丰田凯美瑞发动机燃油喷射系统的故障分析.docx

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1、摘要随着汽车行业的蓬勃发展，人们对汽车尾气的排放要求不断提高。机械式以及机电混合式燃油喷射系统已经趋于淘汰，电控燃油喷射系统因其优越的性能在汽车制造中得到推广应用。本文以丰田凯美瑞车作为代表，分析研究电控燃油喷射系统的结构和优势，并探讨了丰田凯美瑞轿车电控燃油喷射系统的常见故障的诊断和维修。关键词：丰田凯美瑞；发动机燃油喷射系统；故障检修目录引言11发动机燃油喷射系统相关概述21.1 汽车电控燃油喷射系统的概念、原理及分类21.2 电控燃油喷射系统的工作原理及结构分析22丰田凯美瑞型轿车电子控制汽油喷射系统33丰田凯美瑞轿车电控燃油喷射系统的故障检修分析133.1 空气供给系统的故障分析133

2、.2 燃油供给系统的检修133.2.1 燃油表的故障与检修133.2.2 燃油蒸气排放控制系统的检查143.3 电子控制系统的检修143.4 进气管传感器的故障与检修154凯美瑞电控燃油喷射系统的故障诊断实例164.1 燃油系统的故障诊断164.2 点火系统的故障诊断18结语22参考文献23引言随着汽车数量的增加，其造成的环境污染问题也变得日益严峻，虽然新能源车正在对燃油车进行取代，但目前我国燃油车仍占据着汽车的主体市场。通过实践证明，电控燃油喷射系统（E1ectronicFue1imection,EFD的应用可使尾气排放问题得到一定程度的缓解。电控燃油喷射系统是汽油发动机取消化油器而采用的一

3、种先进的喷油装置，在汽油机混合气形成时，能够有效改善液体燃料的雾化程度，使燃料得到更充分的燃烧，将发动机产生的功率提高，使油耗水平降低，同时使得汽车尾气的排放量明显减少，但电控燃油喷射系统更容易出现故障2。在凯美瑞制造过程中，不只满足于生产，更追求驾驶的喜悦、舒适性、方便的操作性、优越的耐久性、先进的安全与环境性能，从每一个环节上满足用户的需求。第一代凯美瑞最初仅为一款三门舱背式轿车；后来在1979年改型为四门轿车。1976款凯美瑞CVCC舱背式轿车的车长为163.8英寸，轴距为93.7英寸，配装1.6升、CVCC四缸发动机。第五代凯美瑞除了全力追求世界水平的安全、节能、环保设计、驾驶乐趣外，

4、还将重点放在电控燃油喷射系统的优化上。1发动机燃油喷射系统相关概述1.1 汽车电控燃油喷射系统的概念、原理及分类燃油喷射系统是指在一定的压力下，利用喷油器将一定数量的燃料直接喷入气缸或进气道内的燃油供给装置。基于不同的控制方式，燃油喷射系统又有机械控制式、电子控制式和机电混合控制式之分。电控燃油喷射系统（E1ectronicFue1IrijectionSystem）,简称EFI,由进气系统、喷油系统、点火系统、控制系统四个系统组成。该系统的控制原理，基于从多个传感器中接收的信号，电子控制单元（ECU）全面掌握发动机的运行工况及进气量，再根据这些信息确定空燃比，己知进气量与空燃比可计算出喷油量，

5、且通过控制喷油器的喷油脉宽即可实现对喷油量的控制。1.2 电控燃油喷射系统的工作原理及结构分析汽车电控燃油喷射系统主要由燃油箱、内置式的电动燃油泵、燃油滤清器、燃油供给总管、燃油压力调节装置、电磁式喷油器和进油回油管路主要零部件等组成。电动燃油泵吸进油箱中的燃油并形成一定压力，经燃油滤清器过滤杂质送至燃油总管，电子控制单元（ECU）根据发动机的工况需要，控制安装在燃油总管上的电磁喷油器的开启时间（ms）,将燃油喷入进气管雾化与新鲜空气混合形成空燃比可控的可燃混合气，实现对喷油量的控制。2丰田凯美瑞型轿车电子控制汽油喷射系统丰田凯美瑞型轿车电子控制汽油喷射系统由电控单元（ECU）、喷油器、传感器

6、、点火线圈、油压调节器、分电器等组成。如图2-1所示，驾驶员用节气门来控制进气量，节气门位置传感器先得到节气门开度的信息，然后传给电控单元（ECU）,让电控单元综合因素调整喷油量，得到最佳的混合气。发动机工作时，驾驶员控制的节气门开度可由节气门位置传感器检测，进入气缸的空气量可由进气压力传感器检测，两个信号是汽油喷射的主要信息，输入ECU后，让ECU来计算出喷油量。再根据进气温度、水温、爆震、氧等四个传感器得到的信息，ECU对喷油量进行必要的修正，确定实际的喷油量，最后再依据霍尔传感器检测到的曲轴转角信号，ECU确定出最佳喷油和点火时刻并指令喷油器喷油、火花塞跳火。图2.1电子控制供油喷射系统

7、示意图1-ECU；2-节气门位置传感器；3-怠速旁通阀；4-进气压力传感器；5-汽油滤清器；6-爆震传感器；7-进气温度传感器；8-油压调节器；9-喷油器；10氧传感器；I1-点火线圈；12水温传感器；13.分电器；1牛电动汽油泵。系统中有一个爆震传感器，当发动机产生爆震时，通知电控单元适当推迟点火正时而减弱爆震。爆震传感器不仅可保证使用低牌号汽油时不损坏发动机，同时也保证发动机在使用高质量汽油时能发出最大功率；系统中的水温传感器可保证发动机在冷起动时，能适当加浓混合气浓度；而系统中的氧传感器则可随时监测发动机的燃烧情况，由电控单元随时调整喷油量，从而将排气污染减小到最低程度；ECU是一个32

8、位计算机，它可处理及控制发动机的喷油时间。喷油持续时间和点火提前角等指令，使喷油嘴和火花塞最佳工作。电子控制汽油喷射系统分为汽油供给系统、空气供给系统和控制系统三部分。（1）汽油供给系统主要部件汽油供给系统的作用是根据ECU的指令，以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管中：它主要包括汽油箱、汽油分配管、电动汽油泵，汽油滤清器、油压调节器、喷油器等组成，如图22、图23和图24所示。图2-2汽油供给系统零件图I-回油软管；2-进油软管；3、8、28-油管夹头；4、7、9、21、26-夹箍；5-汽油滤清器罩壳；6-汽油滤清器；10-固定螺钉；I1-回油管；12-通气细管；13-进油管；14.锁紧螺

9、母；15凸缘；密封圈；17.汽油油位传感器；18汽油泵；19-汽油箱；2P安装汽油泵固定环；22.固定螺钉；23卡环；24支承座；25-防尘罩；27-橡胶连接管。油压调节器与喷油器相连接，来控制供油系统压力，让喷油器中的油压与进气管负压的差始终保持在0.24MPa,这样可使喷油量只受到通电时间长短的控制。喷油器根据ECU中的指令把汽油以雾状的形式喷入进气管。图2-3汽油箱加油管总成1固定支架；2.中间支架；3、6、7螺栓;4.加油管;5夹箍；8.集油罩；9卡簧；10-密封塞；11.油箱锁盖。电动汽油泵从汽油箱中吸出汽油，流经汽油滤清器过滤之后，送往汽油分配管。汽油分配管将汽油均匀分配到电子控制

10、的喷油器中，然后喷油器适时地将汽油喷入进气管中。汽油分配管上有一个油压调节器，使汽油压力与进气管压力之间的压力差保持不变，并经回油管将多余的汽油送回汽油箱。汽油供应系统不断受到汽油冲涤，故经常提供冷的汽油，从而避免了汽油形成泡沫，改善了高温起动特性。1）汽油泵电动汽油泵的结构如图2-5所示,它是由永磁电动机驱动的带滚柱的转子泵，主要由驱动油泵的直流电动机、滚柱式油泵、保持汽油输送管压力不致过高的限压阀和保持剩余压力的单向阀组成。电动汽油泵安装在汽油箱中，并不断受到汽油冲涤，使电动机充分冷却。汽油泵的供油量大于发动机的最大汽油需要量，以便所有发动机工况下都能保持汽油供给系统中的油压。起动时，只要

11、起动开关起作用，汽油泵就一直工作。发动机一起动，汽油泵就处于接通状态，ECU经一个外部的汽油泵继电器控制汽油泵的。为安全起见,在点火开关接通（不起动发动机）及发动机停止工作时，汽油泵不泵油。图2-4喷油器部分零件图1供油软管；2-回油软管；3-喷油器电阻器；4-夹箍；5-喷油器总供油管；6-密封圈；7喷油器8.曲轴箱强制通风阀（PCV阀）；9-水温传感器；IP安装支架；U-油压调节器。图2-5电动汽油泵1限压阀2-滚柱式油泵3-电动机4-单向阀A-进油口B-出油口。2）汽油箱丰田凯美瑞型轿车汽油箱内的汽油蒸汽不是排入大气，而是引入进气管，为此在汽油箱与进气系统之间并联一个汽油蒸汽回收装置，即活

12、性炭罐，如图2.6所示。图2-6活性炭罐部分零件图I-电源插头；2-活性炭罐电磁阀；3-支架；4-橡胶支架；5-通向发动机进气系统的管路；6-通气管（来自汽油箱的通气管）；7-螺栓；8-活性炭罐（安装在右前车轮罩内）。活性炭罐内的活性炭粒是一种极好的油蒸汽吸附剂，它有很大的表面积，有利于吸附汽油蒸汽。罐内装有单向止回阀，以防汽油蒸汽倒流。罐的底部有空气滤网，新鲜空气经滤网进入，从炭粒中带走汽油蒸汽分子，防止混合气过浓现象。当汽车停止运行时，在高温作用下，汽油箱内的汽油蒸发产生压力，使单向阀打开，汽油蒸汽进入活性炭罐，炭粒吸附汽油蒸汽并储存起来。发动机在热态工作时，活性炭罐电磁阀（N80）在EC

13、U的控制下打开，通过新鲜空气带走汽油蒸汽，经管路吸入进气管，从而回收了汽油蒸汽，防止汽油浪费和减小大气污染。3）汽油滤清器电动汽油泵后面接了一个滤清器，它位于中地板下面，包括一个网目宽为IOum的纸质滤芯及接在后面的纤维质滤网。一块支承板将滤清器固定在外壳中。滤清器外壳由金属制成，滤清器寿命取决于汽油的污染程度。汽油滤清器安装时，注意其上箭头表示汽油的流动方向。4）汽油分配管汽油分配管的任务是将汽油均匀地分配到所有喷油器。汽油分配管有储油的功能，为了使压力波动得到克服，它的容积比发动机每个工作循环喷入的汽油量大很多，从而使分配管上接的喷油器处在相同的汽油压力之下。此外，分配管使喷油器方便拆装。

14、5）油压调节器油压调节器的任务是使汽油压力与进气管压力之间的压力差保持不变，从而使喷出的汽油量仅受阀的开启时间决定。油压调节器装在汽油分配管上。如图27所示，这是一种膜片控制的溢流调节器，将汽油压力调节到约0.24MPa。它有一个金属外壳。一个卷进的膜片将此外壳分为两个腔室，一个是弹簧室，有一定预紧力的螺旋弹簧对膜片施加一个作用力；另一个胶室用于容纳汽油（汽油室），汽油室直接与供油总管相通。图2-7油压调节器1进油口；2回油接头管；3球阀；4-阀座；5膜片；6.压力弹簧；7进气管接头。6）喷油器每个发动机气缸都配置一个电子控制的喷油器，喷油器装在进气门前的进气道中，其作用是将精确定量的汽油喷到

15、发动机各个进气管末端的进气门前面。喷油器由喷油器体、滤网、磁场绕组、针阀、阀体、螺旋弹簧、调整垫等组成，如图28所示。喷油器为电磁式，由ECU的电脉冲控制其打开或关闭。各喷油器是并联的，当磁场绕组无电流时，喷油嘴针阀被螺旋弹簧压在喷油器出口处的密封锥座上。磁铁被激励时，针阀从其座面上升约0.1mm,汽油从精密环形间隙中流出，与空气一起被吸入气缸，并通过旋流作用在进气和压缩冲程中形成易于点燃的均匀空气汽油混合气。为使汽油充分雾化，针阀前端磨出一段喷油轴针。喷油器吸动及下降时间为11.5ms。电子控制的喷油器将汽油喷到各进气歧管末端的气缸进气门前面。每循环喷入的汽油量基本上决定于喷油器的开启持续时间，此时间由ECU根据发动机工况算出。图2-8喷油器I-汽油接头；2-接线插头；3-电磁线圈；4-磁心；5-行程；6-阀体；7-壳体；8-针阀；9-凸缘部；调整垫；弹簧；12滤网；13-喷口。喷油器用专门的支座安装，支座为橡胶成型件。其隔热作用可防止喷油器中的汽油产生气泡，有助于提高发动机的高温起动性能。另外，橡胶成型件可保护喷油器不受过高振动应力的作用。喷油器经带保险夹头的连接插座与汽油分配管连接。（2）空气供给系统主要部件的结构和工作原理空气供给系统作用是提供并控制汽油燃烧所需的空气量。它主要包括空气滤清器、节气门体、进气压力传感器、稳压箱和附加空气阀等组成，