、6两个齿与两个齿与C磁极上的齿错开磁极上的齿

11、错开15。 同理，若在同理，若在B相通电后改为相通电后改为C相通电，相通电，A、B、D相断电，转子又会沿逆时针方向相断电，转子又会沿逆时针方向转过转过15，使，使3、6两个齿与两个齿与C磁极上的齿磁极上的齿对齐见图对齐见图5.6（c）。）。 如果如果ECM不停地按不停地按ABCDA的顺的顺 序控制步进电动机绕组的通断电，步进电动机的序控制步进电动机绕组的通断电，步进电动机的 转子便不停地逆时针转动。转子便不停地逆时针转动。 反之，若通电顺序改为反之，若通电顺序改为ADCBA，步进电动机的转子将顺时针不停地转动。步进电动机的转子将顺时针不停地转动。图图5.64相反应型步进电动机工作原理图相反应型

12、步进电动机工作原理图 （2）步进电动机式怠速控制阀的控制电）步进电动机式怠速控制阀的控制电路。目前在汽车发动机上应用的步进电路。目前在汽车发动机上应用的步进电动机式怠速控制阀有动机式怠速控制阀有4根接线和根接线和6根接线根接线两种。两种。 4根接线的步进电动机式怠速控制阀采用根接线的步进电动机式怠速控制阀采用两相永磁型步进电动机，其两相永磁型步进电动机，其4根接线即为步进根接线即为步进电动机两个相互独立的励磁绕组的接线端子电动机两个相互独立的励磁绕组的接线端子。 ECM必须使两个励磁绕组交替通电，且必须使两个励磁绕组交替通电，且每次通电的方向都与前一次不同，才能使步每次通电的方向都与前一次不同

13、，才能使步进电动机连续地朝不同的方向转动。进电动机连续地朝不同的方向转动。图图5.74根接线的步进电动机式怠速控制阀控制电路根接线的步进电动机式怠速控制阀控制电路 6根接线的步进电动机式怠速控制阀根接线的步进电动机式怠速控制阀采用的是采用的是4相反应型步进电动机，其相反应型步进电动机，其6根根接线中有两根是接线中有两根是4个绕组的电源端，另外个绕组的电源端，另外4根则为根则为4个绕组的搭铁端，分别与个绕组的搭铁端，分别与ECM连接（见图连接（见图5.8）。）。图图5.86根接线的步进电动机式怠速控制阀控制电路根接线的步进电动机式怠速控制阀控制电路 ECM让各绕组以一定的顺序依次通让各绕组以一定

14、的顺序依次通电，从而控制电动机的旋转方向，改变电，从而控制电动机的旋转方向，改变怠速控制阀的开度。怠速控制阀的开度。 若将步进电动机定子上的绕组按排列若将步进电动机定子上的绕组按排列顺序命名为顺序命名为S1、S2、S3、S4，则，则ECM控控 制各绕组的通电顺序有制各绕组的通电顺序有S1S2S3S4和和S1S4S3S2两种，分别控制该进步电两种，分别控制该进步电动机朝正反两个方向旋转，使怠速控制阀动机朝正反两个方向旋转，使怠速控制阀开大或关小。开大或关小。 （1）旋转电磁阀式怠速控制阀的结构和工作）旋转电磁阀式怠速控制阀的结构和工作原理。旋转电磁阀式怠速控制阀由转子、定原理。旋转电磁阀式怠速控

15、制阀由转子、定子、旁通气道等组成（见图子、旁通气道等组成（见图5.9）。）。图图5.9旋转电磁阀式怠速控制阀旋转电磁阀式怠速控制阀1旋转电磁阀式怠速控制阀旋转电磁阀式怠速控制阀 2电磁线圈电磁线圈 3转子转子4阀片阀片 5永久磁铁永久磁铁 6阀片阀片 传统的旋转电磁阀式怠速控制阀的传统的旋转电磁阀式怠速控制阀的定子中有两个相对布置、极性相反的电定子中有两个相对布置、极性相反的电磁线圈见图磁线圈见图5.10（a）。）。 其中一个线圈产生的磁场使阀门关其中一个线圈产生的磁场使阀门关闭，另一个线圈产生的磁场则使阀门开闭，另一个线圈产生的磁场则使阀门开启。启。 ECM以频率相同、相位相反的两个以频率相

16、同、相位相反的两个正方波脉冲电信号同时控制这两个电磁正方波脉冲电信号同时控制这两个电磁线圈的电流，并通过改变脉冲电信号的线圈的电流，并通过改变脉冲电信号的占空比来控制两个电磁线圈通电电流的占空比来控制两个电磁线圈通电电流的大小，达到控制阀门开度的目的。大小，达到控制阀门开度的目的。图图5.10旋转电磁阀式怠速控制阀的工作原理旋转电磁阀式怠速控制阀的工作原理1阀片阀片 2旁通气道旁通气道 3永久磁铁永久磁铁 4线圈线圈T1 5ECM 612V电源电源7线圈线圈T2 8转轴转轴 9双金属卷簧双金属卷簧 10固定销固定销图图5.11脉冲电信号占空比示意图脉冲电信号占空比示意图 新型旋转电磁阀式怠速控

17、制阀只有新型旋转电磁阀式怠速控制阀只有一个定子线圈见图一个定子线圈见图5.12（a），），ECM通过改变脉冲电信号占空比的大小控制通过改变脉冲电信号占空比的大小控制该定子线圈的电流见图该定子线圈的电流见图5.12（b），），以改变磁场强度的大小，达到改变转子以改变磁场强度的大小，达到改变转子的偏转角度和怠速控制阀开度的目的。的偏转角度和怠速控制阀开度的目的。图图5.12新型旋转式怠速控制阀的工作原理新型旋转式怠速控制阀的工作原理1驱动电路驱动电路 2永久磁铁永久磁铁 3转轴转轴 4阀片阀片 5旁通旁通气道气道 6电磁线圈电磁线圈 7双金属卷簧双金属卷簧 有些旋转电磁阀式怠速控制阀中有有些旋转电

18、磁阀式怠速控制阀中有一个双金属卷簧。一个双金属卷簧。 当怠速控制阀因控制电路出现故障当怠速控制阀因控制电路出现故障而断电时，双金属片卷簧可使发动机的而断电时，双金属片卷簧可使发动机的怠速转速仍能随发动机工作温度的不同怠速转速仍能随发动机工作温度的不同而变化，从而在一定程度上实现冷车快而变化，从而在一定程度上实现冷车快怠速的自动调整。怠速的自动调整。 （2）旋转电磁阀式怠速控制阀的控制电路。）旋转电磁阀式怠速控制阀的控制电路。旋转电磁阀式怠速控制阀有旋转电磁阀式怠速控制阀有3个接线端子，个接线端子， 其中其中1根为来自根为来自EFI主继电器的主继电器的12V电源。电源。 传统的旋转电磁阀式怠速控

19、制阀除传统的旋转电磁阀式怠速控制阀除了电源接线外，另外了电源接线外，另外2根接线是根接线是2个电磁个电磁线圈的搭铁控制端，都与线圈的搭铁控制端，都与ECM连接见连接见图图5.13（a）。）。 ECM用互为反相的两个脉冲电信号用互为反相的两个脉冲电信号分别控制这分别控制这2个电磁线圈的电流。个电磁线圈的电流。 新型的旋转电磁阀式怠速控制阀除新型的旋转电磁阀式怠速控制阀除电源外，另外电源外，另外2个接线分别为搭铁端和连个接线分别为搭铁端和连接接ECM的控制端见图的控制端见图5.13（b）。）。 在这种怠速控制阀中有一个由晶体在这种怠速控制阀中有一个由晶体管放大器等组成的驱动电路，它根据来管放大器等

20、组成的驱动电路，它根据来自自ECM的脉冲电信号，控制电磁线圈的的脉冲电信号，控制电磁线圈的通电。通电。图图5.13旋转电磁阀式怠速控制阀的控制电路旋转电磁阀式怠速控制阀的控制电路 （1）线性电磁阀式怠速控制阀的结构和）线性电磁阀式怠速控制阀的结构和工作原理。线性电磁阀由电磁线圈、固工作原理。线性电磁阀由电磁线圈、固定衔铁、活动衔铁、阀芯、阀座等组成定衔铁、活动衔铁、阀芯、阀座等组成（见图（见图5.14）。）。图图5.14线性电磁阀式怠速控制阀线性电磁阀式怠速控制阀1活动衔铁活动衔铁2固定衔铁固定衔铁3阀芯阀芯4阀座阀座 5线性电磁阀线圈线性电磁阀线圈 线性电磁阀的控制信号是脉冲电信线性电磁阀的

21、控制信号是脉冲电信号，号，ECM通过脉冲电信号的占空比来控通过脉冲电信号的占空比来控制其阀门的开度，以达到控制旁通气道制其阀门的开度，以达到控制旁通气道进气量的目的。进气量的目的。 （2）线性电磁阀式怠速控制阀的控制电）线性电磁阀式怠速控制阀的控制电路。线性电磁阀式怠速控制阀只有两个路。线性电磁阀式怠速控制阀只有两个接线端子，分别为电源和搭铁端。这种接线端子，分别为电源和搭铁端。这种怠速控制阀以怠速控制阀以12V电压为工作电源，由电压为工作电源，由ECM中的晶体管开关电路控制该电路的中的晶体管开关电路控制该电路的通断，从而形成脉冲电信号。其控制电通断，从而形成脉冲电信号。其控制电路依汽车厂家或

22、车型的不同有多种形式路依汽车厂家或车型的不同有多种形式见图见图5.15。图图5.15线性电磁阀式怠速控制阀的控制电路线性电磁阀式怠速控制阀的控制电路 附加空气阀是一种不用附加空气阀是一种不用ECM控制，可控制，可以根据发动机冷却液温度自动改变开度的阀以根据发动机冷却液温度自动改变开度的阀门。门。 其作用是在发动机冷车起动时和起动后其作用是在发动机冷车起动时和起动后的暖机运转过程中增加怠速进气量，以控制的暖机运转过程中增加怠速进气量，以控制发动机的冷车快怠速。发动机的冷车快怠速。 附加空气阀有多种形式，目前常见的是附加空气阀有多种形式，目前常见的是蜡式附加空气阀，（见图蜡式附加空气阀，（见图5.

23、17），其工作原），其工作原理类似于发动机冷却系统中的蜡式节温器，理类似于发动机冷却系统中的蜡式节温器，由发动机冷却液直接加热而起作用。由发动机冷却液直接加热而起作用。 发动机冷车运转时，水温低，蜡盒发动机冷车运转时，水温低，蜡盒内的蜡质凝固收缩，阀芯在弹簧的作用内的蜡质凝固收缩，阀芯在弹簧的作用下开启，打开旁通气道，增加怠速进气下开启，打开旁通气道，增加怠速进气量，提高发动机冷车运转时的怠速转速量，提高发动机冷车运转时的怠速转速（冷车快怠速）。（冷车快怠速）。 发动机热车后，水温升高，蜡盒内发动机热车后，水温升高，蜡盒内的蜡质受热熔化膨胀，使推杆伸出，推的蜡质受热熔化膨胀，使推杆伸出，推动阀

24、芯关闭旁通气道。动阀芯关闭旁通气道。图图5.17附加空气阀附加空气阀1节气门节气门 2怠速调整螺钉怠速调整螺钉 3阀芯阀芯 4蜡盒蜡盒1怠速控制系统的性能检查怠速控制系统的性能检查 在冷车状态下起动发动机，暖机过程在冷车状态下起动发动机，暖机过程中发动机怠速应能达到较高的转速（通中发动机怠速应能达到较高的转速（通常为常为1 500r/min左右）。在发动机达到正左右）。在发动机达到正常工作温度后，怠速转速应能恢复正常常工作温度后，怠速转速应能恢复正常（通常为（通常为750r/min左右）。左右）。 当发动机达到正常工作温度后，打开空当发动机达到正常工作温度后，打开空调开关，发动机怠速应能上升至

25、调开关，发动机怠速应能上升至900r/min左右。左右。 对于有怠速转速调整螺钉的发动机，对于有怠速转速调整螺钉的发动机，可在发动机怠速运转中对怠速调整螺钉可在发动机怠速运转中对怠速调整螺钉作少量调整。若在调整中怠速转速有明作少量调整。若在调整中怠速转速有明显变化，说明怠速控制系统不工作。显变化，说明怠速控制系统不工作。 用数字万用表或示波器测量怠速控制用数字万用表或示波器测量怠速控制阀各个端子上的信号。如果在发动机怠阀各个端子上的信号。如果在发动机怠速运转中，怠速控制阀线束插头有脉冲速运转中，怠速控制阀线束插头有脉冲电信号输出，说明怠速控制系统的有关电信号输出，说明怠速控制系统的有关传感器和

26、传感器和ECU的怠速控制功能正常。的怠速控制功能正常。 （1）步进电动机式怠速控制阀其电路的检测。）步进电动机式怠速控制阀其电路的检测。 步进电动机式怠速控制阀的工作检查。步进电动机式怠速控制阀的工作检查。 在发动机熄火后拔下步进电动机式怠速控在发动机熄火后拔下步进电动机式怠速控制阀的线束插头，起动发动机，此时发动机怠制阀的线束插头，起动发动机，此时发动机怠速转速应很高（约速转速应很高（约1 500r/min或更高）。或更高）。 在此情况下将怠速控制阀的线束插在此情况下将怠速控制阀的线束插头插上，此时发动机怠速转速应逐渐降头插上，此时发动机怠速转速应逐渐降低，说明怠速控制阀工作正常。低，说明怠

27、速控制阀工作正常。 以上检查如有异常，则说明怠速控以上检查如有异常，则说明怠速控制阀或控制电路有故障。制阀或控制电路有故障。 步进电机式怠速控制阀控制电路的检步进电机式怠速控制阀控制电路的检测。测。4根接线的步进电机式怠速控制阀控制电根接线的步进电机式怠速控制阀控制电路的检测。关闭点火开关，拔下怠速控制路的检测。关闭点火开关，拔下怠速控制阀的线束插头，用数字万用表测量各接线阀的线束插头，用数字万用表测量各接线端子与端子与ECM线束插头的相应端子之间应线束插头的相应端子之间应导通无断路，相互之间以及与其他控制电导通无断路，相互之间以及与其他控制电路和搭铁应无短路。路和搭铁应无短路。6根接线的步进

28、电机式怠速控制阀控制电根接线的步进电机式怠速控制阀控制电路的检测。拔下怠速控制阀的线束插头，路的检测。拔下怠速控制阀的线束插头，打开点火开关，用数字万用表测量打开点火开关，用数字万用表测量2根电根电源线的电压应为源线的电压应为12V蓄电池电压。关闭点蓄电池电压。关闭点火开关，测量各接线端子与火开关，测量各接线端子与ECM线束插线束插头相应端子之间的通断，应导通无断路，头相应端子之间的通断，应导通无断路，相互之间以及与其他控制电路和搭铁应无相互之间以及与其他控制电路和搭铁应无短路。短路。 步进电动机式怠速控制阀的性能检测。步进电动机式怠速控制阀的性能检测。测量步进电动机各线圈的电阻。步进电测量步

29、进电动机各线圈的电阻。步进电动机式怠速控制阀各组线圈的电阻约为动机式怠速控制阀各组线圈的电阻约为2535 。检查步进电动机式怠速控制阀的性能。以检查步进电动机式怠速控制阀的性能。以丰田轿车发动机所用的步进电动机式怠速丰田轿车发动机所用的步进电动机式怠速控制阀为例，其检查方法是：将蓄电池正控制阀为例，其检查方法是：将蓄电池正极接至极接至B1和和B2端，负极按端，负极按S1S2S3S4的顺序依次接触各绕组接线端。的顺序依次接触各绕组接线端。 此时随步进电动机的转动，阀芯将此时随步进电动机的转动，阀芯将向外伸出见图向外伸出见图5.18（a）。）。 若按若按S4S3S2S1的顺序使蓄电的顺序使蓄电池负

30、极和各绕组接线端接触，步进电动池负极和各绕组接线端接触，步进电动机将朝相反的方向转动，阀芯将随之向机将朝相反的方向转动，阀芯将随之向内缩入见图内缩入见图5.18（b）。）。图图5.18丰田轿车发动机步进电动机式怠速控制阀的检测丰田轿车发动机步进电动机式怠速控制阀的检测 以上检查如有异常，则说明步进电以上检查如有异常，则说明步进电动机式怠速控制阀的工作性能异常，应动机式怠速控制阀的工作性能异常，应更换。更换。 （2）旋转电磁阀式怠速控制阀其电路的）旋转电磁阀式怠速控制阀其电路的检测。检测。 旋转电磁阀式怠速控制阀控制电路的旋转电磁阀式怠速控制阀控制电路的检测。检测时，应拔下怠速控制阀的线检测。检

31、测时，应拔下怠速控制阀的线束插头，打开点火开关，用数字万用表束插头，打开点火开关，用数字万用表测量电源线端子，应为测量电源线端子，应为12V蓄电池电压。蓄电池电压。 关闭点火开关，测量控制线端子与关闭点火开关，测量控制线端子与ECM线束插头相应端子之间的通断，应线束插头相应端子之间的通断，应导通无断路，与其他控制电路和搭铁之导通无断路，与其他控制电路和搭铁之间应无短路，搭铁线与蓄电池负极之间间应无短路，搭铁线与蓄电池负极之间的电阻应为的电阻应为0 。 旋转电磁阀式怠速控制阀的性能检测。旋转电磁阀式怠速控制阀的性能检测。测量旋转电磁阀式怠速控制阀各电磁线圈测量旋转电磁阀式怠速控制阀各电磁线圈的电

32、阻。测量方法是：拔下旋转电磁阀式的电阻。测量方法是：拔下旋转电磁阀式怠速控制阀的线束插头，用数字万用表分怠速控制阀的线束插头，用数字万用表分别测量怠速控制阀线束插座上的电源接脚别测量怠速控制阀线束插座上的电源接脚和其余两个接脚之间的电阻。其正常电阻和其余两个接脚之间的电阻。其正常电阻均为均为19.312.3 （丰田汽车）。（丰田汽车）。 检查旋转电磁阀式怠速控制阀的性能。传检查旋转电磁阀式怠速控制阀的性能。传统的旋转电磁阀式怠速控制阀的性能检查统的旋转电磁阀式怠速控制阀的性能检查方法是：拆下旋转电磁阀式怠速控制阀，方法是：拆下旋转电磁阀式怠速控制阀，将蓄电池的正极用将蓄电池的正极用1根电线和怠

33、速控制阀根电线和怠速控制阀插座上的电源接脚保持连接，同时用另插座上的电源接脚保持连接，同时用另1根电线将蓄电池负极分别与怠速控制阀插根电线将蓄电池负极分别与怠速控制阀插座上的其余两个接脚（控制端）连接。座上的其余两个接脚（控制端）连接。 当其中当其中1个接脚和蓄电池负极连接时，个接脚和蓄电池负极连接时，怠速控制阀的阀芯应旋转至关闭位置见怠速控制阀的阀芯应旋转至关闭位置见图图5.19（a）；当另）；当另1个接脚和蓄电池负个接脚和蓄电池负极连接时，怠速控制阀的阀芯应旋转至开极连接时，怠速控制阀的阀芯应旋转至开启位置见图启位置见图5.19（b）。）。图图5.19丰田轿车发动机旋转电磁阀式怠速控制阀的

34、检查丰田轿车发动机旋转电磁阀式怠速控制阀的检查 新型的旋转电磁阀式怠速控制阀的性新型的旋转电磁阀式怠速控制阀的性能检查方法是：拆下旋转电磁阀式怠速控能检查方法是：拆下旋转电磁阀式怠速控制阀，将蓄电池的正、负极分别用电线和制阀，将蓄电池的正、负极分别用电线和怠速控制阀插座上的电源、搭铁接脚保持怠速控制阀插座上的电源、搭铁接脚保持连接，同时用另连接，同时用另1根电线将蓄电池负极与根电线将蓄电池负极与怠速控制阀插座上的控制接脚连接，此时怠速控制阀插座上的控制接脚连接，此时怠速控制阀的阀芯应旋转至全开位置。怠速控制阀的阀芯应旋转至全开位置。 （3）线性电磁阀式怠速控制阀其电路的检）线性电磁阀式怠速控制

35、阀其电路的检测。测。 线性电磁阀式怠速控制阀的工作检查。线性电磁阀式怠速控制阀的工作检查。在发动机运转中拔下线性电磁阀式怠速控在发动机运转中拔下线性电磁阀式怠速控制阀的线束插头，此时发动机转速应有所制阀的线束插头，此时发动机转速应有所下降。下降。 线性电磁阀式怠速控制阀控制电路的检线性电磁阀式怠速控制阀控制电路的检测。拔下怠速控制阀的线束插头，打开点测。拔下怠速控制阀的线束插头，打开点火开关，用数字万用表测量电源端子，应火开关，用数字万用表测量电源端子，应为为12V蓄电池电压。关闭点火开关，测量蓄电池电压。关闭点火开关，测量控制线端子与控制线端子与ECM线束插头相应端子之线束插头相应端子之间的

36、通断，应导通无断路，与其他控制电间的通断，应导通无断路，与其他控制电路和搭铁之间应无短路。路和搭铁之间应无短路。 线性电磁阀式怠速控制阀的检测。线性电磁阀式怠速控制阀的检测。拔下线性电磁阀式怠速控制阀的线束插拔下线性电磁阀式怠速控制阀的线束插头，用万用表测量怠速控制阀线圈的电头，用万用表测量怠速控制阀线圈的电阻。其正常电阻为阻。其正常电阻为1015 。拆下线性电磁阀式怠速控制阀，将蓄电拆下线性电磁阀式怠速控制阀，将蓄电池的正负极分别用一根电线和线性电磁池的正负极分别用一根电线和线性电磁阀式怠速控制阀线束插座上的两个接脚阀式怠速控制阀线束插座上的两个接脚作短暂的连接，在连接时应能看到怠速作短暂的

37、连接，在连接时应能看到怠速控制阀阀芯的移动或听到阀芯移动的声控制阀阀芯的移动或听到阀芯移动的声音。音。 （4）附加空气阀的检测。将附加空气阀）附加空气阀的检测。将附加空气阀从发动机上拆下，在室温状态下检查附从发动机上拆下，在室温状态下检查附加空气阀的开度。当室温低于加空气阀的开度。当室温低于10时，时，附加空气阀应处于半开状态；当室温为附加空气阀应处于半开状态；当室温为20时，附加空气阀应处于微开状态（时，附加空气阀应处于微开状态（约开启约开启1/3）。）。 将蜡式附加空气阀浸入热水中，并将蜡式附加空气阀浸入热水中，并将水温加热至将水温加热至80左右。此时附加空气左右。此时附加空气阀应完全关闭

38、。阀应完全关闭。 5.2.1 电子节气门控制系统的组成和电子节气门控制系统的组成和功能功能 1电子节气门控制系统的作用与组成电子节气门控制系统的作用与组成 电子节气门控制系统的作用是根据驾驶员电子节气门控制系统的作用是根据驾驶员对加速踏板的踩踏量，由对加速踏板的踩踏量，由ECM通过电动机控制通过电动机控制节气门的开度，从而完成对发动机负荷的控制。节气门的开度，从而完成对发动机负荷的控制。 该系统主要由电子节气门（含节气该系统主要由电子节气门（含节气门电动机、节气门位置传感器）、加速门电动机、节气门位置传感器）、加速踏板位置传感器等组成（见图踏板位置传感器等组成（见图5.20）。）。图图5.20

39、电子节气门控制系统的组成电子节气门控制系统的组成 ECM在控制电子节气门的开度时，能在控制电子节气门的开度时，能够使节气门开度与加速踏板角度之间始终够使节气门开度与加速踏板角度之间始终处于最佳的比例关系。处于最佳的比例关系。 此外，电子节气门还具有怠速自动控此外，电子节气门还具有怠速自动控制、驱动防滑控制、巡航控制等功能。制、驱动防滑控制、巡航控制等功能。 ECM以加速踏板被踩下的角度作为以加速踏板被踩下的角度作为控制节气门开度的依据。控制节气门开度的依据。 通过改变节气门电动机的电流大小通过改变节气门电动机的电流大小和方向，使电动机朝不同的方向转动，和方向，使电动机朝不同的方向转动，驱动节气

40、门开启或关闭，并以节气门位驱动节气门开启或关闭，并以节气门位置传感器监测节气门的实际开启角度，置传感器监测节气门的实际开启角度，实现对节气门开度的精确控制。（见图实现对节气门开度的精确控制。（见图5.21）。）。图图5.21 电子节气门控制系统的工作原理电子节气门控制系统的工作原理（1）正常模式）正常模式 在一般使用情况下，在一般使用情况下，ECM使节气门使节气门的开度和加速踏板的踩踏量呈一定的非的开度和加速踏板的踩踏量呈一定的非线性关系（非线性控制），以提高车辆线性关系（非线性控制），以提高车辆的行驶平顺性，获得最佳的驾驶性能（的行驶平顺性，获得最佳的驾驶性能（见图见图5.22）。）。图图5

41、.22非线性控制非线性控制 在这种控制模式中，在这种控制模式中，ECM使节气门的使节气门的开度比正常模式要大，与加速踏板的踩踏开度比正常模式要大，与加速踏板的踩踏量接近线性关系（见图量接近线性关系（见图5.22），使车辆获），使车辆获得比普通模式更加强劲的动力。得比普通模式更加强劲的动力。 当驾驶员按下雪地驾驶模式开关时，当驾驶员按下雪地驾驶模式开关时，ECM会降低气门开度与加速踏板踩踏量的会降低气门开度与加速踏板踩踏量的比例，以保持为较小的节气门开度（见图比例，以保持为较小的节气门开度（见图5.22），以防止车辆在较滑的路面上行驶），以防止车辆在较滑的路面上行驶时驱动轮打滑。时驱动轮打滑。

42、对于配备自动变速器的汽车，对于配备自动变速器的汽车，ECM会根据自动变速器会根据自动变速器ECU的信号，在换挡的信号，在换挡的瞬间减小节气门的开度，以降低发动的瞬间减小节气门的开度，以降低发动机的输出扭矩，减小汽车的换挡冲击。机的输出扭矩，减小汽车的换挡冲击。 ECM在加速踏板被快速踩下的初期使在加速踏板被快速踩下的初期使节气门开度小于加速踏板被踩下的角度，节气门开度小于加速踏板被踩下的角度，随后使节气门逐渐增大开启角度，甚至超随后使节气门逐渐增大开启角度，甚至超过加速踏板被踩下的角度。过加速踏板被踩下的角度。 这种控制方式能使车辆能获得更加平这种控制方式能使车辆能获得更加平稳的加速过程（见图

43、稳的加速过程（见图5.23）。）。图图5.23改善急加速感觉的控制改善急加速感觉的控制 发动机处于怠速工况时，发动机处于怠速工况时，ECM通过通过节气门电动机调整节气门的开度，使发节气门电动机调整节气门的开度，使发动机具有理想的怠速转速，并保证怠速动机具有理想的怠速转速，并保证怠速运转的稳定性。运转的稳定性。 对于配备驱动防滑控制系统（如对于配备驱动防滑控制系统（如ASR、TRC等）和车辆稳定控制系统（等）和车辆稳定控制系统（如如ESP、VSC等）的汽车，等）的汽车，ECM能根据能根据这些控制系统的要求，在需要的时候作这些控制系统的要求，在需要的时候作出减小节气门开度等协调控制，以降低出减小节

44、气门开度等协调控制，以降低发动机的输出扭矩，有利于这些系统对发动机的输出扭矩，有利于这些系统对车辆行驶稳定性的控制。车辆行驶稳定性的控制。 采用电子节气门的汽车，当车辆的行采用电子节气门的汽车，当车辆的行驶速度达到某一设定的高速（如驶速度达到某一设定的高速（如240km/h）时，会自动关闭节气门，抑制车速的提高，时，会自动关闭节气门，抑制车速的提高，以防止汽车超速行驶。以防止汽车超速行驶。 对于配备巡航控制系统的汽车，对于配备巡航控制系统的汽车，ECM通通过控制电子节气门的开启和关闭，完成巡航过控制电子节气门的开启和关闭，完成巡航车速控制。车速控制。 加一旦加一旦ECM中的故障自诊断系统在中的

45、故障自诊断系统在发动机运转过程中检测到电子节气门控发动机运转过程中检测到电子节气门控制系统出现故障，会立刻点亮故障警告制系统出现故障，会立刻点亮故障警告灯。灯。 同时，同时，ECM会根据不同的故障，采会根据不同的故障，采取不同的失效保护控制。取不同的失效保护控制。 加速踏板位置传感器电路故障：当加速踏加速踏板位置传感器电路故障：当加速踏板位置传感器中的主、副两个传感器电路有板位置传感器中的主、副两个传感器电路有一个出现故障时，一个出现故障时，ECM会按正常的那个传感会按正常的那个传感器信号控制节气门的开度，并使节气门开度器信号控制节气门的开度，并使节气门开度比正常模式大。当主、副两个加速踏板位

46、置比正常模式大。当主、副两个加速踏板位置传感器电路都出现故障，传感器电路都出现故障，ECM则将使节气门则将使节气门处于怠速位置。处于怠速位置。 节气门位置传感器电路故障：当节气门位节气门位置传感器电路故障：当节气门位置传感器中的主、副两个传感器电路有一个置传感器中的主、副两个传感器电路有一个出现故障时，出现故障时，ECM会切断节气门电动机的电会切断节气门电动机的电流，节气门在回位弹簧的作用下会处于较小流，节气门在回位弹簧的作用下会处于较小的固定开度（约为的固定开度（约为7），发动机转速要比），发动机转速要比正常的怠速转速高。正常的怠速转速高。 节气门电机故障：当节气门电机故障：当ECM检测到节

47、气检测到节气门电动机或其电路有故障时，所采用的失门电动机或其电路有故障时，所采用的失效保持控制方式和节气门位置传感器出现效保持控制方式和节气门位置传感器出现故障相同。故障相同。1电子节气门的结构和工作原理电子节气门的结构和工作原理 电子节气门由节气门体、节气门、电子节气门由节气门体、节气门、回位弹簧、节气门电动机、减速齿轮、回位弹簧、节气门电动机、减速齿轮、节气门位置传感器等组成（见图节气门位置传感器等组成（见图5.24）。）。图图5.24电子节气门电子节气门1节气门节气门 2回位弹簧回位弹簧 3减速齿轮减速齿轮 4节气门位置传感器节气门位置传感器 5节气门电动机节气门电动机 节气门的转动方向

48、和位置由节气门节气门的转动方向和位置由节气门电动机电流的方向、大小及节气门回位电动机电流的方向、大小及节气门回位弹簧弹力弹簧弹力3个因素决定。个因素决定。 ECM通过控制节气门电动机电流的通过控制节气门电动机电流的方向和大小，即可以让节气门开大、保方向和大小，即可以让节气门开大、保持开度不变、关小。持开度不变、关小。 当节气门电动机的电流从当节气门电动机的电流从M+流向流向M时见图时见图5.25（a），电动机朝节气门开），电动机朝节气门开启的方向旋转。启的方向旋转。 电流较大时，电动机克服回位弹簧的电流较大时，电动机克服回位弹簧的弹力使节气门开大，电流越大，节气门开弹力使节气门开大，电流越大，

49、节气门开启的速度越快。启的速度越快。 当电流减小到电动机的转动力矩等当电流减小到电动机的转动力矩等于回位弹簧的弹力时，节气门保持在某于回位弹簧的弹力时，节气门保持在某一开度不变。一开度不变。 当电流继续减小时，电动机的转动当电流继续减小时，电动机的转动力矩将小于回位弹簧的弹力，节气门在力矩将小于回位弹簧的弹力，节气门在回位弹簧的作用下关小。回位弹簧的作用下关小。 当电动机的电流为零时，节气门在当电动机的电流为零时，节气门在回位弹簧的作用下回到接近全关的初始回位弹簧的作用下回到接近全关的初始位置，其开度约为位置，其开度约为68（此时发动（此时发动机转速比正常怠速转速高）。机转速比正常怠速转速高）

50、。 要使节气门在小于初始位置的开度要使节气门在小于初始位置的开度下工作（如怠速自动控制时），应使节下工作（如怠速自动控制时），应使节气门电动机的电流从气门电动机的电流从M流向流向M+见图见图5.25（b），此时节气门在电动机带动），此时节气门在电动机带动下克服回位弹簧的弹力关小。下克服回位弹簧的弹力关小。 增大电流，可使节气门关闭的速度增大电流，可使节气门关闭的速度加快，开度减小。反之，减小电流，可加快，开度减小。反之，减小电流，可使节气门保持开度不变或开启。使节气门保持开度不变或开启。图图5.25节气门电动机的控制电路节气门电动机的控制电路 电子节气门的控制电路由节气门电电子节气门的控制电路

51、由节气门电动机控制电路和节气门位置传感器控制动机控制电路和节气门位置传感器控制电路两部分组成。电路两部分组成。 图图5.26所示为丰田轿车发动机所用的电所示为丰田轿车发动机所用的电子节气门的控制电路，它有子节气门的控制电路，它有6根接线，全部根接线，全部都与都与ECM连接。连接。 其中其中2根为节气门电动机的接线端子，根为节气门电动机的接线端子，另外另外4根为节气门位置传感器的接线端子。根为节气门位置传感器的接线端子。图图5.26电子节气门的控制电路电子节气门的控制电路1电子节气门控制系统的性能检查电子节气门控制系统的性能检查 （1）怠速自动控制性能的检查。）怠速自动控制性能的检查。 在冷车状

52、态下起动发动机，暖机过程中发在冷车状态下起动发动机，暖机过程中发动机怠速应能达到规定的快转怠速（通常为动机怠速应能达到规定的快转怠速（通常为1 500r/min左右）。左右）。 在发动机达到正常工作温度后，怠速转在发动机达到正常工作温度后，怠速转速应能恢复正常（通常为速应能恢复正常（通常为750r/min左右）。左右）。 如果冷车起动后怠速不能按上述规律变如果冷车起动后怠速不能按上述规律变化，则说明怠速自动控制性能异常。化，则说明怠速自动控制性能异常。 当发动机达到正常工作温度后，打开空调当发动机达到正常工作温度后，打开空调开关，发动机怠速应能上升至开关，发动机怠速应能上升至900r/min。

53、若。若打开空调开关后发动机转速下降，则说明怠打开空调开关后发动机转速下降，则说明怠速自动控制性能异常，无法完成空调快怠速速自动控制性能异常，无法完成空调快怠速控制。控制。 （2）电子节气门工作性能的检查。当发）电子节气门工作性能的检查。当发动机出现加速无力、转速过高等运转异动机出现加速无力、转速过高等运转异常时，应检查电子节气门的工作性能，常时，应检查电子节气门的工作性能，其方法如下。其方法如下。 运转发动机，检查发动机转速能否随运转发动机，检查发动机转速能否随着加速踏板的踩下或松开而变化，如有着加速踏板的踩下或松开而变化，如有异常，应作进一步检查。异常，应作进一步检查。 将解码器与检测诊断座

54、连接，打开解将解码器与检测诊断座连接，打开解码器，读取发动机电控系统的数据流。码器，读取发动机电控系统的数据流。踩踏加速踏板，同时观察节气门位置传踩踏加速踏板，同时观察节气门位置传感器和加速踏板位置传感器的信号，两感器和加速踏板位置传感器的信号，两者应能同步增大或减小，否则说明电子者应能同步增大或减小，否则说明电子节气门控制系统有故障。节气门控制系统有故障。 电子节气门及其控制电路的检测方电子节气门及其控制电路的检测方法如下。法如下。 电子节气门的性能检测。电子节气门的性能检测。 a打开点火开关，踩下加速踏板，检查打开点火开关，踩下加速踏板，检查节气门电动机的工作声音，应无任何摩节气门电动机的

55、工作声音，应无任何摩擦或卡滞的声音。擦或卡滞的声音。 b拆下连接在节气门上的进气管，检查拆下连接在节气门上的进气管，检查电子节气门与壳体之间应无异物或大量电子节气门与壳体之间应无异物或大量污物。打开点火开关，其开度应能随加污物。打开点火开关，其开度应能随加速踏板的踩下而开大，无卡滞现象。速踏板的踩下而开大，无卡滞现象。 c关闭点火开关，观察节气门是否能处关闭点火开关，观察节气门是否能处于接近全关的初始位置。用手推动节气于接近全关的初始位置。用手推动节气门，应能使节气门开启到最大位置，松门，应能使节气门开启到最大位置，松开手后节气门应能回到初始位置，无任开手后节气门应能回到初始位置，无任何卡滞现

56、象。何卡滞现象。 d拔下电子节气门的线束插头，用数字拔下电子节气门的线束插头，用数字万用表测量节气门电动机线圈的电阻。万用表测量节气门电动机线圈的电阻。节气门电动机两个接线端子之间的电阻节气门电动机两个接线端子之间的电阻应小于应小于100 。 用导线将蓄电池的正负极与节气门用导线将蓄电池的正负极与节气门电动机的两个接线端子作短暂的连接。电动机的两个接线端子作短暂的连接。 在更换正负极的连接方向时，节气在更换正负极的连接方向时，节气门应能迅速地开启或关闭。门应能迅速地开启或关闭。 断开接线后，节气门应能回到接近断开接线后，节气门应能回到接近全关的初始位置。全关的初始位置。 以上检查如有异常，应拆

57、检、清洗以上检查如有异常，应拆检、清洗或更换电子节气门。或更换电子节气门。 电子节气门控制电路的检测。电子节电子节气门控制电路的检测。电子节气门的控制电路有两个部分，分别是节气门的控制电路有两个部分，分别是节气门位置传感器和节气门电动机的控制气门位置传感器和节气门电动机的控制电路。节气门位置传感器控制电路的检电路。节气门位置传感器控制电路的检测方法参见第测方法参见第2章。章。 节气门电动机只有两接线端子，检节气门电动机只有两接线端子，检测时应关闭点火开关，拔下电子节气门测时应关闭点火开关，拔下电子节气门的线束插头，分别测量的线束插头，分别测量2个端子与个端子与ECM线束插头相应端子之间的通断，

58、应导通线束插头相应端子之间的通断，应导通无断路，与其他控制电路和搭铁之间应无断路，与其他控制电路和搭铁之间应无短路。无短路。 节气门电动机控制信号的检测。检测节气门电动机控制信号的检测。检测节气门电动机的控制信号时，应运转发节气门电动机的控制信号时，应运转发动机，用示波器分别检测节气门电动机动机，用示波器分别检测节气门电动机两个接线端子上的信号波形，应如图两个接线端子上的信号波形，应如图5.27所示。在踩下或松开加速踏板时，信号所示。在踩下或松开加速踏板时，信号的占空比应随之变化。的占空比应随之变化。图图5.27节气门电机的控制信号波形节气门电机的控制信号波形5.3.1 可变气门机构控制系统的

59、可变气门机构控制系统的组成和功能组成和功能 可变气门机构控制系统的作用是控可变气门机构控制系统的作用是控制发动机可变气门机构的工作，使发动制发动机可变气门机构的工作，使发动机的配气相位（有些发动机还包括气门机的配气相位（有些发动机还包括气门升程）能随发动机运转工况的变化而变升程）能随发动机运转工况的变化而变化，始终保持最佳，从而保证发动机在化，始终保持最佳，从而保证发动机在任意工况下都有良好的燃料经济性、动任意工况下都有良好的燃料经济性、动力性、运转稳定性，减少排放污染。力性、运转稳定性，减少排放污染。 丰田轿车发动机所用的可变气门控制丰田轿车发动机所用的可变气门控制系统主要由系统主要由ECM

60、、气门正时控制阀、曲轴、气门正时控制阀、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器及其他与位置传感器、凸轮轴位置传感器及其他与气门正时控制有关的传感器组成。（见图气门正时控制有关的传感器组成。（见图5.28） 。图图5.28可变气门控制系统的组成可变气门控制系统的组成1曲轴位置传感器曲轴位置传感器 2排气凸轮轴位置传感器排气凸轮轴位置传感器 3进气凸轮轴位置传感器进气凸轮轴位置传感器 4水温传感器水温传感器 ECM根据发动机转速、负荷等有关根据发动机转速、负荷等有关的工况参数，计算出在该工况下最佳的的工况参数，计算出在该工况下最佳的目标气门正时，通过气门正时控制阀控目标气门正时，通过气门正时控制阀控制可