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第 4 章目录
第4章目录,.......................................................................................................................................................- 1 -
第 4 章 辅助控制,.............................................................................................................................................- 2 -
4.1 怠速控制系统,.....................................................................................................................................,- 2 -
4.1.1 怠速控制系统的功能与组成,.....................................................................................................- 2 -
4.1.2 节气门直动式怠速控制器,.........................................................................................................- 4 -
4.1.3 步进电机型怠速控制阀,.............................................................................................................- 4 -
4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀,.........................................................................................................- 8 -
4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀,............................................................................................- 10 -
4.1.6 开关型怠速控制阀,..................................................................................................................,- 11 -
4.2 发动机的排放控制系统,...................................................................................................................,- 12 -
4.2.1 汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统,..............................................................................................- 13 -
4.2.2 废气再循环（EGR）控制系统,....................................................................................................- 15 -
4.2.3 三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统,....................................................................- 18 -
4.2.4 二次空气供给系统,.....................................................................................................................- 23 -
4.3 进气与增压控制系统,.......................................................................................................................,- 24 -
4.3.1 动力阀控制系统,.........................................................................................................................- 24 -
4.3.2 谐波增压控制系统（ACIS）,......................................................................................................- 25 -
4.3.3 可变配气相位控制系统（VTEC）,..............................................................................................- 27 -
3.4 电动燃油泵的控制,.............................................................................................................................,- 33 -
4.4.1 燃油泵开关继电器的控制,..........................................................................................................- 33 -
4.4.2 燃油泵转速的控制,......................................................................................................................- 35 -
4.4..3 燃油泵的就车检查,....................................................................................................................- 36 -
3.5 安全保险功能与备用系统,.................................................................................................................,- 37 -
4.5.1 安全保险功能,..............................................................................................................................- 37 -
4.5.2 备用系统功能,..............................................................................................................................- 38 -
小结,.................................................................................................................................................................- 39 -
习题,.................................................................................................................................................................- 39 -
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第 4 章 辅助控制
☆ 知识点
1．怠速控制系统；发动机的排放控制系统；进气与增压控制系统；
2．电动燃油泵的控制；安全保险功能与备用系统。
★ 要求
掌握,
1．汽车发动机怠速控制系统、发动机的排放控制系统、进气与增压控制系统等的基本结构、工作原理。
2．电动燃油泵的控制类型、工作原理和就车检查方法。
了解,
1．安全保险和备用系统的功能及工作原理。
4.1 怠速控制系统
4.1.1 怠速控制系统的功能与组成
1．怠速控制系统的功能
怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。
在汽车使用中，发动机怠速运转的时间约占 30%，怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。怠速转速过高，燃油消耗增加，但怠速转速过低，又会增加排放污染。此外，怠速转速过低，
发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器挂入档位、动力转向时，由于运行条件较差或负载增加，容易导致发动机运转不稳甚至熄火。
在传统的化油器式发动机上，一般由人工调整怠速转速，发动机工作中，不能根据运行工况和负载的变化适时调整怠速转速。虽然有些设有机械装置控制发动机的怠速转速，但其结构比较复杂，
且工作稳定性也较差。随着电控技术在汽车上的广泛应用，怠速控制（ ISC）已成为发动机集中控制系统的基本控制内容之一。怠速控制目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。
在除怠速以外的其它工况下，驾驶员可通过油门踏板控制节气门的开度，从而改变发动机的进气量，以调节发动机的转速和输出功率。而在油门踏板完全松开的怠速工况下，驾驶员则无法控制
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发动机进气量。电控汽油喷射式发动机在怠速工况时，空气通过节气门缝隙或旁通空气道进入发动机，并由空气流量计（或进气管绝对压力传感器）对进气量进行检测，电控燃油喷射系统（ EFI）则根据各传感器信号控制喷油量，保证发动机的怠速运转。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负荷，由 ECU 自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
2．怠速控制系统的组成
怠速控制系统主要由传感器,ECU 和执行元件三部分组成，如图 4.1 所示。传感器的功用是检测发动机的运行工况和负载设备的工作状况,ECU 则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转的目标转速，并与实际转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。
在怠速以外的其它工况下，若系统对发动机实施怠速控制，会与驾驶员通过油门踏板对进气量的调节发生干涉。因此，在怠速控制系统中,ECU 需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。
图 4.1 怠速控制系统的组成
1.冷却液温度信号 2.A/C开关信号 3.空档位置开关信号 4.转速信号 5.节气门位置信号 6.车速信号 7.执行元件
3．怠速控制的方法
怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发动机集中控制系统中，控制怠速进气量的方法可分为两种基本类型：节气门直动式和旁通空气式。如图 4.2 所示，节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。
目前应用比较广泛的是旁通空气式怠速控制系统。按执行元件的类型不同，旁通空气式怠速控制系统又分为步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型、开关型等。
怠速控制的方法及执行元件的类型因车型而异，目前应用较多的是步进电动机控制的旁通空气式怠速控制系统。不同车型的怠速控制系统，其控制内容也不完全相同，控制内容通常包括：起动控制、暖机控制（快怠速控制）,负荷变化控制、反馈控制和学习控制等。
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图 4.2 怠速进气量控制方法
a）节气门直动式 b）旁通空气式
1.节气门 2.进气管 3.节气门操纵臂 4.执行元件 5.怠速空气道
4.1.2 节气门直动式怠速控制器
节气门直动式怠速控制器的结构如图 4.3 所示，主要由直流电机、减速齿轮机构、丝杠
图 4.3 节气门直动式怠速控制器
1.节气门操纵臂 2.怠速控制器 3.节气门体 4.喷油器 5.燃油压力调节器 6.节气门 7.防转六角孔 8.弹簧 9.直流电机 10,11,13.
齿轮 12.传动轴 14.丝杠
机构和传动轴等组成。直流电机可正转也可反转，当直流电机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，发动机怠速运转时,ECU 根据各传感器的信号，控制直流电机的正反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。
节气门直动式怠速控制器的结构比较简单，但采用齿轮减速机构后，会导致执行速度变慢，动态响应性差，控制器的外形尺寸也比较大，所以目前除部分单点喷射系统外，一般不采用此种怠速控制系统。
4.1.3 步进电机型怠速控制阀
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1．控制阀的结构与工作原理
步进电机型怠速控制阀的结构如图 4.4 所示。步进电机由转子和定子构成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为阀杆的直线运动，控制阀与阀杆制成一体。步进电机型怠速控制阀安装在节气门体上，控制阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处，发动机怠速运转时,ECU 根据各传感器的信号，
控制步进电机的正反转和转动量，以调节控制阀与阀座之间的间隙，从而改变怠速空气道的流通截面，控制发动机怠速工况下的空气供给量。
步进电机的结构如图 4.5 所示，主要由用永久磁铁制成有 16 个（ 8 对）磁极的转子和两
个定子铁芯组成。每个定子都由两个带 16 个爪极的铁芯交错装配在一起，两个定子上分别绕有 1、
3 相和 2,4 相两组线圈，每个定子上两线圈的绕制方向相反。 ECU 控制步进电机工作时，给线圈输送的是脉冲电压,4 个线圈的通电顺序（相位）不同，步进电机的转动方向就不同，当按一定顺序输入一定数量的脉冲时，步进电机就向某一方向转过一定的角度，步进电机的转动量取决于输入脉冲的数量。因此,ECU 通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制，即可改变步进电机型怠速控制阀的位置（即开度）,从而控制怠速空气量。由于给步进电机每输入一定量的脉冲只转过一定的角度，其转动是不连续的，所以称为步进电机。
步进电机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠 3.0 轿车）如图 4.6 所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电压经主继电器到达怠速控制阀的 B1 和 B2 端子,ECU 的 +B 和 +B1 端子,B1 端子向步进电机的 1,3 相两个线圈供电,B2 端子向 2,4 相两个线圈供电。 4 个线圈的分别通过端子 S1,S2,S3
和 S4 与 ECU 端子 ISC1,ISC2,ISC3 和 ISC4 相连,ECU 控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制图 4.4 步进电机型怠速控制阀
1.控制阀 2.前轴承 3.后轴承 4.密封圈
5.丝杠机构 6.线束连接器 7.定子 8.转子
图 4.5 步进电机的结构
1,2.线圈 3.爪极 4,6.定子 5.转子
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阀的工作。
图 4.6 步进电机型怠速控制阀电路
图 4.7 步进电机工作原理
a）输入脉冲 b）工作过程
步进电机的工作原理如图 4.7 所示。当 ECU 控制使步进电机的线圈按 1-2-3-4 顺序依次搭铁时，
定子磁场顺时针转动（图 b 向右）,由于与转子磁场间的相互作用（同性相斥，异性相吸）,使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。
转子每转一步与定子错开一个爪极的位置，由于定子有 32 个爪极（上、下两个铁芯各 16 个）,所以步进电机每转一步为 1/32 圈（约 11°转角）,步进电机的工作范围为 0~125 个步进级。
2．控制阀的检修
在检修步进电机型怠速控制阀时，一般需进行以下检查,
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧分别测量 B1 和 B2 端子（参照图 4.6）与搭铁之间的电压，均应为蓄电池电压（ 9~14V）,否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）发动机起动后再熄火时,2~3s 内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声，否则应进一步检查怠速控制阀、控制电路及 ECU。
（ 3）拆开怠速控制阀线束连接器，在控制阀侧分别测量端子（参照图 4.6） B1 与 S1,S3,B2
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与 S2,S4 之间的电阻，阻值均应为 10~30Ω，否则应更换怠速控制阀。
（ 4）如图 4.8 所示，拆下怠速控制阀后，将蓄电池正极接至 B1 和 B2 端子，负极按顺序依次接通 S1— S2— S3— S4 端子时，随步进电机的旋转，控制阀应向外伸出；蓄电池负极按相反顺序依次接通 S4— S3— S2— S1 时，则控制阀应向内缩回。若工作情况不符合上述要求，应更换怠速控制阀。
图 4.8 步进电机型怠速控制阀工作情况检查
在检修步进电机型怠速控制阀时应注意,
（ 1）不要用手推或拉控制阀，以免损坏丝杠机构的螺纹。
（ 2）不要将控制阀浸泡在任何清洗液中，以免损坏步进电机。
（ 3）安装时，检查密封圈不应有任何损伤，并在密封圈上涂少量润滑油。
3．控制阀的控制内容
步进电机控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容如下,
（ 1）起动初始位置的设定。为了改善发动机的起动性能，关闭点火开关使发动机熄火后,ECU
的 M－ REL 端子（见图 4.6）向主继电器线圈供电延续约 2~3s，在这段时间内，蓄电池继续给 ECU
和步进电机供电,ECU 使怠速控制阀回到起动初始（全开）位置。待步进电动机回到起动初始位置后，主继电器线圈断电，蓄电池停止给 ECU 和步进电机供电，怠速控制阀保持全开不变，为下次起动作好准备。
（ 2）起动控制。发动机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经怠速空气道可供给最大的空气量，有利于发动机起动。但怠速控制阀如果始终保持在全开位置，发动机起动后的怠速转速就会过高，所以在起动期间,ECU 根据冷却液温度的高低控制步进电机，调节控制阀的开度，使之达到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小，控制特性（步进电机的步数与冷却液温度的关系曲线）存储在 ECU 内。
（ 3）暖机控制。暖机控制又称快怠速控制，在暖机过程中,ECU 根据冷却液温度信号控制怠速控制阀开度，随着温度上升，怠速控制阀开度逐渐减小。当冷却液温度达到 70℃时，暖机控制过程结束。
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（ 4）怠速稳定控制。在怠速运转时,ECU 将接收到的转速信号与确定的目标转速进行比较，
其差值超过一定值（一般为 20r／ min）时,ECU 将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。怠速稳定控制又称反馈控制。
（ 5）怠速预测控制。发动机在怠速运转时，如变速器档位、动力转向、空调工作状态的变化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波动或熄火，在发动机负荷出现变化时，不待发动机转速变化,ECU 就会根据各负载设备开关信号（如 A/C 开关等）,通过步进电机提前调节怠速控制阀的开度。
（ 6）电器负载增多时的怠速控制。在怠速运转时，如使用的电器负载增大到一定程度，蓄电池电压就会降低。为了保证电控系统正常的供电电压,ECU 根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，
提高发动机的怠速转速，以提高发电机的输出功率。
（ 7）学习控制。在发动机使用过程中，由于磨损等原因会导致怠速控制阀的性能发生改变，怠速控制阀的位置相同时，但实际的怠速转速会与设定的目标转速略有不同。在这种情况下,ECU 在利用反馈控制使怠速转速回归到目标值的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在 ROM 存储器中，以便在此后的怠速控制过程中使用。
4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
旋转电磁阀型怠速控制阀的结构如图 4.9 所示。控制阀安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有圆柱形永久磁铁，永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的两个线圈。由 ECU 控制两个线圈的通电或断电，改变两个线圈产生的磁场强度，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，即可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速空气量的控制。
图 4.9 旋转电磁阀型怠速控制阀
a）结构图 b）位置图 c）原理图
1.控制阀 2.双金属片 3.冷却水腔 4.阀体 5,7.线圈 6.永久磁铁 8.阀轴 9.怠速空气口 10.固定销 11.挡块 12.阀轴限位杆
双金属片制成卷簧形，外端用固定销固定在阀体上，内端与阀轴端部的挡块相连接。阀轴上的
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限位杆穿过挡块的凹槽，使阀轴只能在挡块凹槽限定的范围内摆动。流过阀体水腔的冷却液温度变化时，双金属片变形，带动挡块转动，从而改变阀轴转动的两个极限位置，以控制怠速控制阀的最大开度和最小开度。此装置主要起保护作用，可防止怠速控制系统电路出现故障时，发动机转速过高或过低，只要怠速控制系统工作正常，阀轴上的限位杆不与挡块的凹槽两侧接触。
ECU 控制旋转电磁阀型怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的平均通电时间
（占空比）来实现的。占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比，如图 4.10 所示。通电周期一般是固定的，所以占空比增大，即是延长通电时间。当占空比为 50％时，两线圈的平均通电时间相等，两者产生的磁场强度相同，电磁力相互抵消，阀轴不发生偏转。当占空比大于 50％，两个线圈的平均通电时间一个增加，而另一个减小，两者产生的磁场强度也不同，所以使阀轴偏转一定角度，控制阀开启怠速空气口。占空比越大，两个线圈产生的磁场强度相差越多，控制阀开度越大。
因此,ECU 通过控制脉冲信号的占空比即可改变控制阀开度，从而控制怠速时的空气量。控制阀从全闭位置到全开位置之间,旋转角度限定在 90°以内,ECU 控制的占空比调整范围约为 18％ ~82％。
图 4.10 占空比
2．控制阀的检修
旋转电磁阀型怠速控制阀电路（日本丰田 PREVIA 轿车）如图 4.11 所示，在维修时，一般进行如下检查,
图 4.11 旋转电磁阀型怠速控制阀电路
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧测量电源端子（ +B）与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压（ 9~14V）,否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空档位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接
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线短接故障诊断座上的 TE1 与 E1 端子，发动机转速应保持在 1000~1200r/min,5s 后转速下降约
200r/min。若不符合上述要求，应进一步检查检查怠速控制阀电路,ECU 和怠速控制阀。
（ 3）拆开怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（ +B）与两侧端子
（ ISC1 和 ISC2）之间的电阻，正常应为 18.8~22.8Ω，否则应更换怠速控制阀。
3．控制阀的控制内容
旋转电磁阀控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容主要包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制，具体内容与步进电机控制旁通空气式怠速控制系统基本相同，在此不再重述。
4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
占空比控制电磁阀型怠速控制阀的结构如图 4.12 所示，主要由控制阀、阀杆、线圈和弹簧等组成。控制阀与阀杆制成一体，当线圈通电时，线圈产生的电磁力将阀杆吸起，使控制阀打开。控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同,ECU 也是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制磁场强度，以调节控制阀的开度，从而实现对怠速空气量的控制。
图 4.12 占空比控制电磁阀型怠速控制阀
1,5.弹簧 2.线圈 3.阀杆 4.控制阀 6.阀体
2．控制阀的检修
占空比控制电磁阀型怠速控制阀电路（日本本田轿车）如图 4.13 所示。在使用中，主要应进行以下检查,
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧测量电
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源端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压，否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）拆开怠速控制阀上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间的电阻，正常应为 10~15Ω，否则应更换怠速控制阀。
图 4.13 占空比控制电磁阀型怠速控制阀电路
3．控制阀的控制内容
占空比控制电磁阀型怠速控制系统的控制内容同样也包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、
怠速预测控制和学习控制。但由于占空比控制电磁阀型怠速控制阀控制的旁通空气量少，在采用此种控制阀的怠速控制系统中，仍需要快怠速控制阀辅助控制发动机暖机过程的空气供给量。
快怠速控制阀的结构和原理参见燃油喷射系统的控制一章的内容。
4.1.6 开关型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
开关型怠速控制阀的结构如图 4.14 所示，主要由线圈和控制阀组成。其工作原理与占空比控制型电磁阀类似。不同的是开关型怠速控制阀工作时,ECU 只对阀内线圈通电或断电两种状态进行控制，电磁线圈通电时，控制阀开启，线圈断电则控制阀关闭。开关型怠速控制阀也只有开或关两个位置。
2．控制阀的检修
开关型怠速控制阀的检修与占空比控制电磁阀型怠速控制阀基本相同，不再重述。
3．控制阀的控制内容
由于开关型怠速控制阀只有开或关两个位置，所以发动机工作时,ECU 根据发动机的工作状况对控制阀线圈只进行通、断电控制，其控制条件如表 4.1 所示。在满足所列条件之一时，控制阀即开或关。
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图 4.14 开关型怠速控制阀
1.线圈 2.控制阀
表 4.1 开关型怠速控制阀控制条件
线圈状态 控制阀状态 控制条件
发动机起动工作时或刚刚起动后
怠速触点闭合，且发动机转速下降到规定转速以下时
怠速触点闭合，且变速档位从空档换到其它行驶档位后的几秒钟内
打开灯开关
通电 开启
打开后窗去雾器开关
发动机起动后，怠速运转超过预定时间
怠速触点 IDL 闭合，空调离合器分离，发动机转速超过预定值
怠速触点 IDL 闭合，空调离合器分离，变速器从空档换到其它行驶档一定时间后
关闭灯开关
断电 关闭
关闭后窗去雾开关
此外，与占空比控制电磁阀型怠速控制阀相比，开关型怠速控制阀控制的旁通空气量更少，所以在采用此种控制阀的怠速控制系统中，也需要快怠速控制阀辅助控制发动机暖机过程的空气供给量。
4.2 发动机的排放控制系统
随着汽车工业的发展，汽车的保有量不断增加，汽车排放污染对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主要来源于发动机排出的废气（约占 65%以上）,曲轴箱窜气（约占
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20%）和燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占 10~20%）,汽油机的主要排放污染物是一氧化碳
（ CO）,碳氢化合物（ HC）和氮氧化合物（ NO
X
）,柴油机的主要排放污染物是 HC,NO
X
和碳烟。
针对汽车污染源和各种污染物的产生机理，近年来，在现代汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括：曲轴箱强制通风（ PCV）系统、汽油蒸汽排放（ EVAP）控制系统、废气再循环（ EGR）系统、三元催化转换（ TWC）系统、二次空气供给系统和热空气供给系统等。随着电控技术的发展，在高级轿车上，部分排放控制系统（如 EVAP 系统,EGR 系统,TWC 系统、二次空气供给系统）也采用了 ECU 控制。
4.2.1 汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统
1．EVAP 控制系统的功能
EVAP 控制系统的功能是收集汽油箱和浮子室（化油器式汽油机）内蒸发的汽油蒸汽，并将汽油蒸汽导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染。同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量。
2．EVAP 控制系统的组成与工作原理
EVAP 控制系统是为防止汽油箱内的汽油蒸汽排入大气产生污染而设置的,在装有 EVAP 控制系统的汽车上，汽油箱盖上只有空气阀，而不设蒸汽放出阀。 EVAP 控制系统如图 4.15 所示。活性炭罐与油箱之间设有排气管和单向阀，汽油箱内的汽油蒸汽超过一定压力时，顶开单向阀经排气管进入活性炭罐，活性炭罐内的活性炭将燃油蒸汽吸附在炭罐内。发动机工作时，活性炭罐内的汽油蒸汽经定量排放孔、吸气管被吸入进气管。活性炭罐的上端设有一个真空控制阀，真空控制阀为一膜片阀，膜片上方为真空室，控制阀用来控制定量排放孔的开闭。真空控制阀与进气管之间的真空管路中设有受 ECU 控制的电磁阀,用以调节真空控制阀上方真空室的真空度,改变真空控制阀的开度，
从而控制吸入进气管的汽油蒸汽量。为防止活性炭罐内的燃油蒸汽被吸入进气管后使混合气变浓，
活性炭罐下方设有进气滤芯并与大气相通，使部分清洁空气与活性炭罐内的燃油蒸汽一起被吸入进气管。
有些发动机（如韩国大宇轿车等）上的 EVAP 系统不采用 ECU 控制，即真空控制阀与进气管之间的真空管路中不装受 ECU 控制的电磁阀，真空控制阀的开度直接由真空度控制，真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。发动机转速一定时，随发动机负荷（节气门开度）的增大，真空管口处的真空度增加，真空控制阀的开度增大；随发动机负荷减小，真空控制阀开度也减小。
在部分电控 EVAP 系统中，活性炭罐上不设真空控制阀，而是将受 ECU 控制的电磁阀直接装在
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活性炭罐与进气管之间的吸气管中。如图 4.16 所示为韩国现代轿车装用的电控 EVAP 系统，电脑根据节气门位置传感器、冷却液温度传感器和进气温度传感器信号控制电磁阀通电或断电，电磁阀控制活性炭罐与进气管之间的吸气通道。发动机怠速（进气量较少）或温度较低时，电脑使电磁阀断电，关闭吸气通道，活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气管。
图 4.15 EVAP 控制系统
1.油箱盖 2.油箱 3.单向阀 4.排气管 5.电磁阀 6.节气门 7.进气管 8.真空室 9.真空控制阀 10.定量排放孔 11.活性炭罐
图 4.16 韩国现代轿车 EVAP 系统
3．EVAP 控制系统的检修
（ 1）一般维护。在使用中，应经常检查各连接管路有无破损或漏气，必要时更换连接软管；检查活性炭罐壳体有无裂纹、底部进气滤芯是否脏污，必要时更换炭罐或滤芯；一般汽车每行驶
20000km，应更换活性炭罐底部的进气滤芯。
（ 2）真空控制阀的检查。如图 4.17 所示，从活性炭罐上拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约 5kPa 真空度时，从活性炭罐侧孔吹入空气应畅通；不施加真空度时，
吹入空气则不通。若不符合上述要求，应更换真空控制阀。
（ 3）电磁阀的检查。发动机不工作时，拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若给电磁阀接通蓄电池电压，
真空度应释放；拆开电磁阀线束连接器，测量电磁阀两端子之间电阻应为 36~44Ω。若不符合上述要求，应更换控制电磁阀。
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图 4.17 真空控制阀的检查
4.2.2 废气再循环（EGR）控制系统
1．EGR控制系统的功能
NO
X
是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的 NO
X
量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的 NO
X
量越多。
EGR 控制系统的功能是将适量的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸内的最高温度，以减少 NO
X
的排放量。此外，为保证发动机正常工作和性能不受过多影响，必须根据发动机工况的变化，控制废气再循环量。
目前采用 ECU 控制的 EGR 系统主要有两种类型：开环控制 EGR 系统和闭环控制 EGR 系统。
2．开环控制 EGR系统
开环控制 EGR 系统（日产公爵 3.0E 轿车）如图 4.18 所示，主要由 EGR 阀和 EGR 电磁阀等组
图 4.18 开环控制 EGR 系统
1.EGR 电磁阀 2.节气门 3.EGR阀 4.水温传感器 5.曲轴位置传感器 6,ECU 7.起动信号
成。 EGR 阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。 EGR 电磁阀安装在通向 EGR
阀的真空通道中,ECU 根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动信号等控制电磁阀的通电或断电。 ECU 不给 EGR 电磁阀通电时，控制 EGR 阀的真空通道接通,EGR 阀开启，进行废气再循
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环； ECU 给 EGR 电磁阀通电时，控制 EGR 阀的真空通道被切断,EGR 阀关闭，停止废气再循环。
发动机工作时,ECU 给 EGR 电磁阀通电停止废气再循环的工况有：起动工况（起动开关信号）,
怠速工况（节气门位置传感器怠速触点闭合信号）,暖机工况（冷却液温度信号）,转速低于 900r/min
或高于 3200r/min（转速信号） 。除上述以外的其它工况,ECU 均不给电磁阀通电，进行废气再循环。
废气再循环量取决于 EGR 阀的开度，而 EGR 阀的开度直接由真空度控制。由于真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。随发动机转速和负荷（节气门开度）的增大，真空管口处的真空度增加，
EGR 阀的开度增大； 随发动机转速和负荷减小,EGR 阀开度也减小。 发动机工作进行废气再循环时，
废气再循环量的多少可用废气再循环率（ EGR 率）来表示,EGR 率是指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率，即,
EGR 率 =［ EGR 量 /（进气量 +EGR 量） ］× 100%
有些发动机的 EGR 控制系统中,EGR 电磁阀采用占空比控制型电磁阀,ECU 通过占空比控制电磁阀的开度，调节作用在 EGR 阀上的真空度，控制 EGR 阀的开度，以实现对废气再循环量的控制。在此系统中，通向 EGR 阀的真空管口一般设在节气门之后。
在不采用 ECU 控制的 EGR 系统中，通向 EGR 阀的真空管路一般有两个控制阀共同控制。一个是双金属开关阀，根据冷却液温度控制真空通道的通断；另一个是膜片式真空控制阀，根据负荷变化（进气管真空度和排气压力变化）控制真空通道通断。当冷却液温度和负荷达到一定值进行废气再循环时，与采用普通电磁阀控制的 EGR 系统一样,EGR 阀的开度直接由真空度控制，即废气再循环量取决于真空管口处的真空度。
3．闭环控制 EGR系统
在开环控制 EGR 系统中,ECU 根据各传感器信号确定发动机工况，并按其内存的 EGR 率与转速、负荷的对应关系进行控制，而对其控制的结果不能进行检测。采用闭环控制 EGR 系统，检测实际的 EGR 率或 EGR 阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。
用 EGR 阀开度作为反馈信号的闭环控制 EGR 系统如图 4.19 所示。与采用占空比控制型电磁阀的开环控制 EGR 系统相比，只是在 EGR 阀上增设了一个 EGR 阀开度传感器。闭环控制 EGR 系统工作时,ECU 可根据 EGR 阀开度传感器的反馈信号修正电磁阀的开度，使 EGR 率保持在最佳值。
EGR 阀开度传感器为电位计式，其工作原理与电位计式节气门位置传感器类似。 EGR 阀开度传感器与 ECU 之间有三条连接线路，分别为电源线、搭铁线和信号线,ECU 通过电源线给传感器提供 5V 的标准参考电压，传感器将 EGR 阀开启高度变化转换为电信号经信号线输送给 ECU。
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图 4.19 用 EGR 阀开度反馈控制的 EGR 系统
用 EGR 率作为反馈信号的闭环控制 EGR 系统中,ECU 根据 EGR 率传感器信号对 EGR 电磁阀实行反馈控制，其控制原理如图 4.20 所示。 EGR 率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经 EGR 电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度（氧浓度随 EGR 率的增加而降低）,并转换成电信号输送给 ECU,ECU 根据此反馈信号修正
EGR 电磁阀的开度，使 EGR 率保持在最佳值。
4．EGR控制系统的检修
（ 1）一般检查。在冷机起动后，立即拆下 EGR 阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管口应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时按上述方法检查，其结果应与冷机时相同；发动机在正常工作温度下，若将转速提高到 2500r/min 左右，折瘪真空软管后并从
EGR 阀上拆下软管，发动机转速应有明显提高（因中断废气再循环） 。若不符合上述要求，说明 EGR
系统工作不正常，应查明故障原因，予以排除。
图 4.20 用 EGR 率反馈控制的 EGR 系统
（ 2） EGR 电磁阀的检查。在冷态下测量电磁阀电阻，一般应为 33~39Ω；如图 4.21 所示，电磁阀不通电时，从通向进气管侧的接头吹入空气应畅通，从通向大气侧的滤网处吹入空气应不通。
当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁
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阀。
图 4.21 EGR 电磁阀的检查
1.通大气滤网 2.进气管侧软管接头 3.EGR阀侧软管接头
（ 3） EGR 阀的检查。如图 4.22 所示，用手动真空泵给 EGR 阀膜片上方施加约 15kPa 的真空度时,EGR 阀应能开启；不施加真空度时,EGR 阀应能完全关闭。若不符合上述要求，应更换 EGR
阀。
图 4.22 EGR 阀的检查
4.2.3 三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统
1．TWC的功能
三元催化转化器安装在排气管中部，其功能是利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。
2．TWC的构造
三元催化转化器一般为整体不可拆卸式。日本丰田凌志 LS400 轿车三元催化转换装置如图 4.23
所示，该车型装 V 型发动机，左右排气管上各装一个 TWC。目前,TWC 内装用的三元催化剂一般为铂（或钯）与铑贵重金属的混合物。
根据催化剂载体的结构特点,TWC 可分为颗粒型和蜂巢型两种类型，前者将催化剂沉积在颗粒
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状氧化铝载体表面，后者将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝载体表面，氧化铝表面有形状复杂的表层，
可增大催化剂与废气的实际接触面积。
图 4.23 三元催化转换装置
3．影响 TWC转换效率的因素
发动机排出的废气流经 TWC 时,三元催化剂不仅可使废气中的 HC 和 CO 有害气体进一步氧化，
生成无害气体 CO
2
和 H
2
O，并能促使废气中的 NO
x
与 CO 反应生成无害的 CO
2
和 N
2
气体。 TWC 将有害气体转变成无害气体的效率受诸多因素的影响，其中影响最大的是混合气的浓度和排气温度。
TWC 的转换效率与混合气浓度的关系如图 4.24 所示，只有在标准的理论空燃比 14.7 附近，对废气中三种有害气体（ HC,CO,NO
x
）的转换效率均比较高。在发动机工作中，为将实际空燃比精确控制在标准的理论空燃比附近，在装用三元催化转换装置的汽车上，一般都装有氧传感器检测废气中的氧浓度，氧传感器信号输送给 ECU 后，用来对空燃比进行反馈控制，即电控燃油喷射系统的闭环控制。
图 4.24 TWC 的转换效率与混合气浓度的关系
电控燃油喷射系统的闭环控制原理如图 4.25 所示。在电控燃油喷射开环控制系统中,ECU 只是根据转速信号、进气量信号、冷却液温度信号等确定喷油量，以控制空燃比，但并不对实际控制的空燃比是否精确进行检测。在闭环控制系统中，氧传感器安装在 TWC 与发动机之间的排气管或排气歧管上,将检测到的废气中氧浓度信号输送给 ECU,ECU 根据此信号对喷油器的喷油量进行修正，
使实际的空燃比更接近理论空燃比。
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图 4.25 EFI 系统的闭环控制原理
在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（ EFI）系统并不是在所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开环控制方式。此外，氧传感器温度在 300℃以下、氧传感器或其电路发生故障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭环控制，由 ECU 根据相关输入信号确定。
此外，发动机的排气温度过高（ 815℃以上）时,TWC 的转换效率将明显下降。有些三元催化转换装置中装有排气温度报警装置，当报警装置发出报警信号时，应停机熄火，查明排气温度过高的原因，予以排除。在使用中，排气温度过高一般是由于发动机长时间在大负荷下工作或因故障而燃烧不完全所致。
4．氧传感器
氧传感器可分为氧化锆（ ZrO
2
）式和氧化钛（ TiO
2
）式两种类型。
（ 1）氧化锆氧传感器。氧化锆氧传感器的构造及其输出特性如图 4.26 所示，该传感器的基本元件是氧化锆管，氧化锆管固定在带有安装螺纹的固定套内，在氧化锆管的内、外表面均覆盖着一薄层铂作为电极，传感器内侧通大气，外侧直接与排气管中的废气接触。在氧化锆管外表面的铂层上，
还覆盖着一层多孔的陶瓷涂层，并加有带槽口的防护套管，用来防止废气对铂电极产生腐蚀；在传感器的线束连接器端有金属护套，其上设有小孔，以便使氧化锆管内侧通大气。
氧化锆氧传感器实质是一个化学电池，又称氧浓度差电池。在 300℃以上的高温时，若氧化锆管内、外表面接触的气体中氧的浓度有很大差别，在氧化锆管内、外表面的两个铂电极之间将会产生电动势。发动机工作时，由于氧化锆管内表面接触的大气中氧浓度是固定的，而与外表面接触的废气中氧浓度是随空燃比变化的，所以将氧化锆管内、外表面两个电极间产生的电动势输送给 ECU，
即可作为判断实际空燃比的依据。当混合气过稀时，排出的废气中氧含量高，传感器内、外侧氧浓度差小，两电极间产生的电压很低（接近 0V） ；反之，混合气过浓时，排出的废气中氧含量低，传
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感器内、外侧氧浓度差大，两电极间产生的电压高（接近 1V） 。在理论空燃比附近，氧传感器输出的电压信号有一突变。
图 4.26 氧化锆氧传感器及其输出特性
a）结构 b）输出特性
1.法兰 2.铂电极 3.氧化锆管 4.铂电极 5.加热器 6.涂层 7.废气 8.套管 9.大气
由于氧化锆只能在 300℃以上的高温时才能正常工作，为保证发动机在进气量少、排气温度低时也能正常工作，有的氧传感器内装有加热器，加热器也由发动机 ECU 控制。不带加热器的氧传感器称为普通型氧传感器，带加热器的氧传感器称为热型氧传感器。
（ 2）氧化钛氧传感器。此种氧传感器是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的半导体材料氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻值变化的原理工作的，
它是一种电阻型气敏传感器。
氧化钛氧传感器的结构如图 4.27 所示，主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中的氧浓度较低时，二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即可转换成电压信号输送给 ECU，用来确定实际的空燃比。
图 4.27 氧化钛氧传感器
1.二氧化钛元件 2.金属外壳 3.陶瓷绝缘体 4.接线端子 5.陶瓷元件 6.导线 7.金属保护套
（ 3）氧传感器控制电路。如图 4.28 所示为日本丰田凌志 LS400 轿车氧传感器控制电路，该车装有两个加热型主氧传感器和两个普通型副氧传感器,发动机 ECU 控制主氧传感器加热线圈的搭铁回路,4 个氧传感器信号分别由各自的端子向 ECU 提供反馈信号，以便对空燃比进行闭环控制。
在闭环控制过程中，当实际的空燃比小于理论空燃比（混合气浓）时，氧传感器向 ECU 输入高
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电压信号（ 0.75~0.90V）,此时 ECU 将减少喷油量，使实际空燃比增大；当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出信号电压突变下降至 0.1V 左右，此时 ECU 将增加喷油量，使实际空燃比减小；
如此反复,ECU 根据氧传感器信号不断调节喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近，保证三元催化转换装置以较高的转换效率工作。
5．TWC及氧传感器的检修
（ 1）使用注意事项。装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车，禁止使用含铅汽油，防止催化剂“铅中毒”而失效；三元催化转化器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸，容易导致转换器中的催化剂截体损坏；装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶 80000km 应更换转换器芯体。
装用颗粒型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值时，应全部更换。
图 4.28 氧传感器控制电路
（ 2）加热型氧传感器加热器的检查。对加热型氧传感器，测量其加热器线圈电阻，如：丰田凌志 LS400 轿车氧传感器加热器线圈，在 20℃时阻值应为 5.1~6.3Ω。若不符合规定，应更换氧传感器。
（ 3）氧传感器信号检查。连接好氧传感器线束连接器，使发动机以较高转速运转，直到氧传感器工作温度达到 300℃以上时再维持怠速运转。然后反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出信号电压，加速时应输出高电压信号（ 0.75~0.90V）,减速时应输出低电压信号（ 0.10~0.40V） 。若不符合上述要求，应更换氧传感器。
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4.2.4 二次空气供给系统
1．二次空气供给系统的功能
二次空气供给系统的功能是：在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的 CO 和 HC
进一步氧化，从而降低 CO 和 HC 的排放量，同时加快三元催化转化器的升温。
2．二次空气供给系统的组成与工作原理
电控二次空气供给系统（韩国现代轿车）如图 4.29 所示。二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由 ECU 通过电磁阀控制。装在二次空气控制阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。
图 4.29 二次空气供给系统
点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电,ECU 控制电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气。 ECU 给电磁阀通电，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，进气管真空度将膜片阀吸起，排气管内的脉动真空即可吸开舌簧阀，使二次空气进入排气管。有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气管。在下列情况下 ECU 不给二次空气电磁阀通电,
（ 1）电控燃油喷射系统进入闭环控制。
（ 2）冷却液温度超过规定范围。
（ 3）发动机转速和负荷超过规定值。
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（ 4） ECU 发现有故障。
3．二次空气供给系统的检修
（ 1）发动机低温起动后，拆下空气滤清器盖，应能听到舌簧阀发出的“嗡、嗡”声。
（ 2）从空气滤清器上拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，应符合下列要求：发动机温度在 18℃ ~63℃范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在 63℃以上，起动后 70s 内应有真空吸力，起动 70s 后应无真空吸力；发动机转速从 4000r/min 急减速时，应有真空吸力。
（ 3）拆下二次空气控制阀，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加 20kPa 真空度，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅；若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换。用手动真空泵从真空管接头施加 20kPa 真空度，从排气管接头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧阀密封不良，应更换。
（ 4）二次空气电磁阀的检查。测量电磁阀电阻，一般应为 36~44Ω；拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管一端软管接头吹入空气应不通，从通大气一端的滤网处吹入空气应畅通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。
4.3 进气与增压控制系统
4.3.1 动力阀控制系统
动力阀控制系统的功能是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。在进气量较少的低速、小负荷工况，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，增大进气流惯性以提高发动机的充气效率；此外，随进气流速提高也可增加气缸内的涡流强度，有利于低速小负荷工况下的燃烧和热效率的提高，从而改善发动机的低速性能。而在进气量较多的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，不仅可以减小进气阻力，对由于进气流速过高而导致的燃烧室内气流扰动也可起到抑制作用，有助于改善发动机的高速性能。此系统在日本本田 ACCORD 等部分轿车发动机上采用。
ECU 控制的动力阀控制系统如图 4.30 所示。 控制进气道空气流通截面大小的动力阀安装在进气管上，动力阀的开闭由膜片真空气室控制,ECU 根据各传感器信号通过真空电磁阀（ VSV 阀）控制真空罐与真空气室的真空通道。发动机小负荷运转时，进气量较少,ECU 断开真空电磁阀搭铁回路，
真空罐中的真空度不能进入膜片真空气室，动力阀处于关闭位置，进气通道变小。当发动机大负荷
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运转时，进气量较多,ECU 接通真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空度经真空电磁阀进入膜片真空气室，动力阀开启，进气通道变大。动力阀控制系统的主要控制信号有发动机转速、温度、空气流量等信号。
图 4.30 动力阀控制系统
1.真空罐 2.真空电磁阀 3.ECU 4.膜片真空气室 5.动力阀 6.单向阀
在维修时，主要应检查：真空罐、真空气室和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无断路或短路，真空电磁阀电阻值是否符合标准。视情维修或更换损坏的元件。
4.3.2 谐波增压控制系统（ACIS）
发动机工作中，进气管内的气体经进气门高速流入气缸，当进气门关闭时，由于气体流动惯性使进气门附近的气体受到压缩而压力增高；当气体惯性过后，进气门附近被压缩的气体膨胀而流向进气相反的方向，压力下降；膨胀的气体流动到进气管口时又被反射回来，这样在进气管内即产生了压力波。在部分电控燃油喷射发动机上，即利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。
发动机工作时，从进气门关闭到下一次开启的间隔时间取决于发动机的转速，而进气管内的压力波反射回到进气门处所需的时间取决于压力波传播路线的长度。进气管较长时，压力波传播距离长，发动机低速性能较好；进气管较短时，压力波传播距离短，发动机高速性能较好。如果进气管的长度可以改变，则可兼顾发动机低速和高速时的性能要求，但发动机进气管的长度一般是不能改变的，其长度一般都是按最大扭矩对应的转速区域（低速区域）设计。
谐波增压进气系统的功能就是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率，改善发动机性能。谐波增压进气系统工作原理如图 4.31 所示。在进气管中部增设了进气控制阀和大容量的进气室，当发动机转速较低时，同一气缸的进气门关闭与开启间隔的时间较长，
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此时进气控制阀关闭，使进气管内压力波的传递距离为进气门到空气滤清的距离，这一距离较长，
压力波反射回到进气门附近所需时间也较长；当发动机处于高速区域运转时，此时进气控制阀开启，
由于大容量进气室的影响，使进气管内压力波传递距离缩短为进气门到进气室之间的距离，与同一气缸的进气门关闭与开启间隔的时间较短相适应,从而使发动机在高速时得到较好的进气增压效果。
图 4.31 ACIS 系统工作原理
1.喷油器 2.进气道 3.空气滤清器 4.进气室 5.涡流控制气门 6.进气控制阀 7.节气门 8.真空驱动器
谐波增压进气系统控制原理如图 4.32 所示,ECU 根据发动机转速信号控制真空电磁阀的开闭，
高速时真空电磁阀开启，真空罐内的真空进入真空驱动器的膜片气室，真空驱动器驱动进气控制阀开启。反之，低速时电磁真空开关阀关闭，真空罐内的真空不能进入真空驱动器的膜片气室，进气控制阀处于关闭状态。
图 4.32 谐波进气增压系统控制原理
1.进气控制阀 2.真空驱动器 3.真空电磁阀 4.ECU 5.转速信号 6.真空罐 7.节气门
谐波增压系统控制电路如图 4.33 所示，主继电器触点闭合后，通过端子,3”给真空电磁阀供电，
ECU 通过,ACIS”端子控制真空电磁阀的搭铁回路。维修时，检查真空电磁阀的电阻，正常应为
38.5~44.5Ω（皇冠 3.0 轿车） 。
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4.3.3 可变配气相位控制系统（VTEC）
1．对配气相位的要求
配气相位是指用曲轴转角来表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，主要包括进气门提前开启角、进气门迟后关闭角、排气门提前开启角、排气门迟后关闭角等。在发动机工作时，配气相位直接影响进排气过程进行的好坏，对发动机动力性、经济性有很大影响。即使同一台发动机，转速变化时，由于进气和排气时的气流惯性不同，为使发动机工作时进气更充分、排气更干净，应随转速的提高适当增大进、排气门的提前开启角和迟后关闭角。
图 4.33 谐波进气增压控制电路
目前，汽车发动机一般都是根据性能的要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，在装配时，对正配气正时标记，即可保证已确定的配气相位，且在发动机使用中，已确定的配气相位是不能改变的。自然发动机性能只有在某一常用转速下最好，而在其它转速下工作时，发动机的性能相对较差。为解决上述问题，在有些汽车发动机上采用了可变配气相位控制机构。
过去，在汽车发动机上曾采用过各种可变配气相位控制机构，但大都是根据发动机转速的变化，
将凸轮轴转过一定的角度，使配气相位提前或推后，这种控制机构只能改变配气相位的一项内容，
即：凸轮轴若沿工作方向转过一定角度使配气相位提前，则气门提前开启角增大，而迟后关闭角减小；反之，则气门提前开启角减小，迟后关闭角增大。这种可变配气相位控制机构，对提高发动机性能并不理想，所以没有得到广泛应用。日本本田公司生产的汽车发动机上，配备了更先进的 VTEC
（ Variable Valve Life Timing ﹠ Valve Electronic Control）可变配气正时（相位）及气门升程电子控制系统。
2．VTEC机构的组成
VTEC 机构的组成如图 4.34 所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。
每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇
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臂，在主、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，
次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。
正时片的功用是：正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠回位弹簧使正时片插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。
进气摇臂总成如图 4.35 所示，在三个摇臂靠近气门的一端均设有油缸孔，油缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道连通，
ECU 通过电磁阀控制油道的通、断。
图 4.34 VTEC 机构的组成
1.正时片 2.中间摇臂 3.次摇臂 4.同步活塞 B 5.同步活塞 A 6.正时活塞 7.进气门 8.主摇臂 9.凸轮轴
VTEC 配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。
3．VTEC机构工作原理
可变配气相位控制系统的功能是：根据发动机转速、负荷等变化来控制 VTEC 机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。
发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞 A 回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞 B 停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图 4.36 所示。此时，主凸轮通过主
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摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用） ；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。
图 4.35 进气摇臂总成
1.同步活塞 B 2.同步活塞 A 3.弹簧 4.正时活塞 5.主摇臂 6.中间摇臂 7.次摇臂
图 4.36 VTEC 机构低速工作状态
1.主凸轮 2.次凸轮 3.次摇臂 4.阻挡活塞 5.同步活塞 A 6.正时活塞 7.主摇臂 8.同步活塞 B
当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，电脑向 VTEC 电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图 4.37 所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启和迟后关闭角度均增大。
图 4.37 VTEC 机构高速工作状态
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1.中间凸轮 2.中间摇臂
当发动机转速下降到设定值时，电脑切断 VTEC 电磁阀电流，正时活塞一侧的油压降低，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下回位，三摇臂又彼此分离而独立工作。
4．VTEC系统电路
VTEC 控制系统电路如图 4.38 所示。发动机控制 ECU 根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制 VTEC 电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监控系统工作。
图 4.38 VTEC 控制系统
5．VTEC系统的检修
在维修时，拆下 VTEC 电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开 VTEC 电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。
发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。用专用堵塞堵住油道减压孔，拆下油压检查孔处的密封螺栓，通入压力为 400kPa 的压缩空气，用手推动正时片端部使其向上移动 2~3mm，当转动曲轴使气缸内活塞处于压缩上止点位置，三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动；当停止输入压缩空气压力时，再推动正时片使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解检查摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂。
在使用中，本田车系若有故障码 21（故障码调取方法在第六章介绍）,说明 VTEC 电磁阀或其电路有故障，应按以下进行检查,
（ 1）清除故障码，并重新起动发动机，必要时进行路试，再次调取故障码，若不再有故障码
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21，说明 VTEC 机构存在间歇性故障，应检查 VTEC 电磁阀连接线路是否连接不良。
（ 2） 关闭点火开关,拆开 VTEC 电磁阀线束连接器,测量电磁阀线圈电阻 （ 1 号端子与搭铁间）,
如图 4.39 所示。标准电阻应为 14~30Ω，否则应更换电磁阀。
图 4.39 VTEC 电磁阀的检查
（ 3） 若电磁阀电阻符合标准,检查 VTEC 电磁阀与电脑之间的连接线路是否有断路或断路故障。
（ 4）若上述检查均正常，接好 VTEC 电磁阀线束连接器，拆下电磁阀上的 M10 螺栓，将专用接头和压力表连接到电磁阀上。然后起动发动机，当达到正常工作温度后（冷却风扇转动）,检查发动机转速分别为 1000r/min,2000r/min 和 4000r/min 时的机油压力，若机油压力均高于 49kPa，则说明电磁阀不能开启，必要时应更换电磁阀。
若上述检查机油压力均低于 49kPa，则关闭点火开关，拆开 VTEC 电磁阀插头，用蓄电池直接给电磁阀通电。然后起动发动机，测量转速为 3000r/min 时的机油压力。机油压力应达到 250kPa 以上，否则说明机油泵工作不良或润滑系统有泄漏。
（ 5）用换件法检查电脑是否有故障，必要时更换电脑。
4.3.4 增压控制系统
采用增压技术提高进气压力，是提高发动机动力性和经济性的重要措施之一，尤其对在高原地区使用的车辆，更有意义。但汽油发动机的进气压力过高，容易产生爆震。在采用增压技术的发动机上，增压控制系统的功能是：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力的目的。
根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为废气涡轮增压和动力增压两种基本类型。前者利用发动机排出的废气能量驱动增压装置工作，而后者则是利用发动机输出动力或电源驱动增压装置工作，目前一般采用废气涡轮增压。
废气涡轮增压控制系统如图 4.40 所示。控制废气流动路线的切换阀受驱动气室的控制，在涡轮增压器出口与驱动气室之间的压力空气通道中装有受 ECU 控制的释压电磁阀,释压电磁阀控制进入驱动气室的气体压力。当 ECU 检测到的进气压力在 0.098MPa 以下时，受 ECU 控制的释压电磁阀的搭铁回路断开，释压电磁阀关闭。此时由涡轮增压器出口引入的压力空气，经释压阀进入驱动气室，
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克服气室弹簧的压力推动切换阀将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。当 ECU 检测到的进气压力高于 0.098MPa 时,ECU 将释压电磁阀搭铁回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动气室的压力空气被切断，在气室弹簧弹力作用下，驱动切换阀，
关闭进入涡轮室的通道，同时将排气旁通口打开，废气不经涡轮室而直接排出，增压器停止工作，
进气压力将下降，直至进气压力降到规定的压力时,ECU 又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作。
图 4.40 废气涡轮增压控制系统
1.切换阀 2.驱动气室 3.空气冷却器 4.空气滤清器 5.ECU 6.释压电磁阀
在有些增压控制系统中，通过控制增压器的转速来控制增压压力，如图 4.41 所示。切换阀驱动气室工作时可改变切换阀的开度，喷嘴环驱动气室工作时可改变增压器喷嘴环的角度，两个驱动气室的空气通道都装有受 ECU 控制的电磁阀。 ECU 根据发动机的运行工况（加速、爆燃、冷却液温度、进气量等信号）,确定增压压力的目标值，并通过进气管压力传感器来检测发动机的实际增压压力值。 ECU 根据实际增压压力与目标值的差值，控制输送给电磁阀的脉冲信号占空比，调节电磁阀的开度，控制进入驱动气室的空气压力，改变增压器喷嘴环的角度和切换阀的开度，从而控制废气涡轮增压器的转速，使实际增压压力符合发动机所需要的目标增压压力。
图 4.41 废气涡轮增压器转速控制系统
1-爆震传感器 2-切换阀控制电磁阀 3-ECU 4-进气管绝对压力传感器 5-空气流量计 6-喷嘴环控制电磁阀 7-喷嘴环驱动气室 8-切换阀驱动气室
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3.4 电动燃油泵的控制
电控汽油喷射发动机喷油器的燃油是由电动燃油泵提供的，对电动燃油泵的工作应进行控制。
装有 EFI 系统的发动机，只有在发动机起动和发动机运转时油泵才工作。即使点火开关接通，
发动机没有转动，油泵也不工作。有的发动机为了控制泵油量，还根据发动机的负荷和转速等情况，
对燃油泵的转速进行控制。
4.4.1 燃油泵开关继电器的控制
电动燃油泵的控制，是指对燃油泵电路断开继电器的控制；继电器触点闭合，燃油泵通电工作：
继电器触点断开，燃油泵停止工作。 D 型和 L 型 EFI 系统的燃油泵控制电路不同，现分述如下,
1．D 型 EFI系统燃油泵开关继电器的控制
D 型 EEI 系统燃油泵开关控制电路如图 4.42 所示。
当发动机起动时，点火开关的起动 (STA)端接通，继电器线圈 L
2
通电，继电器触点闭合，燃油泵通电工作。与此同时，发动机转动，发动机转速信号 (Ne)输入 ECU,ECU 内三极管 VT 导通，继电器线圈 L
1
通电。因此，只要发动机运转，继电器触点总是闭合的。 ECU 通过发动机的转速信号，
检测发动机的运转状态。如果发动机停止转动，三极管 VT 截止，继电器线圈 L
1
断电，其触点断开，
燃油泵即停止工作。
图 4.42 D 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路
2．L型 EFI系统燃油泵开关控制电路
L 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路如图 4.43 所示。在 L 型 EEI 系统中，燃油泵开关装
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图 4.43 L 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路
在空气流量计内。起动发动机时、点火开关的起动 (STA)端接通，燃油泵开关继电器 (图中为电路断开继电器 )的线圈 L 通电，当继电器触点闭合时，燃油泵通电工作。发动机转动，吸入发动机的空气流经翼片式空气流量计，空气流量计的冀片转动，使空气流量计内的燃油泵开关接通，继电器的线圈 L 接通。因此，只要发动机工作，继电器总是闭合的。即使起动端 (STA)断开，其继电器触点仍呈接通状态。
当发动机停止运转时，空气流量计内的燃油泵开关断开，继电器线圈 L 断电断开，燃油泵停止工作。
3．晶体管型 EFI 电动燃油泵的电路控制
如图 4.44 所示为晶体管燃油泵的控制电路，该晶体管继电器工作原理为：晶体管 T
1
为控制信
图 4.44 晶体管型燃油泵控制电路
号输入级,T
2
为激励级,T
3
为输出驱动级。当点火开关旋至工作档时，正 12V 电源电压加到 T
3
发射极，同时又经 R
7
,R
6
和 R
4
,R
3
分别加到 T
2
和 T
1
集电极。 C
2
经 R
4
和 R
5
被充电，充电流在 R
5
上产生的压降为 T
2
提供正向偏置使其导通，从而驱动油泵工作，给燃油系供油。由于 C
2
容量较大，
- 35 -
所以充电过程可维持 3～ 5s，充电结束后,T
2
,T
3
截止油泵停止转动。但油泵工作这几秒钟就足以使系统建立一定燃油压力供起动发动机用。当点火开关继续位于启动档时，发动机旋转，点火系统开始工作．由点火线圈负端输出的脉冲信号经 R
1
,C
1
送到 T
1
基极触发 T
1
工作。由 T
1
输出的信号被
T
2
放大从而激励 T
3
,T
3
驱动油泵电机工作，虽然触发 T
1
基极的是脉冲信号，但由于触发频率较高，
再加上 C
2
的平滑滤波作用和燃油泵电机的惯性，所以油泵还是连续旋转的。
4.4.2 燃油泵转速的控制
发动机在低速或中小负荷下工作时，需要的供油量相对较小，此时燃油泵低速运转。而发动机在高转速或大负荷下工作时，需要的供油量较大，此时燃油泵高速运转，以增加油泵的泵油量。一般燃油泵转速控制分低速和高速两级。目前常见的燃油泵控制方式有如下几种,
1．电阻器式
电阻器式油泵转速控制电路如图 4.45 所示。在燃油泵控制电路中，增设一个电阻器 (降
压电阻 )和油泵控制继电器 (或叫电阻器旁路继电器 )。 发动机工作时,ECU 根据发动机的转速和负荷，
对油泵控制继电器进行控制，油泵控制继电器则控制电阻器是否串联入油泵电路中，当电阻器串联入油泵电路中时，施加于油泵电机上的电压降低，油泵转速变低；当电阻器没有串联入油泵电路中时，则作用于油泵电机上的电压升高，油泵高速运转。
图 4.45 电阻式油泵转速控制电路
发动机在低速、中小负荷工况下工作时，油泵控制继电器的触点 B 闭合，电阻器串入油泵电路中，油泵低速运转。当发动机处于高速、大负荷工况运转时,ECU 输出信号，切断油泵控制继电器的电阻器电路，使触点 A 闭合。油泵直接与电源相通，油泵高速运转。
2．专设控制油泵用 ECU式
- 36 -
如图 4.46 所示，专设一个电子控制单元 ECU，控制燃油泵工作。油泵 ECU 对燃油泵转
图 4.46 专设控制油泵的 ECU 控制电路
速的控制，也是通过控制施加到燃油泵电机上的不同电压来实现的。发动机起动或在高转速、大负荷工况下运转时，发动机 ECU 向油泵 ECU 的 F
P
端输入一个高电位信号，此时油泵 ECU 的 F
P
端向燃油泵电机供应较高的电压 (相当于蓄电池电压 )，使燃油泵高速运转。当发动机起动后，在怠速或小负荷工况下运行时，发动机 ECU 向油泵 ECU 的 F
P
端输入一个低压电位信号，此时由 ECU 的 F
P
端向油泵电机供应低于蓄电池的电压，约 9V，使燃油泵低速运转。
当发动机的转速低于最低转速 (120r／ min)时，油泵 ECU 断开油泵电路，使油泵停止工作，即使此时点火开关处于接通状态，油泵也不工作。
图中发动机 ECU 与油泵 ECU 间的 DI 电路，是油泵 ECU 的故障诊断信号线路。
4.4..3 燃油泵的就车检查
（ 1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到 12V 电源上，如：丰田车系诊断座上有电源端子,+B”,将其与燃油泵测试端子,FP”跨接即可。也可以拆开电动燃油泵的线束连接器，直接用蓄电池给燃油泵通电。
（ 2）将点火开关转至,ON”位置，但不要起动发动机。
（ 3）拧开油箱盖应能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。
（ 4）若听不到燃油泵工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。
（ 5）若有燃油泵不工作故障，但按上述方法检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和保险丝有无断路。
电控燃油喷射系统的电动燃油泵，通常在点火开关关闭 10s 以上再打开时（不起动发动机）,或
- 37 -
关闭点火开关使发动机熄火时，都会提前或延长工作 2~3s。若燃油泵及其电路无故障，在此情况下，
在油箱处仔细听察，均能听到电动燃油泵工作的声音。
3.5 安全保险功能与备用系统
4.5.1 安全保险功能
当任何一个传感器，执行器出现故障时，如果 ECU 仍继续以通常的方式控制发动机，就可能使发动机或其他部件也出现故障。为了避免出现这种情况,ECU 具有安全保险功能，即可以依靠存储器内的数据使控制系统继续工作或停机。当发动机继续工作时，系统进入故障运行状态。
下面介绍有关电路出现故障时的情况及安全保险功能的作用。
1．冷却液温度传感器(THW)、进气温度传感器(THA)信号电路故障
当冷却液温度传感器或进气温度传感器信号电路发生开路或短路故障时,ECU 将检测到低于 -50
℃或高于 139℃的温度信号,这将引起空燃比过小或过大 (混合气过浓或过稀 )。 导致发动机转速不稳、
工作粗暴。此时，安全保险功能将自动采用正常运转 (标准值 )。通常按发动机冷却液温度 80℃、进气温度 20℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。
2．点火确认信号故障
如果点火系统中产生故障造成不能点火,ECU 检测不到由点火控制器返回的点火认定信号。此时,ECU 安全保险功能立即停止燃油喷射，以防止大量燃油进入气缸而不能点火工作。
3．节气门位置传感器(线性型)信号电路故障
当线性型节气门位置传感器产生断路或短路故障时,ECU 将检测节气门全开或完全关闭状态信号。此时安全保险功能将采用正常运转 (标准值 )。通常按节气门开度为 0o或 25o值控制发动机工作。
4．爆震传感器（KNK)信号或爆震控制系统故障
当爆震传感器信号电路开路或短路，或 ECU 内爆震控制系统出现故障，无论是否产生爆震，点火提前角控制将无法由爆震系统控制执行，这将导致发动机损坏，此时安全保险功能将点火提前角固定在一适当值。
5．曲轴位置传感器(G1 和 G2)信号电路故障
- 38 -
由于 G 信号用于识别气缸和确定曲轴基准角，当出现开路或短路时，发动机无法控制，将造成发动机不能起动或失速。如果仍能收到 G
l
或 G
2
信号，则曲轴基准角还能由保留的 G 信号判别。
6．空气流量计信号电路故障
如果空气流量计信号电路中出现开路或短路故障，就不能检测进气量，也无法计算基本喷油时间，将引起发动机失速或不能起动。安全保险功能将由起动信号和怠速触点接触情况确定的固定值
(标准值 )控制喷射时间和点火正时，保证发动机能够运转，但性能下降。
7．进气歧管压力传感器(PIM)信号电路故障
当进气歧管压力传感器信号电路出现开路或短路故障时，也不能计算基本喷油时间，将导致发动机不能起动或失速。安全保险功能将进入备用状态或采用标准值保证发动机运转。
4.5.2 备用系统功能
当 ECU 内微处理器发生故障时，备用系统将接通备用集成电路 (IC)，用固定的信号控制发动机进入强制运转，以便驾驶员能将车辆开到修理厂检修。备用系统只能维持基本功能。但不能保证正常运行性能。
1．备用系统的使用条件
当遇到下列情况之一时,ECU 接至备用系统工作状态
(1)当微处理器停止输出点火正时控制信号 (IGt)时；
(2)当进气歧管压力传感信号电路出现开路或短路 (只适于 D 型 EFI 系统 )时。
2．备用系统电路
图 4.47 备用系统原理图
表 4.2 日产车系应急备用系统设定的固定数值
- 39 -
备用系统电路如图 4.47 所示，当备用系统使用条件之一得到满足时，备用系统用一固定值控制喷油时间和点火提前角保持发动机继续运转。 备用集成电路 (IC)根据起动信号 (STA)和怠速触点 (IDL)
状态选择设定的数值，不同发动机其数值各异。表 4.2 所示是日本日产车系某发动机应急备用系统设定的固定数值。
ECU 发生故障时 ECU 收不到 G
1
和 G
2
信号
起动 怠速 非怠速 起动 怠速 非怠速
喷油时间 12.0ms 2.3ms 4.1ms 1.0ms 与进气量成正比
喷油频率 2次 /每循环 1次 /65.3ms 1 次 /69.9ms 1 次 /30ms
点火提前角 10° 10° 20° 1次 /50ms 1 次 /23ms 1 次 /5ms
闭合时间 5.12ms 5.12ms 5.12ms 3ms 4ms 3ms
启用备用系统工作时,“检查发动机“灯 (CHECK ENGING)亮。在条件 (1)时，没有故障码输出；
在条件 (2)时．有故障码输出。
小结
本章主要介绍了发动机怠速控制系统、发动机排放控制系统、进气与增压控制系统、电动燃油泵的控制和安全保险功能与备用系统。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负荷，由 ECU
自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。发动机怠速控制系统的类型包括节气门直动式怠速控制器、步进电机型怠速控制阀、旋转电磁阀型怠速控制阀、占空比控制电磁阀型怠速控制阀、开关型怠速控制阀；发动机排放控制系统主要包括汽油蒸汽排放（ EVAP）控制系统、
废气再循环（ EGR）控制系统、三元催化转化器（ TWC）与空燃比反馈控制系统以及二次空气供给系统；进气与增压控制系统主要包括动力阀控制系统、谐波增压控制系统（ ACIS）,可变配气相位控制系统（ VTEC） ；电动燃油泵的控制内容主要包括燃油泵开关继电器控制类型、燃油泵转速的控制、燃油泵的就车检查方法等；还介绍了安全保险功能与备用系统功能。
习题
4．1 在现代的汽车上装用了排放控制系统都有哪些？
4．2 简述氧传感器信号的检测方法？
4．3 二次空气供给系统的功能？
- 40 -
4．4 在进行巡航控制时，系统的主要功能包括哪些？
4．5 电控节气门系统的控制功能有哪些？
4．6 简述应急备用系统工作原理？
4．7 步进电动机型怠速控制阀的控制内容？
4．8 谐波增压控制系统中压力波是如何产生的？
4．9 增压系统的功能是什么？
4．10 述说废气涡轮增压控制系统的工作原理？
4．11 述说氧化锆氧传器的工作原理？
4．12 冷却风扇控制系统的功能？
4．13 以冷却水传感器无为例说明自诊断系统工作原理？
4．14 简述失效保护系统的功能?
4．15 什么是废气再循环？
4．16 涡轮增压的含义是什么？
4．17 巡航控制系统的优点是什么？
4．18 催化转换器一般使用或维修中要注意哪些方面？
4．19 一般发动机控制模块使碳罐控制电磁阀通电应考虑到哪些条件？
4．20 汽油泵的控制方式有哪些？简述图 4.47 所示燃油泵控制电路工作过程。
第 4 章目录
第4章目录,.......................................................................................................................................................- 1 -
第 4 章 辅助控制,.............................................................................................................................................- 2 -
4.1 怠速控制系统,.....................................................................................................................................,- 2 -
4.1.1 怠速控制系统的功能与组成,.....................................................................................................- 2 -
4.1.2 节气门直动式怠速控制器,.........................................................................................................- 4 -
4.1.3 步进电机型怠速控制阀,.............................................................................................................- 4 -
4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀,.........................................................................................................- 8 -
4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀,............................................................................................- 10 -
4.1.6 开关型怠速控制阀,..................................................................................................................,- 11 -
4.2 发动机的排放控制系统,...................................................................................................................,- 12 -
4.2.1 汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统,..............................................................................................- 13 -
4.2.2 废气再循环（EGR）控制系统,....................................................................................................- 15 -
4.2.3 三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统,....................................................................- 18 -
4.2.4 二次空气供给系统,.....................................................................................................................- 23 -
4.3 进气与增压控制系统,.......................................................................................................................,- 24 -
4.3.1 动力阀控制系统,.........................................................................................................................- 24 -
4.3.2 谐波增压控制系统（ACIS）,......................................................................................................- 25 -
4.3.3 可变配气相位控制系统（VTEC）,..............................................................................................- 27 -
3.4 电动燃油泵的控制,.............................................................................................................................,- 33 -
4.4.1 燃油泵开关继电器的控制,..........................................................................................................- 33 -
4.4.2 燃油泵转速的控制,......................................................................................................................- 35 -
4.4..3 燃油泵的就车检查,....................................................................................................................- 36 -
3.5 安全保险功能与备用系统,.................................................................................................................,- 37 -
4.5.1 安全保险功能,..............................................................................................................................- 37 -
4.5.2 备用系统功能,..............................................................................................................................- 38 -
小结,.................................................................................................................................................................- 39 -
习题,.................................................................................................................................................................- 39 -
- 2 -
第 4 章 辅助控制
☆ 知识点
1．怠速控制系统；发动机的排放控制系统；进气与增压控制系统；
2．电动燃油泵的控制；安全保险功能与备用系统。
★ 要求
掌握,
1．汽车发动机怠速控制系统、发动机的排放控制系统、进气与增压控制系统等的基本结构、工作原理。
2．电动燃油泵的控制类型、工作原理和就车检查方法。
了解,
1．安全保险和备用系统的功能及工作原理。
4.1 怠速控制系统
4.1.1 怠速控制系统的功能与组成
1．怠速控制系统的功能
怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。
在汽车使用中，发动机怠速运转的时间约占 30%，怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。怠速转速过高，燃油消耗增加，但怠速转速过低，又会增加排放污染。此外，怠速转速过低，
发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器挂入档位、动力转向时，由于运行条件较差或负载增加，容易导致发动机运转不稳甚至熄火。
在传统的化油器式发动机上，一般由人工调整怠速转速，发动机工作中，不能根据运行工况和负载的变化适时调整怠速转速。虽然有些设有机械装置控制发动机的怠速转速，但其结构比较复杂，
且工作稳定性也较差。随着电控技术在汽车上的广泛应用，怠速控制（ ISC）已成为发动机集中控制系统的基本控制内容之一。怠速控制目的是在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。
在除怠速以外的其它工况下，驾驶员可通过油门踏板控制节气门的开度，从而改变发动机的进气量，以调节发动机的转速和输出功率。而在油门踏板完全松开的怠速工况下，驾驶员则无法控制
- 3 -
发动机进气量。电控汽油喷射式发动机在怠速工况时，空气通过节气门缝隙或旁通空气道进入发动机，并由空气流量计（或进气管绝对压力传感器）对进气量进行检测，电控燃油喷射系统（ EFI）则根据各传感器信号控制喷油量，保证发动机的怠速运转。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负荷，由 ECU 自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
2．怠速控制系统的组成
怠速控制系统主要由传感器,ECU 和执行元件三部分组成，如图 4.1 所示。传感器的功用是检测发动机的运行工况和负载设备的工作状况,ECU 则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转的目标转速，并与实际转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。
在怠速以外的其它工况下，若系统对发动机实施怠速控制，会与驾驶员通过油门踏板对进气量的调节发生干涉。因此，在怠速控制系统中,ECU 需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。
图 4.1 怠速控制系统的组成
1.冷却液温度信号 2.A/C开关信号 3.空档位置开关信号 4.转速信号 5.节气门位置信号 6.车速信号 7.执行元件
3．怠速控制的方法
怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。在发动机集中控制系统中，控制怠速进气量的方法可分为两种基本类型：节气门直动式和旁通空气式。如图 4.2 所示，节气门直动式通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。
目前应用比较广泛的是旁通空气式怠速控制系统。按执行元件的类型不同，旁通空气式怠速控制系统又分为步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制电磁阀型、开关型等。
怠速控制的方法及执行元件的类型因车型而异，目前应用较多的是步进电动机控制的旁通空气式怠速控制系统。不同车型的怠速控制系统，其控制内容也不完全相同，控制内容通常包括：起动控制、暖机控制（快怠速控制）,负荷变化控制、反馈控制和学习控制等。
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图 4.2 怠速进气量控制方法
a）节气门直动式 b）旁通空气式
1.节气门 2.进气管 3.节气门操纵臂 4.执行元件 5.怠速空气道
4.1.2 节气门直动式怠速控制器
节气门直动式怠速控制器的结构如图 4.3 所示，主要由直流电机、减速齿轮机构、丝杠
图 4.3 节气门直动式怠速控制器
1.节气门操纵臂 2.怠速控制器 3.节气门体 4.喷油器 5.燃油压力调节器 6.节气门 7.防转六角孔 8.弹簧 9.直流电机 10,11,13.
齿轮 12.传动轴 14.丝杠
机构和传动轴等组成。直流电机可正转也可反转，当直流电机通电转动时，经减速齿轮机构减速增扭后，再由丝杠机构将其旋转运动转换为传动轴的直线运动。传动轴顶靠在节气门最小开度限制器上，发动机怠速运转时,ECU 根据各传感器的信号，控制直流电机的正反转和转动量，以改变节气门最小开度限制器的位置，从而控制节气门的最小开度，实现对怠速进气量进行控制的目的。
节气门直动式怠速控制器的结构比较简单，但采用齿轮减速机构后，会导致执行速度变慢，动态响应性差，控制器的外形尺寸也比较大，所以目前除部分单点喷射系统外，一般不采用此种怠速控制系统。
4.1.3 步进电机型怠速控制阀
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1．控制阀的结构与工作原理
步进电机型怠速控制阀的结构如图 4.4 所示。步进电机由转子和定子构成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为阀杆的直线运动，控制阀与阀杆制成一体。步进电机型怠速控制阀安装在节气门体上，控制阀伸入到设在怠速空气道内的阀座处，发动机怠速运转时,ECU 根据各传感器的信号，
控制步进电机的正反转和转动量，以调节控制阀与阀座之间的间隙，从而改变怠速空气道的流通截面，控制发动机怠速工况下的空气供给量。
步进电机的结构如图 4.5 所示，主要由用永久磁铁制成有 16 个（ 8 对）磁极的转子和两
个定子铁芯组成。每个定子都由两个带 16 个爪极的铁芯交错装配在一起，两个定子上分别绕有 1、
3 相和 2,4 相两组线圈，每个定子上两线圈的绕制方向相反。 ECU 控制步进电机工作时，给线圈输送的是脉冲电压,4 个线圈的通电顺序（相位）不同，步进电机的转动方向就不同，当按一定顺序输入一定数量的脉冲时，步进电机就向某一方向转过一定的角度，步进电机的转动量取决于输入脉冲的数量。因此,ECU 通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲数量的控制，即可改变步进电机型怠速控制阀的位置（即开度）,从而控制怠速空气量。由于给步进电机每输入一定量的脉冲只转过一定的角度，其转动是不连续的，所以称为步进电机。
步进电机型怠速控制阀电路（日本丰田皇冠 3.0 轿车）如图 4.6 所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电压经主继电器到达怠速控制阀的 B1 和 B2 端子,ECU 的 +B 和 +B1 端子,B1 端子向步进电机的 1,3 相两个线圈供电,B2 端子向 2,4 相两个线圈供电。 4 个线圈的分别通过端子 S1,S2,S3
和 S4 与 ECU 端子 ISC1,ISC2,ISC3 和 ISC4 相连,ECU 控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制图 4.4 步进电机型怠速控制阀
1.控制阀 2.前轴承 3.后轴承 4.密封圈
5.丝杠机构 6.线束连接器 7.定子 8.转子
图 4.5 步进电机的结构
1,2.线圈 3.爪极 4,6.定子 5.转子
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阀的工作。
图 4.6 步进电机型怠速控制阀电路
图 4.7 步进电机工作原理
a）输入脉冲 b）工作过程
步进电机的工作原理如图 4.7 所示。当 ECU 控制使步进电机的线圈按 1-2-3-4 顺序依次搭铁时，
定子磁场顺时针转动（图 b 向右）,由于与转子磁场间的相互作用（同性相斥，异性相吸）,使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。
转子每转一步与定子错开一个爪极的位置，由于定子有 32 个爪极（上、下两个铁芯各 16 个）,所以步进电机每转一步为 1/32 圈（约 11°转角）,步进电机的工作范围为 0~125 个步进级。
2．控制阀的检修
在检修步进电机型怠速控制阀时，一般需进行以下检查,
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧分别测量 B1 和 B2 端子（参照图 4.6）与搭铁之间的电压，均应为蓄电池电压（ 9~14V）,否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）发动机起动后再熄火时,2~3s 内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声，否则应进一步检查怠速控制阀、控制电路及 ECU。
（ 3）拆开怠速控制阀线束连接器，在控制阀侧分别测量端子（参照图 4.6） B1 与 S1,S3,B2
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与 S2,S4 之间的电阻，阻值均应为 10~30Ω，否则应更换怠速控制阀。
（ 4）如图 4.8 所示，拆下怠速控制阀后，将蓄电池正极接至 B1 和 B2 端子，负极按顺序依次接通 S1— S2— S3— S4 端子时，随步进电机的旋转，控制阀应向外伸出；蓄电池负极按相反顺序依次接通 S4— S3— S2— S1 时，则控制阀应向内缩回。若工作情况不符合上述要求，应更换怠速控制阀。
图 4.8 步进电机型怠速控制阀工作情况检查
在检修步进电机型怠速控制阀时应注意,
（ 1）不要用手推或拉控制阀，以免损坏丝杠机构的螺纹。
（ 2）不要将控制阀浸泡在任何清洗液中，以免损坏步进电机。
（ 3）安装时，检查密封圈不应有任何损伤，并在密封圈上涂少量润滑油。
3．控制阀的控制内容
步进电机控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容如下,
（ 1）起动初始位置的设定。为了改善发动机的起动性能，关闭点火开关使发动机熄火后,ECU
的 M－ REL 端子（见图 4.6）向主继电器线圈供电延续约 2~3s，在这段时间内，蓄电池继续给 ECU
和步进电机供电,ECU 使怠速控制阀回到起动初始（全开）位置。待步进电动机回到起动初始位置后，主继电器线圈断电，蓄电池停止给 ECU 和步进电机供电，怠速控制阀保持全开不变，为下次起动作好准备。
（ 2）起动控制。发动机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，在起动期间经怠速空气道可供给最大的空气量，有利于发动机起动。但怠速控制阀如果始终保持在全开位置，发动机起动后的怠速转速就会过高，所以在起动期间,ECU 根据冷却液温度的高低控制步进电机，调节控制阀的开度，使之达到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小，控制特性（步进电机的步数与冷却液温度的关系曲线）存储在 ECU 内。
（ 3）暖机控制。暖机控制又称快怠速控制，在暖机过程中,ECU 根据冷却液温度信号控制怠速控制阀开度，随着温度上升，怠速控制阀开度逐渐减小。当冷却液温度达到 70℃时，暖机控制过程结束。
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（ 4）怠速稳定控制。在怠速运转时,ECU 将接收到的转速信号与确定的目标转速进行比较，
其差值超过一定值（一般为 20r／ min）时,ECU 将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。怠速稳定控制又称反馈控制。
（ 5）怠速预测控制。发动机在怠速运转时，如变速器档位、动力转向、空调工作状态的变化都将使发动机的转速发生可以预见的变化。为了避免发动机怠速转速波动或熄火，在发动机负荷出现变化时，不待发动机转速变化,ECU 就会根据各负载设备开关信号（如 A/C 开关等）,通过步进电机提前调节怠速控制阀的开度。
（ 6）电器负载增多时的怠速控制。在怠速运转时，如使用的电器负载增大到一定程度，蓄电池电压就会降低。为了保证电控系统正常的供电电压,ECU 根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，
提高发动机的怠速转速，以提高发电机的输出功率。
（ 7）学习控制。在发动机使用过程中，由于磨损等原因会导致怠速控制阀的性能发生改变，怠速控制阀的位置相同时，但实际的怠速转速会与设定的目标转速略有不同。在这种情况下,ECU 在利用反馈控制使怠速转速回归到目标值的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在 ROM 存储器中，以便在此后的怠速控制过程中使用。
4.1.4 旋转电磁阀型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
旋转电磁阀型怠速控制阀的结构如图 4.9 所示。控制阀安装在阀轴的中部，阀轴的一端装有圆柱形永久磁铁，永久磁铁对应的圆周位置上装有位置相对的两个线圈。由 ECU 控制两个线圈的通电或断电，改变两个线圈产生的磁场强度，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，即可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速空气量的控制。
图 4.9 旋转电磁阀型怠速控制阀
a）结构图 b）位置图 c）原理图
1.控制阀 2.双金属片 3.冷却水腔 4.阀体 5,7.线圈 6.永久磁铁 8.阀轴 9.怠速空气口 10.固定销 11.挡块 12.阀轴限位杆
双金属片制成卷簧形，外端用固定销固定在阀体上，内端与阀轴端部的挡块相连接。阀轴上的
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限位杆穿过挡块的凹槽，使阀轴只能在挡块凹槽限定的范围内摆动。流过阀体水腔的冷却液温度变化时，双金属片变形，带动挡块转动，从而改变阀轴转动的两个极限位置，以控制怠速控制阀的最大开度和最小开度。此装置主要起保护作用，可防止怠速控制系统电路出现故障时，发动机转速过高或过低，只要怠速控制系统工作正常，阀轴上的限位杆不与挡块的凹槽两侧接触。
ECU 控制旋转电磁阀型怠速控制阀工作时，控制阀的开度是通过控制两个线圈的平均通电时间
（占空比）来实现的。占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比，如图 4.10 所示。通电周期一般是固定的，所以占空比增大，即是延长通电时间。当占空比为 50％时，两线圈的平均通电时间相等，两者产生的磁场强度相同，电磁力相互抵消，阀轴不发生偏转。当占空比大于 50％，两个线圈的平均通电时间一个增加，而另一个减小，两者产生的磁场强度也不同，所以使阀轴偏转一定角度，控制阀开启怠速空气口。占空比越大，两个线圈产生的磁场强度相差越多，控制阀开度越大。
因此,ECU 通过控制脉冲信号的占空比即可改变控制阀开度，从而控制怠速时的空气量。控制阀从全闭位置到全开位置之间,旋转角度限定在 90°以内,ECU 控制的占空比调整范围约为 18％ ~82％。
图 4.10 占空比
2．控制阀的检修
旋转电磁阀型怠速控制阀电路（日本丰田 PREVIA 轿车）如图 4.11 所示，在维修时，一般进行如下检查,
图 4.11 旋转电磁阀型怠速控制阀电路
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧测量电源端子（ +B）与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压（ 9~14V）,否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空档位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接
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线短接故障诊断座上的 TE1 与 E1 端子，发动机转速应保持在 1000~1200r/min,5s 后转速下降约
200r/min。若不符合上述要求，应进一步检查检查怠速控制阀电路,ECU 和怠速控制阀。
（ 3）拆开怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（ +B）与两侧端子
（ ISC1 和 ISC2）之间的电阻，正常应为 18.8~22.8Ω，否则应更换怠速控制阀。
3．控制阀的控制内容
旋转电磁阀控制旁通空气式怠速控制系统的控制内容主要包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制，具体内容与步进电机控制旁通空气式怠速控制系统基本相同，在此不再重述。
4.1.5 占空比控制电磁阀型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
占空比控制电磁阀型怠速控制阀的结构如图 4.12 所示，主要由控制阀、阀杆、线圈和弹簧等组成。控制阀与阀杆制成一体，当线圈通电时，线圈产生的电磁力将阀杆吸起，使控制阀打开。控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同,ECU 也是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制磁场强度，以调节控制阀的开度，从而实现对怠速空气量的控制。
图 4.12 占空比控制电磁阀型怠速控制阀
1,5.弹簧 2.线圈 3.阀杆 4.控制阀 6.阀体
2．控制阀的检修
占空比控制电磁阀型怠速控制阀电路（日本本田轿车）如图 4.13 所示。在使用中，主要应进行以下检查,
（ 1）拆开怠速控制阀线束连接器，将点火开关转至,ON”但不起动发动机，在线束侧测量电
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源端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压，否则说明怠速控制阀电源电路有故障。
（ 2）拆开怠速控制阀上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间的电阻，正常应为 10~15Ω，否则应更换怠速控制阀。
图 4.13 占空比控制电磁阀型怠速控制阀电路
3．控制阀的控制内容
占空比控制电磁阀型怠速控制系统的控制内容同样也包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、
怠速预测控制和学习控制。但由于占空比控制电磁阀型怠速控制阀控制的旁通空气量少，在采用此种控制阀的怠速控制系统中，仍需要快怠速控制阀辅助控制发动机暖机过程的空气供给量。
快怠速控制阀的结构和原理参见燃油喷射系统的控制一章的内容。
4.1.6 开关型怠速控制阀
1．控制阀的结构与工作原理
开关型怠速控制阀的结构如图 4.14 所示，主要由线圈和控制阀组成。其工作原理与占空比控制型电磁阀类似。不同的是开关型怠速控制阀工作时,ECU 只对阀内线圈通电或断电两种状态进行控制，电磁线圈通电时，控制阀开启，线圈断电则控制阀关闭。开关型怠速控制阀也只有开或关两个位置。
2．控制阀的检修
开关型怠速控制阀的检修与占空比控制电磁阀型怠速控制阀基本相同，不再重述。
3．控制阀的控制内容
由于开关型怠速控制阀只有开或关两个位置，所以发动机工作时,ECU 根据发动机的工作状况对控制阀线圈只进行通、断电控制，其控制条件如表 4.1 所示。在满足所列条件之一时，控制阀即开或关。
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图 4.14 开关型怠速控制阀
1.线圈 2.控制阀
表 4.1 开关型怠速控制阀控制条件
线圈状态 控制阀状态 控制条件
发动机起动工作时或刚刚起动后
怠速触点闭合，且发动机转速下降到规定转速以下时
怠速触点闭合，且变速档位从空档换到其它行驶档位后的几秒钟内
打开灯开关
通电 开启
打开后窗去雾器开关
发动机起动后，怠速运转超过预定时间
怠速触点 IDL 闭合，空调离合器分离，发动机转速超过预定值
怠速触点 IDL 闭合，空调离合器分离，变速器从空档换到其它行驶档一定时间后
关闭灯开关
断电 关闭
关闭后窗去雾开关
此外，与占空比控制电磁阀型怠速控制阀相比，开关型怠速控制阀控制的旁通空气量更少，所以在采用此种控制阀的怠速控制系统中，也需要快怠速控制阀辅助控制发动机暖机过程的空气供给量。
4.2 发动机的排放控制系统
随着汽车工业的发展，汽车的保有量不断增加，汽车排放污染对人类环境的危害已成为一种严重的社会公害。汽车的排放污染主要来源于发动机排出的废气（约占 65%以上）,曲轴箱窜气（约占
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20%）和燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占 10~20%）,汽油机的主要排放污染物是一氧化碳
（ CO）,碳氢化合物（ HC）和氮氧化合物（ NO
X
）,柴油机的主要排放污染物是 HC,NO
X
和碳烟。
针对汽车污染源和各种污染物的产生机理，近年来，在现代汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括：曲轴箱强制通风（ PCV）系统、汽油蒸汽排放（ EVAP）控制系统、废气再循环（ EGR）系统、三元催化转换（ TWC）系统、二次空气供给系统和热空气供给系统等。随着电控技术的发展，在高级轿车上，部分排放控制系统（如 EVAP 系统,EGR 系统,TWC 系统、二次空气供给系统）也采用了 ECU 控制。
4.2.1 汽油蒸汽排放（EVAP）控制系统
1．EVAP 控制系统的功能
EVAP 控制系统的功能是收集汽油箱和浮子室（化油器式汽油机）内蒸发的汽油蒸汽，并将汽油蒸汽导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染。同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量。
2．EVAP 控制系统的组成与工作原理
EVAP 控制系统是为防止汽油箱内的汽油蒸汽排入大气产生污染而设置的,在装有 EVAP 控制系统的汽车上，汽油箱盖上只有空气阀，而不设蒸汽放出阀。 EVAP 控制系统如图 4.15 所示。活性炭罐与油箱之间设有排气管和单向阀，汽油箱内的汽油蒸汽超过一定压力时，顶开单向阀经排气管进入活性炭罐，活性炭罐内的活性炭将燃油蒸汽吸附在炭罐内。发动机工作时，活性炭罐内的汽油蒸汽经定量排放孔、吸气管被吸入进气管。活性炭罐的上端设有一个真空控制阀，真空控制阀为一膜片阀，膜片上方为真空室，控制阀用来控制定量排放孔的开闭。真空控制阀与进气管之间的真空管路中设有受 ECU 控制的电磁阀,用以调节真空控制阀上方真空室的真空度,改变真空控制阀的开度，
从而控制吸入进气管的汽油蒸汽量。为防止活性炭罐内的燃油蒸汽被吸入进气管后使混合气变浓，
活性炭罐下方设有进气滤芯并与大气相通，使部分清洁空气与活性炭罐内的燃油蒸汽一起被吸入进气管。
有些发动机（如韩国大宇轿车等）上的 EVAP 系统不采用 ECU 控制，即真空控制阀与进气管之间的真空管路中不装受 ECU 控制的电磁阀，真空控制阀的开度直接由真空度控制，真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。发动机转速一定时，随发动机负荷（节气门开度）的增大，真空管口处的真空度增加，真空控制阀的开度增大；随发动机负荷减小，真空控制阀开度也减小。
在部分电控 EVAP 系统中，活性炭罐上不设真空控制阀，而是将受 ECU 控制的电磁阀直接装在
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活性炭罐与进气管之间的吸气管中。如图 4.16 所示为韩国现代轿车装用的电控 EVAP 系统，电脑根据节气门位置传感器、冷却液温度传感器和进气温度传感器信号控制电磁阀通电或断电，电磁阀控制活性炭罐与进气管之间的吸气通道。发动机怠速（进气量较少）或温度较低时，电脑使电磁阀断电，关闭吸气通道，活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气管。
图 4.15 EVAP 控制系统
1.油箱盖 2.油箱 3.单向阀 4.排气管 5.电磁阀 6.节气门 7.进气管 8.真空室 9.真空控制阀 10.定量排放孔 11.活性炭罐
图 4.16 韩国现代轿车 EVAP 系统
3．EVAP 控制系统的检修
（ 1）一般维护。在使用中，应经常检查各连接管路有无破损或漏气，必要时更换连接软管；检查活性炭罐壳体有无裂纹、底部进气滤芯是否脏污，必要时更换炭罐或滤芯；一般汽车每行驶
20000km，应更换活性炭罐底部的进气滤芯。
（ 2）真空控制阀的检查。如图 4.17 所示，从活性炭罐上拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约 5kPa 真空度时，从活性炭罐侧孔吹入空气应畅通；不施加真空度时，
吹入空气则不通。若不符合上述要求，应更换真空控制阀。
（ 3）电磁阀的检查。发动机不工作时，拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加一定真空度，电磁阀不通电时应能保持真空度，若给电磁阀接通蓄电池电压，
真空度应释放；拆开电磁阀线束连接器，测量电磁阀两端子之间电阻应为 36~44Ω。若不符合上述要求，应更换控制电磁阀。
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图 4.17 真空控制阀的检查
4.2.2 废气再循环（EGR）控制系统
1．EGR控制系统的功能
NO
X
是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的 NO
X
量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最高温度越高，排出的 NO
X
量越多。
EGR 控制系统的功能是将适量的废气重新引入气缸参加燃烧，从而降低气缸内的最高温度，以减少 NO
X
的排放量。此外，为保证发动机正常工作和性能不受过多影响，必须根据发动机工况的变化，控制废气再循环量。
目前采用 ECU 控制的 EGR 系统主要有两种类型：开环控制 EGR 系统和闭环控制 EGR 系统。
2．开环控制 EGR系统
开环控制 EGR 系统（日产公爵 3.0E 轿车）如图 4.18 所示，主要由 EGR 阀和 EGR 电磁阀等组
图 4.18 开环控制 EGR 系统
1.EGR 电磁阀 2.节气门 3.EGR阀 4.水温传感器 5.曲轴位置传感器 6,ECU 7.起动信号
成。 EGR 阀安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量。 EGR 电磁阀安装在通向 EGR
阀的真空通道中,ECU 根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动信号等控制电磁阀的通电或断电。 ECU 不给 EGR 电磁阀通电时，控制 EGR 阀的真空通道接通,EGR 阀开启，进行废气再循
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环； ECU 给 EGR 电磁阀通电时，控制 EGR 阀的真空通道被切断,EGR 阀关闭，停止废气再循环。
发动机工作时,ECU 给 EGR 电磁阀通电停止废气再循环的工况有：起动工况（起动开关信号）,
怠速工况（节气门位置传感器怠速触点闭合信号）,暖机工况（冷却液温度信号）,转速低于 900r/min
或高于 3200r/min（转速信号） 。除上述以外的其它工况,ECU 均不给电磁阀通电，进行废气再循环。
废气再循环量取决于 EGR 阀的开度，而 EGR 阀的开度直接由真空度控制。由于真空管口设在靠近节气门全闭位置的上方。随发动机转速和负荷（节气门开度）的增大，真空管口处的真空度增加，
EGR 阀的开度增大； 随发动机转速和负荷减小,EGR 阀开度也减小。 发动机工作进行废气再循环时，
废气再循环量的多少可用废气再循环率（ EGR 率）来表示,EGR 率是指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率，即,
EGR 率 =［ EGR 量 /（进气量 +EGR 量） ］× 100%
有些发动机的 EGR 控制系统中,EGR 电磁阀采用占空比控制型电磁阀,ECU 通过占空比控制电磁阀的开度，调节作用在 EGR 阀上的真空度，控制 EGR 阀的开度，以实现对废气再循环量的控制。在此系统中，通向 EGR 阀的真空管口一般设在节气门之后。
在不采用 ECU 控制的 EGR 系统中，通向 EGR 阀的真空管路一般有两个控制阀共同控制。一个是双金属开关阀，根据冷却液温度控制真空通道的通断；另一个是膜片式真空控制阀，根据负荷变化（进气管真空度和排气压力变化）控制真空通道通断。当冷却液温度和负荷达到一定值进行废气再循环时，与采用普通电磁阀控制的 EGR 系统一样,EGR 阀的开度直接由真空度控制，即废气再循环量取决于真空管口处的真空度。
3．闭环控制 EGR系统
在开环控制 EGR 系统中,ECU 根据各传感器信号确定发动机工况，并按其内存的 EGR 率与转速、负荷的对应关系进行控制，而对其控制的结果不能进行检测。采用闭环控制 EGR 系统，检测实际的 EGR 率或 EGR 阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。
用 EGR 阀开度作为反馈信号的闭环控制 EGR 系统如图 4.19 所示。与采用占空比控制型电磁阀的开环控制 EGR 系统相比，只是在 EGR 阀上增设了一个 EGR 阀开度传感器。闭环控制 EGR 系统工作时,ECU 可根据 EGR 阀开度传感器的反馈信号修正电磁阀的开度，使 EGR 率保持在最佳值。
EGR 阀开度传感器为电位计式，其工作原理与电位计式节气门位置传感器类似。 EGR 阀开度传感器与 ECU 之间有三条连接线路，分别为电源线、搭铁线和信号线,ECU 通过电源线给传感器提供 5V 的标准参考电压，传感器将 EGR 阀开启高度变化转换为电信号经信号线输送给 ECU。
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图 4.19 用 EGR 阀开度反馈控制的 EGR 系统
用 EGR 率作为反馈信号的闭环控制 EGR 系统中,ECU 根据 EGR 率传感器信号对 EGR 电磁阀实行反馈控制，其控制原理如图 4.20 所示。 EGR 率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气经节气门进入稳压箱，参与再循环的废气经 EGR 电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度（氧浓度随 EGR 率的增加而降低）,并转换成电信号输送给 ECU,ECU 根据此反馈信号修正
EGR 电磁阀的开度，使 EGR 率保持在最佳值。
4．EGR控制系统的检修
（ 1）一般检查。在冷机起动后，立即拆下 EGR 阀上的真空软管，发动机转速应无变化，用手触试真空软管口应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时按上述方法检查，其结果应与冷机时相同；发动机在正常工作温度下，若将转速提高到 2500r/min 左右，折瘪真空软管后并从
EGR 阀上拆下软管，发动机转速应有明显提高（因中断废气再循环） 。若不符合上述要求，说明 EGR
系统工作不正常，应查明故障原因，予以排除。
图 4.20 用 EGR 率反馈控制的 EGR 系统
（ 2） EGR 电磁阀的检查。在冷态下测量电磁阀电阻，一般应为 33~39Ω；如图 4.21 所示，电磁阀不通电时，从通向进气管侧的接头吹入空气应畅通，从通向大气侧的滤网处吹入空气应不通。
当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁
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阀。
图 4.21 EGR 电磁阀的检查
1.通大气滤网 2.进气管侧软管接头 3.EGR阀侧软管接头
（ 3） EGR 阀的检查。如图 4.22 所示，用手动真空泵给 EGR 阀膜片上方施加约 15kPa 的真空度时,EGR 阀应能开启；不施加真空度时,EGR 阀应能完全关闭。若不符合上述要求，应更换 EGR
阀。
图 4.22 EGR 阀的检查
4.2.3 三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统
1．TWC的功能
三元催化转化器安装在排气管中部，其功能是利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。
2．TWC的构造
三元催化转化器一般为整体不可拆卸式。日本丰田凌志 LS400 轿车三元催化转换装置如图 4.23
所示，该车型装 V 型发动机，左右排气管上各装一个 TWC。目前,TWC 内装用的三元催化剂一般为铂（或钯）与铑贵重金属的混合物。
根据催化剂载体的结构特点,TWC 可分为颗粒型和蜂巢型两种类型，前者将催化剂沉积在颗粒
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状氧化铝载体表面，后者将催化剂沉积在蜂巢状氧化铝载体表面，氧化铝表面有形状复杂的表层，
可增大催化剂与废气的实际接触面积。
图 4.23 三元催化转换装置
3．影响 TWC转换效率的因素
发动机排出的废气流经 TWC 时,三元催化剂不仅可使废气中的 HC 和 CO 有害气体进一步氧化，
生成无害气体 CO
2
和 H
2
O，并能促使废气中的 NO
x
与 CO 反应生成无害的 CO
2
和 N
2
气体。 TWC 将有害气体转变成无害气体的效率受诸多因素的影响，其中影响最大的是混合气的浓度和排气温度。
TWC 的转换效率与混合气浓度的关系如图 4.24 所示，只有在标准的理论空燃比 14.7 附近，对废气中三种有害气体（ HC,CO,NO
x
）的转换效率均比较高。在发动机工作中，为将实际空燃比精确控制在标准的理论空燃比附近，在装用三元催化转换装置的汽车上，一般都装有氧传感器检测废气中的氧浓度，氧传感器信号输送给 ECU 后，用来对空燃比进行反馈控制，即电控燃油喷射系统的闭环控制。
图 4.24 TWC 的转换效率与混合气浓度的关系
电控燃油喷射系统的闭环控制原理如图 4.25 所示。在电控燃油喷射开环控制系统中,ECU 只是根据转速信号、进气量信号、冷却液温度信号等确定喷油量，以控制空燃比，但并不对实际控制的空燃比是否精确进行检测。在闭环控制系统中，氧传感器安装在 TWC 与发动机之间的排气管或排气歧管上,将检测到的废气中氧浓度信号输送给 ECU,ECU 根据此信号对喷油器的喷油量进行修正，
使实际的空燃比更接近理论空燃比。
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图 4.25 EFI 系统的闭环控制原理
在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（ EFI）系统并不是在所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开环控制方式。此外，氧传感器温度在 300℃以下、氧传感器或其电路发生故障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭环控制，由 ECU 根据相关输入信号确定。
此外，发动机的排气温度过高（ 815℃以上）时,TWC 的转换效率将明显下降。有些三元催化转换装置中装有排气温度报警装置，当报警装置发出报警信号时，应停机熄火，查明排气温度过高的原因，予以排除。在使用中，排气温度过高一般是由于发动机长时间在大负荷下工作或因故障而燃烧不完全所致。
4．氧传感器
氧传感器可分为氧化锆（ ZrO
2
）式和氧化钛（ TiO
2
）式两种类型。
（ 1）氧化锆氧传感器。氧化锆氧传感器的构造及其输出特性如图 4.26 所示，该传感器的基本元件是氧化锆管，氧化锆管固定在带有安装螺纹的固定套内，在氧化锆管的内、外表面均覆盖着一薄层铂作为电极，传感器内侧通大气，外侧直接与排气管中的废气接触。在氧化锆管外表面的铂层上，
还覆盖着一层多孔的陶瓷涂层，并加有带槽口的防护套管，用来防止废气对铂电极产生腐蚀；在传感器的线束连接器端有金属护套，其上设有小孔，以便使氧化锆管内侧通大气。
氧化锆氧传感器实质是一个化学电池，又称氧浓度差电池。在 300℃以上的高温时，若氧化锆管内、外表面接触的气体中氧的浓度有很大差别，在氧化锆管内、外表面的两个铂电极之间将会产生电动势。发动机工作时，由于氧化锆管内表面接触的大气中氧浓度是固定的，而与外表面接触的废气中氧浓度是随空燃比变化的，所以将氧化锆管内、外表面两个电极间产生的电动势输送给 ECU，
即可作为判断实际空燃比的依据。当混合气过稀时，排出的废气中氧含量高，传感器内、外侧氧浓度差小，两电极间产生的电压很低（接近 0V） ；反之，混合气过浓时，排出的废气中氧含量低，传
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感器内、外侧氧浓度差大，两电极间产生的电压高（接近 1V） 。在理论空燃比附近，氧传感器输出的电压信号有一突变。
图 4.26 氧化锆氧传感器及其输出特性
a）结构 b）输出特性
1.法兰 2.铂电极 3.氧化锆管 4.铂电极 5.加热器 6.涂层 7.废气 8.套管 9.大气
由于氧化锆只能在 300℃以上的高温时才能正常工作，为保证发动机在进气量少、排气温度低时也能正常工作，有的氧传感器内装有加热器，加热器也由发动机 ECU 控制。不带加热器的氧传感器称为普通型氧传感器，带加热器的氧传感器称为热型氧传感器。
（ 2）氧化钛氧传感器。此种氧传感器是利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的半导体材料氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，使晶格结构发生变化，从而导致电阻值变化的原理工作的，
它是一种电阻型气敏传感器。
氧化钛氧传感器的结构如图 4.27 所示，主要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等组成。当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中的氧浓度较低时，二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即可转换成电压信号输送给 ECU，用来确定实际的空燃比。
图 4.27 氧化钛氧传感器
1.二氧化钛元件 2.金属外壳 3.陶瓷绝缘体 4.接线端子 5.陶瓷元件 6.导线 7.金属保护套
（ 3）氧传感器控制电路。如图 4.28 所示为日本丰田凌志 LS400 轿车氧传感器控制电路，该车装有两个加热型主氧传感器和两个普通型副氧传感器,发动机 ECU 控制主氧传感器加热线圈的搭铁回路,4 个氧传感器信号分别由各自的端子向 ECU 提供反馈信号，以便对空燃比进行闭环控制。
在闭环控制过程中，当实际的空燃比小于理论空燃比（混合气浓）时，氧传感器向 ECU 输入高
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电压信号（ 0.75~0.90V）,此时 ECU 将减少喷油量，使实际空燃比增大；当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出信号电压突变下降至 0.1V 左右，此时 ECU 将增加喷油量，使实际空燃比减小；
如此反复,ECU 根据氧传感器信号不断调节喷油量，将实际空燃比控制在理论空燃比附近，保证三元催化转换装置以较高的转换效率工作。
5．TWC及氧传感器的检修
（ 1）使用注意事项。装有氧传感器和三元催化转换装置的汽车，禁止使用含铅汽油，防止催化剂“铅中毒”而失效；三元催化转化器固定不牢或汽车在不平路面上行驶时的颠簸，容易导致转换器中的催化剂截体损坏；装用蜂巢型转换器的汽车，一般汽车每行驶 80000km 应更换转换器芯体。
装用颗粒型转换器的汽车，其颗粒形催化剂的重量低于规定值时，应全部更换。
图 4.28 氧传感器控制电路
（ 2）加热型氧传感器加热器的检查。对加热型氧传感器，测量其加热器线圈电阻，如：丰田凌志 LS400 轿车氧传感器加热器线圈，在 20℃时阻值应为 5.1~6.3Ω。若不符合规定，应更换氧传感器。
（ 3）氧传感器信号检查。连接好氧传感器线束连接器，使发动机以较高转速运转，直到氧传感器工作温度达到 300℃以上时再维持怠速运转。然后反复踩动加速踏板，并测量氧传感器输出信号电压，加速时应输出高电压信号（ 0.75~0.90V）,减速时应输出低电压信号（ 0.10~0.40V） 。若不符合上述要求，应更换氧传感器。
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4.2.4 二次空气供给系统
1．二次空气供给系统的功能
二次空气供给系统的功能是：在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的 CO 和 HC
进一步氧化，从而降低 CO 和 HC 的排放量，同时加快三元催化转化器的升温。
2．二次空气供给系统的组成与工作原理
电控二次空气供给系统（韩国现代轿车）如图 4.29 所示。二次空气控制阀由舌簧阀和膜片阀组成，来自空气滤清器的二次空气进入排气管的通道受膜片阀控制，膜片阀的开闭用进气歧管的真空度驱动，其真空通道由 ECU 通过电磁阀控制。装在二次空气控制阀中的舌簧阀是一个单向阀，主要用来防止排气管中的废气倒流。
图 4.29 二次空气供给系统
点火开关接通后，蓄电池即向二次空气电磁阀供电,ECU 控制电磁阀搭铁回路。电磁阀不通电时，关闭通向膜片阀真空室的真空通道，膜片阀弹簧推动膜片下移，关闭二次空气供给通道，不允许向排气管内提供二次空气。 ECU 给电磁阀通电，电磁阀开启膜片阀真空室的真空通道，进气管真空度将膜片阀吸起，排气管内的脉动真空即可吸开舌簧阀，使二次空气进入排气管。有些发动机和二次空气供给系统，利用空气泵将新鲜空气强制送入排气管。在下列情况下 ECU 不给二次空气电磁阀通电,
（ 1）电控燃油喷射系统进入闭环控制。
（ 2）冷却液温度超过规定范围。
（ 3）发动机转速和负荷超过规定值。
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（ 4） ECU 发现有故障。
3．二次空气供给系统的检修
（ 1）发动机低温起动后，拆下空气滤清器盖，应能听到舌簧阀发出的“嗡、嗡”声。
（ 2）从空气滤清器上拆下二次空气供给软管，用手指盖住软管口检查，应符合下列要求：发动机温度在 18℃ ~63℃范围内怠速运转时，有真空吸力；发动机温度在 63℃以上，起动后 70s 内应有真空吸力，起动 70s 后应无真空吸力；发动机转速从 4000r/min 急减速时，应有真空吸力。
（ 3）拆下二次空气控制阀，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应不漏气；用手动真空泵从真空管接头施加 20kPa 真空度，从空气滤清器侧软管接头吹入空气应通畅；若不符合上述要求，说明膜片阀工作不良，应检修或更换。用手动真空泵从真空管接头施加 20kPa 真空度，从排气管接头吹入空气应不漏气，否则说明舌簧阀密封不良，应更换。
（ 4）二次空气电磁阀的检查。测量电磁阀电阻，一般应为 36~44Ω；拆开二次空气电磁阀上的软管，电磁阀不通电时，从进气管一端软管接头吹入空气应不通，从通大气一端的滤网处吹入空气应畅通。当给电磁阀接通蓄电池电源电压时，吹气通畅情况应与上述相反。若不符合上述要求，应更换电磁阀。
4.3 进气与增压控制系统
4.3.1 动力阀控制系统
动力阀控制系统的功能是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。在进气量较少的低速、小负荷工况，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，增大进气流惯性以提高发动机的充气效率；此外，随进气流速提高也可增加气缸内的涡流强度，有利于低速小负荷工况下的燃烧和热效率的提高，从而改善发动机的低速性能。而在进气量较多的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，不仅可以减小进气阻力，对由于进气流速过高而导致的燃烧室内气流扰动也可起到抑制作用，有助于改善发动机的高速性能。此系统在日本本田 ACCORD 等部分轿车发动机上采用。
ECU 控制的动力阀控制系统如图 4.30 所示。 控制进气道空气流通截面大小的动力阀安装在进气管上，动力阀的开闭由膜片真空气室控制,ECU 根据各传感器信号通过真空电磁阀（ VSV 阀）控制真空罐与真空气室的真空通道。发动机小负荷运转时，进气量较少,ECU 断开真空电磁阀搭铁回路，
真空罐中的真空度不能进入膜片真空气室，动力阀处于关闭位置，进气通道变小。当发动机大负荷
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运转时，进气量较多,ECU 接通真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空度经真空电磁阀进入膜片真空气室，动力阀开启，进气通道变大。动力阀控制系统的主要控制信号有发动机转速、温度、空气流量等信号。
图 4.30 动力阀控制系统
1.真空罐 2.真空电磁阀 3.ECU 4.膜片真空气室 5.动力阀 6.单向阀
在维修时，主要应检查：真空罐、真空气室和真空管路有无漏气，真空电磁阀电路有无断路或短路，真空电磁阀电阻值是否符合标准。视情维修或更换损坏的元件。
4.3.2 谐波增压控制系统（ACIS）
发动机工作中，进气管内的气体经进气门高速流入气缸，当进气门关闭时，由于气体流动惯性使进气门附近的气体受到压缩而压力增高；当气体惯性过后，进气门附近被压缩的气体膨胀而流向进气相反的方向，压力下降；膨胀的气体流动到进气管口时又被反射回来，这样在进气管内即产生了压力波。在部分电控燃油喷射发动机上，即利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。
发动机工作时，从进气门关闭到下一次开启的间隔时间取决于发动机的转速，而进气管内的压力波反射回到进气门处所需的时间取决于压力波传播路线的长度。进气管较长时，压力波传播距离长，发动机低速性能较好；进气管较短时，压力波传播距离短，发动机高速性能较好。如果进气管的长度可以改变，则可兼顾发动机低速和高速时的性能要求，但发动机进气管的长度一般是不能改变的，其长度一般都是按最大扭矩对应的转速区域（低速区域）设计。
谐波增压进气系统的功能就是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率，改善发动机性能。谐波增压进气系统工作原理如图 4.31 所示。在进气管中部增设了进气控制阀和大容量的进气室，当发动机转速较低时，同一气缸的进气门关闭与开启间隔的时间较长，
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此时进气控制阀关闭，使进气管内压力波的传递距离为进气门到空气滤清的距离，这一距离较长，
压力波反射回到进气门附近所需时间也较长；当发动机处于高速区域运转时，此时进气控制阀开启，
由于大容量进气室的影响，使进气管内压力波传递距离缩短为进气门到进气室之间的距离，与同一气缸的进气门关闭与开启间隔的时间较短相适应,从而使发动机在高速时得到较好的进气增压效果。
图 4.31 ACIS 系统工作原理
1.喷油器 2.进气道 3.空气滤清器 4.进气室 5.涡流控制气门 6.进气控制阀 7.节气门 8.真空驱动器
谐波增压进气系统控制原理如图 4.32 所示,ECU 根据发动机转速信号控制真空电磁阀的开闭，
高速时真空电磁阀开启，真空罐内的真空进入真空驱动器的膜片气室，真空驱动器驱动进气控制阀开启。反之，低速时电磁真空开关阀关闭，真空罐内的真空不能进入真空驱动器的膜片气室，进气控制阀处于关闭状态。
图 4.32 谐波进气增压系统控制原理
1.进气控制阀 2.真空驱动器 3.真空电磁阀 4.ECU 5.转速信号 6.真空罐 7.节气门
谐波增压系统控制电路如图 4.33 所示，主继电器触点闭合后，通过端子,3”给真空电磁阀供电，
ECU 通过,ACIS”端子控制真空电磁阀的搭铁回路。维修时，检查真空电磁阀的电阻，正常应为
38.5~44.5Ω（皇冠 3.0 轿车） 。
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4.3.3 可变配气相位控制系统（VTEC）
1．对配气相位的要求
配气相位是指用曲轴转角来表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，主要包括进气门提前开启角、进气门迟后关闭角、排气门提前开启角、排气门迟后关闭角等。在发动机工作时，配气相位直接影响进排气过程进行的好坏，对发动机动力性、经济性有很大影响。即使同一台发动机，转速变化时，由于进气和排气时的气流惯性不同，为使发动机工作时进气更充分、排气更干净，应随转速的提高适当增大进、排气门的提前开启角和迟后关闭角。
图 4.33 谐波进气增压控制电路
目前，汽车发动机一般都是根据性能的要求，通过试验来确定某一常用转速下较合适的配气相位，在装配时，对正配气正时标记，即可保证已确定的配气相位，且在发动机使用中，已确定的配气相位是不能改变的。自然发动机性能只有在某一常用转速下最好，而在其它转速下工作时，发动机的性能相对较差。为解决上述问题，在有些汽车发动机上采用了可变配气相位控制机构。
过去，在汽车发动机上曾采用过各种可变配气相位控制机构，但大都是根据发动机转速的变化，
将凸轮轴转过一定的角度，使配气相位提前或推后，这种控制机构只能改变配气相位的一项内容，
即：凸轮轴若沿工作方向转过一定角度使配气相位提前，则气门提前开启角增大，而迟后关闭角减小；反之，则气门提前开启角减小，迟后关闭角增大。这种可变配气相位控制机构，对提高发动机性能并不理想，所以没有得到广泛应用。日本本田公司生产的汽车发动机上，配备了更先进的 VTEC
（ Variable Valve Life Timing ﹠ Valve Electronic Control）可变配气正时（相位）及气门升程电子控制系统。
2．VTEC机构的组成
VTEC 机构的组成如图 4.34 所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。
每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇
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臂，在主、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，
次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。
正时片的功用是：正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠回位弹簧使正时片插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。
进气摇臂总成如图 4.35 所示，在三个摇臂靠近气门的一端均设有油缸孔，油缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道连通，
ECU 通过电磁阀控制油道的通、断。
图 4.34 VTEC 机构的组成
1.正时片 2.中间摇臂 3.次摇臂 4.同步活塞 B 5.同步活塞 A 6.正时活塞 7.进气门 8.主摇臂 9.凸轮轴
VTEC 配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。
3．VTEC机构工作原理
可变配气相位控制系统的功能是：根据发动机转速、负荷等变化来控制 VTEC 机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。
发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞 A 回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞 B 停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图 4.36 所示。此时，主凸轮通过主
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摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用） ；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。
图 4.35 进气摇臂总成
1.同步活塞 B 2.同步活塞 A 3.弹簧 4.正时活塞 5.主摇臂 6.中间摇臂 7.次摇臂
图 4.36 VTEC 机构低速工作状态
1.主凸轮 2.次凸轮 3.次摇臂 4.阻挡活塞 5.同步活塞 A 6.正时活塞 7.主摇臂 8.同步活塞 B
当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，电脑向 VTEC 电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图 4.37 所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启和迟后关闭角度均增大。
图 4.37 VTEC 机构高速工作状态
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1.中间凸轮 2.中间摇臂
当发动机转速下降到设定值时，电脑切断 VTEC 电磁阀电流，正时活塞一侧的油压降低，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下回位，三摇臂又彼此分离而独立工作。
4．VTEC系统电路
VTEC 控制系统电路如图 4.38 所示。发动机控制 ECU 根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制 VTEC 电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监控系统工作。
图 4.38 VTEC 控制系统
5．VTEC系统的检修
在维修时，拆下 VTEC 电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开 VTEC 电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。
发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。用专用堵塞堵住油道减压孔，拆下油压检查孔处的密封螺栓，通入压力为 400kPa 的压缩空气，用手推动正时片端部使其向上移动 2~3mm，当转动曲轴使气缸内活塞处于压缩上止点位置，三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动；当停止输入压缩空气压力时，再推动正时片使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解检查摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂。
在使用中，本田车系若有故障码 21（故障码调取方法在第六章介绍）,说明 VTEC 电磁阀或其电路有故障，应按以下进行检查,
（ 1）清除故障码，并重新起动发动机，必要时进行路试，再次调取故障码，若不再有故障码
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21，说明 VTEC 机构存在间歇性故障，应检查 VTEC 电磁阀连接线路是否连接不良。
（ 2） 关闭点火开关,拆开 VTEC 电磁阀线束连接器,测量电磁阀线圈电阻 （ 1 号端子与搭铁间）,
如图 4.39 所示。标准电阻应为 14~30Ω，否则应更换电磁阀。
图 4.39 VTEC 电磁阀的检查
（ 3） 若电磁阀电阻符合标准,检查 VTEC 电磁阀与电脑之间的连接线路是否有断路或断路故障。
（ 4）若上述检查均正常，接好 VTEC 电磁阀线束连接器，拆下电磁阀上的 M10 螺栓，将专用接头和压力表连接到电磁阀上。然后起动发动机，当达到正常工作温度后（冷却风扇转动）,检查发动机转速分别为 1000r/min,2000r/min 和 4000r/min 时的机油压力，若机油压力均高于 49kPa，则说明电磁阀不能开启，必要时应更换电磁阀。
若上述检查机油压力均低于 49kPa，则关闭点火开关，拆开 VTEC 电磁阀插头，用蓄电池直接给电磁阀通电。然后起动发动机，测量转速为 3000r/min 时的机油压力。机油压力应达到 250kPa 以上，否则说明机油泵工作不良或润滑系统有泄漏。
（ 5）用换件法检查电脑是否有故障，必要时更换电脑。
4.3.4 增压控制系统
采用增压技术提高进气压力，是提高发动机动力性和经济性的重要措施之一，尤其对在高原地区使用的车辆，更有意义。但汽油发动机的进气压力过高，容易产生爆震。在采用增压技术的发动机上，增压控制系统的功能是：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力的目的。
根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为废气涡轮增压和动力增压两种基本类型。前者利用发动机排出的废气能量驱动增压装置工作，而后者则是利用发动机输出动力或电源驱动增压装置工作，目前一般采用废气涡轮增压。
废气涡轮增压控制系统如图 4.40 所示。控制废气流动路线的切换阀受驱动气室的控制，在涡轮增压器出口与驱动气室之间的压力空气通道中装有受 ECU 控制的释压电磁阀,释压电磁阀控制进入驱动气室的气体压力。当 ECU 检测到的进气压力在 0.098MPa 以下时，受 ECU 控制的释压电磁阀的搭铁回路断开，释压电磁阀关闭。此时由涡轮增压器出口引入的压力空气，经释压阀进入驱动气室，
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克服气室弹簧的压力推动切换阀将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作。当 ECU 检测到的进气压力高于 0.098MPa 时,ECU 将释压电磁阀搭铁回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动气室的压力空气被切断，在气室弹簧弹力作用下，驱动切换阀，
关闭进入涡轮室的通道，同时将排气旁通口打开，废气不经涡轮室而直接排出，增压器停止工作，
进气压力将下降，直至进气压力降到规定的压力时,ECU 又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作。
图 4.40 废气涡轮增压控制系统
1.切换阀 2.驱动气室 3.空气冷却器 4.空气滤清器 5.ECU 6.释压电磁阀
在有些增压控制系统中，通过控制增压器的转速来控制增压压力，如图 4.41 所示。切换阀驱动气室工作时可改变切换阀的开度，喷嘴环驱动气室工作时可改变增压器喷嘴环的角度，两个驱动气室的空气通道都装有受 ECU 控制的电磁阀。 ECU 根据发动机的运行工况（加速、爆燃、冷却液温度、进气量等信号）,确定增压压力的目标值，并通过进气管压力传感器来检测发动机的实际增压压力值。 ECU 根据实际增压压力与目标值的差值，控制输送给电磁阀的脉冲信号占空比，调节电磁阀的开度，控制进入驱动气室的空气压力，改变增压器喷嘴环的角度和切换阀的开度，从而控制废气涡轮增压器的转速，使实际增压压力符合发动机所需要的目标增压压力。
图 4.41 废气涡轮增压器转速控制系统
1-爆震传感器 2-切换阀控制电磁阀 3-ECU 4-进气管绝对压力传感器 5-空气流量计 6-喷嘴环控制电磁阀 7-喷嘴环驱动气室 8-切换阀驱动气室
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3.4 电动燃油泵的控制
电控汽油喷射发动机喷油器的燃油是由电动燃油泵提供的，对电动燃油泵的工作应进行控制。
装有 EFI 系统的发动机，只有在发动机起动和发动机运转时油泵才工作。即使点火开关接通，
发动机没有转动，油泵也不工作。有的发动机为了控制泵油量，还根据发动机的负荷和转速等情况，
对燃油泵的转速进行控制。
4.4.1 燃油泵开关继电器的控制
电动燃油泵的控制，是指对燃油泵电路断开继电器的控制；继电器触点闭合，燃油泵通电工作：
继电器触点断开，燃油泵停止工作。 D 型和 L 型 EFI 系统的燃油泵控制电路不同，现分述如下,
1．D 型 EFI系统燃油泵开关继电器的控制
D 型 EEI 系统燃油泵开关控制电路如图 4.42 所示。
当发动机起动时，点火开关的起动 (STA)端接通，继电器线圈 L
2
通电，继电器触点闭合，燃油泵通电工作。与此同时，发动机转动，发动机转速信号 (Ne)输入 ECU,ECU 内三极管 VT 导通，继电器线圈 L
1
通电。因此，只要发动机运转，继电器触点总是闭合的。 ECU 通过发动机的转速信号，
检测发动机的运转状态。如果发动机停止转动，三极管 VT 截止，继电器线圈 L
1
断电，其触点断开，
燃油泵即停止工作。
图 4.42 D 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路
2．L型 EFI系统燃油泵开关控制电路
L 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路如图 4.43 所示。在 L 型 EEI 系统中，燃油泵开关装
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图 4.43 L 型 EFI 系统燃油泵开关控制电路
在空气流量计内。起动发动机时、点火开关的起动 (STA)端接通，燃油泵开关继电器 (图中为电路断开继电器 )的线圈 L 通电，当继电器触点闭合时，燃油泵通电工作。发动机转动，吸入发动机的空气流经翼片式空气流量计，空气流量计的冀片转动，使空气流量计内的燃油泵开关接通，继电器的线圈 L 接通。因此，只要发动机工作，继电器总是闭合的。即使起动端 (STA)断开，其继电器触点仍呈接通状态。
当发动机停止运转时，空气流量计内的燃油泵开关断开，继电器线圈 L 断电断开，燃油泵停止工作。
3．晶体管型 EFI 电动燃油泵的电路控制
如图 4.44 所示为晶体管燃油泵的控制电路，该晶体管继电器工作原理为：晶体管 T
1
为控制信
图 4.44 晶体管型燃油泵控制电路
号输入级,T
2
为激励级,T
3
为输出驱动级。当点火开关旋至工作档时，正 12V 电源电压加到 T
3
发射极，同时又经 R
7
,R
6
和 R
4
,R
3
分别加到 T
2
和 T
1
集电极。 C
2
经 R
4
和 R
5
被充电，充电流在 R
5
上产生的压降为 T
2
提供正向偏置使其导通，从而驱动油泵工作，给燃油系供油。由于 C
2
容量较大，
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所以充电过程可维持 3～ 5s，充电结束后,T
2
,T
3
截止油泵停止转动。但油泵工作这几秒钟就足以使系统建立一定燃油压力供起动发动机用。当点火开关继续位于启动档时，发动机旋转，点火系统开始工作．由点火线圈负端输出的脉冲信号经 R
1
,C
1
送到 T
1
基极触发 T
1
工作。由 T
1
输出的信号被
T
2
放大从而激励 T
3
,T
3
驱动油泵电机工作，虽然触发 T
1
基极的是脉冲信号，但由于触发频率较高，
再加上 C
2
的平滑滤波作用和燃油泵电机的惯性，所以油泵还是连续旋转的。
4.4.2 燃油泵转速的控制
发动机在低速或中小负荷下工作时，需要的供油量相对较小，此时燃油泵低速运转。而发动机在高转速或大负荷下工作时，需要的供油量较大，此时燃油泵高速运转，以增加油泵的泵油量。一般燃油泵转速控制分低速和高速两级。目前常见的燃油泵控制方式有如下几种,
1．电阻器式
电阻器式油泵转速控制电路如图 4.45 所示。在燃油泵控制电路中，增设一个电阻器 (降
压电阻 )和油泵控制继电器 (或叫电阻器旁路继电器 )。 发动机工作时,ECU 根据发动机的转速和负荷，
对油泵控制继电器进行控制，油泵控制继电器则控制电阻器是否串联入油泵电路中，当电阻器串联入油泵电路中时，施加于油泵电机上的电压降低，油泵转速变低；当电阻器没有串联入油泵电路中时，则作用于油泵电机上的电压升高，油泵高速运转。
图 4.45 电阻式油泵转速控制电路
发动机在低速、中小负荷工况下工作时，油泵控制继电器的触点 B 闭合，电阻器串入油泵电路中，油泵低速运转。当发动机处于高速、大负荷工况运转时,ECU 输出信号，切断油泵控制继电器的电阻器电路，使触点 A 闭合。油泵直接与电源相通，油泵高速运转。
2．专设控制油泵用 ECU式
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如图 4.46 所示，专设一个电子控制单元 ECU，控制燃油泵工作。油泵 ECU 对燃油泵转
图 4.46 专设控制油泵的 ECU 控制电路
速的控制，也是通过控制施加到燃油泵电机上的不同电压来实现的。发动机起动或在高转速、大负荷工况下运转时，发动机 ECU 向油泵 ECU 的 F
P
端输入一个高电位信号，此时油泵 ECU 的 F
P
端向燃油泵电机供应较高的电压 (相当于蓄电池电压 )，使燃油泵高速运转。当发动机起动后，在怠速或小负荷工况下运行时，发动机 ECU 向油泵 ECU 的 F
P
端输入一个低压电位信号，此时由 ECU 的 F
P
端向油泵电机供应低于蓄电池的电压，约 9V，使燃油泵低速运转。
当发动机的转速低于最低转速 (120r／ min)时，油泵 ECU 断开油泵电路，使油泵停止工作，即使此时点火开关处于接通状态，油泵也不工作。
图中发动机 ECU 与油泵 ECU 间的 DI 电路，是油泵 ECU 的故障诊断信号线路。
4.4..3 燃油泵的就车检查
（ 1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到 12V 电源上，如：丰田车系诊断座上有电源端子,+B”,将其与燃油泵测试端子,FP”跨接即可。也可以拆开电动燃油泵的线束连接器，直接用蓄电池给燃油泵通电。
（ 2）将点火开关转至,ON”位置，但不要起动发动机。
（ 3）拧开油箱盖应能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。
（ 4）若听不到燃油泵工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。
（ 5）若有燃油泵不工作故障，但按上述方法检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和保险丝有无断路。
电控燃油喷射系统的电动燃油泵，通常在点火开关关闭 10s 以上再打开时（不起动发动机）,或
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关闭点火开关使发动机熄火时，都会提前或延长工作 2~3s。若燃油泵及其电路无故障，在此情况下，
在油箱处仔细听察，均能听到电动燃油泵工作的声音。
3.5 安全保险功能与备用系统
4.5.1 安全保险功能
当任何一个传感器，执行器出现故障时，如果 ECU 仍继续以通常的方式控制发动机，就可能使发动机或其他部件也出现故障。为了避免出现这种情况,ECU 具有安全保险功能，即可以依靠存储器内的数据使控制系统继续工作或停机。当发动机继续工作时，系统进入故障运行状态。
下面介绍有关电路出现故障时的情况及安全保险功能的作用。
1．冷却液温度传感器(THW)、进气温度传感器(THA)信号电路故障
当冷却液温度传感器或进气温度传感器信号电路发生开路或短路故障时,ECU 将检测到低于 -50
℃或高于 139℃的温度信号,这将引起空燃比过小或过大 (混合气过浓或过稀 )。 导致发动机转速不稳、
工作粗暴。此时，安全保险功能将自动采用正常运转 (标准值 )。通常按发动机冷却液温度 80℃、进气温度 20℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。
2．点火确认信号故障
如果点火系统中产生故障造成不能点火,ECU 检测不到由点火控制器返回的点火认定信号。此时,ECU 安全保险功能立即停止燃油喷射，以防止大量燃油进入气缸而不能点火工作。
3．节气门位置传感器(线性型)信号电路故障
当线性型节气门位置传感器产生断路或短路故障时,ECU 将检测节气门全开或完全关闭状态信号。此时安全保险功能将采用正常运转 (标准值 )。通常按节气门开度为 0o或 25o值控制发动机工作。
4．爆震传感器（KNK)信号或爆震控制系统故障
当爆震传感器信号电路开路或短路，或 ECU 内爆震控制系统出现故障，无论是否产生爆震，点火提前角控制将无法由爆震系统控制执行，这将导致发动机损坏，此时安全保险功能将点火提前角固定在一适当值。
5．曲轴位置传感器(G1 和 G2)信号电路故障
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由于 G 信号用于识别气缸和确定曲轴基准角，当出现开路或短路时，发动机无法控制，将造成发动机不能起动或失速。如果仍能收到 G
l
或 G
2
信号，则曲轴基准角还能由保留的 G 信号判别。
6．空气流量计信号电路故障
如果空气流量计信号电路中出现开路或短路故障，就不能检测进气量，也无法计算基本喷油时间，将引起发动机失速或不能起动。安全保险功能将由起动信号和怠速触点接触情况确定的固定值
(标准值 )控制喷射时间和点火正时，保证发动机能够运转，但性能下降。
7．进气歧管压力传感器(PIM)信号电路故障
当进气歧管压力传感器信号电路出现开路或短路故障时，也不能计算基本喷油时间，将导致发动机不能起动或失速。安全保险功能将进入备用状态或采用标准值保证发动机运转。
4.5.2 备用系统功能
当 ECU 内微处理器发生故障时，备用系统将接通备用集成电路 (IC)，用固定的信号控制发动机进入强制运转，以便驾驶员能将车辆开到修理厂检修。备用系统只能维持基本功能。但不能保证正常运行性能。
1．备用系统的使用条件
当遇到下列情况之一时,ECU 接至备用系统工作状态
(1)当微处理器停止输出点火正时控制信号 (IGt)时；
(2)当进气歧管压力传感信号电路出现开路或短路 (只适于 D 型 EFI 系统 )时。
2．备用系统电路
图 4.47 备用系统原理图
表 4.2 日产车系应急备用系统设定的固定数值
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备用系统电路如图 4.47 所示，当备用系统使用条件之一得到满足时，备用系统用一固定值控制喷油时间和点火提前角保持发动机继续运转。 备用集成电路 (IC)根据起动信号 (STA)和怠速触点 (IDL)
状态选择设定的数值，不同发动机其数值各异。表 4.2 所示是日本日产车系某发动机应急备用系统设定的固定数值。
ECU 发生故障时 ECU 收不到 G
1
和 G
2
信号
起动 怠速 非怠速 起动 怠速 非怠速
喷油时间 12.0ms 2.3ms 4.1ms 1.0ms 与进气量成正比
喷油频率 2次 /每循环 1次 /65.3ms 1 次 /69.9ms 1 次 /30ms
点火提前角 10° 10° 20° 1次 /50ms 1 次 /23ms 1 次 /5ms
闭合时间 5.12ms 5.12ms 5.12ms 3ms 4ms 3ms
启用备用系统工作时,“检查发动机“灯 (CHECK ENGING)亮。在条件 (1)时，没有故障码输出；
在条件 (2)时．有故障码输出。
小结
本章主要介绍了发动机怠速控制系统、发动机排放控制系统、进气与增压控制系统、电动燃油泵的控制和安全保险功能与备用系统。怠速控制系统的功能是根据发动机工作温度和负荷，由 ECU
自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。发动机怠速控制系统的类型包括节气门直动式怠速控制器、步进电机型怠速控制阀、旋转电磁阀型怠速控制阀、占空比控制电磁阀型怠速控制阀、开关型怠速控制阀；发动机排放控制系统主要包括汽油蒸汽排放（ EVAP）控制系统、
废气再循环（ EGR）控制系统、三元催化转化器（ TWC）与空燃比反馈控制系统以及二次空气供给系统；进气与增压控制系统主要包括动力阀控制系统、谐波增压控制系统（ ACIS）,可变配气相位控制系统（ VTEC） ；电动燃油泵的控制内容主要包括燃油泵开关继电器控制类型、燃油泵转速的控制、燃油泵的就车检查方法等；还介绍了安全保险功能与备用系统功能。
习题
4．1 在现代的汽车上装用了排放控制系统都有哪些？
4．2 简述氧传感器信号的检测方法？
4．3 二次空气供给系统的功能？
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4．4 在进行巡航控制时，系统的主要功能包括哪些？
4．5 电控节气门系统的控制功能有哪些？
4．6 简述应急备用系统工作原理？
4．7 步进电动机型怠速控制阀的控制内容？
4．8 谐波增压控制系统中压力波是如何产生的？
4．9 增压系统的功能是什么？
4．10 述说废气涡轮增压控制系统的工作原理？
4．11 述说氧化锆氧传器的工作原理？
4．12 冷却风扇控制系统的功能？
4．13 以冷却水传感器无为例说明自诊断系统工作原理？
4．14 简述失效保护系统的功能?
4．15 什么是废气再循环？
4．16 涡轮增压的含义是什么？
4．17 巡航控制系统的优点是什么？
4．18 催化转换器一般使用或维修中要注意哪些方面？
4．19 一般发动机控制模块使碳罐控制电磁阀通电应考虑到哪些条件？
4．20 汽油泵的控制方式有哪些？简述图 4.47 所示燃油泵控制电路工作过程。
