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三、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)原理與檢測(cè)技術(shù) 執(zhí)行器主要包括怠速控制閥（ISCV，分為步進(jìn)電機(jī)式ISCV、旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV、脈沖電磁式ISCV等）、電動(dòng)燃油泵（分為滾柱式電動(dòng)燃油泵、齒輪式電動(dòng)燃油泵、葉片式電動(dòng)燃油泵等）和燃油分配管總成（包括燃油分配管、油壓調(diào)節(jié)器、電磁噴油器），其中電磁噴油器又分為球閥式噴油器、軸針式噴油器片閥式噴油器等。 （一）怠速控制閥與節(jié)氣門(mén)控制組件 1. ISCV的分類(lèi) 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)進(jìn)氣量的控制方式分為兩類(lèi)：一類(lèi)是直接操縱節(jié)氣門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，稱(chēng)為節(jié)氣門(mén)直動(dòng)式ISCV，如圖95a所示；另一類(lèi)是通過(guò)控制節(jié)氣門(mén)旁通空氣道的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，稱(chēng)為旁通空氣式ISCV，如圖95b所示，而以旁通空氣式ISCV使用較為普遍。桑塔納2000GSi、3000、捷達(dá)AT、GTX轎車(chē)采用節(jié)氣門(mén)直動(dòng)式ISCV；桑塔納2000GLi、別克世紀(jì)型轎車(chē)和切諾基吉普車(chē)采用旁通空氣式ISCV。旁通式ISCV的結(jié)構(gòu)形式有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式（圖96）、旋轉(zhuǎn)滑閥式、脈沖電磁式和真空閥式等四種。   步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式ISCV的結(jié)構(gòu)原理 1）由于螺桿與閥體之間采用滑動(dòng)花鍵連接，故約速螺桿不能旋轉(zhuǎn)，而只能作直線(xiàn)移動(dòng)，故當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺母將帶動(dòng)螺桿做軸向移動(dòng)，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，螺桿移動(dòng)一個(gè)螺距。 2）又因?yàn)殚y芯與螺桿為固定連接，所以螺桿可帶動(dòng)閥芯改變閥門(mén)開(kāi)度。 3）ECU通過(guò)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大小和轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)改變螺桿的移動(dòng)方向和移動(dòng)行程，從而達(dá)到控制ISCV開(kāi)度與調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速之目的。 （1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與步進(jìn)原理 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)永久磁鐵，定子上有兩相獨(dú)立的繞組A-A1和B-B1，如圖97所示。當(dāng)從定子繞組上輸入電脈沖時(shí)，定子便會(huì)通過(guò)電磁感應(yīng)而產(chǎn)生磁場(chǎng)，于是在定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子永久磁鐵的磁極相互作用之下，可使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)90°。而轉(zhuǎn)動(dòng)的方向決定于所輸入電脈沖的方向。  1）當(dāng)從B1→B，向繞組輸入一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)：繞組產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，使得轉(zhuǎn)子的S極在右，而N極在左。 2）當(dāng)從B1→B輸入的電脈沖信號(hào)消失后，再?gòu)腁→A1，向繞組輸入另一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)：使繞組產(chǎn)生一個(gè)N極在上，S極在下的磁場(chǎng)，如圖97①所示；因此在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，轉(zhuǎn)子就會(huì)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)90°，如圖97②所示。 3）當(dāng)從A1→A輸入的電脈沖信號(hào)消失后，再?gòu)腂→B1，向繞組輸入另一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)：使繞組產(chǎn)生一個(gè)N極在左，S極在右的磁場(chǎng)，如圖97②所示；在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，轉(zhuǎn)子就會(huì)繼續(xù)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)90°，如圖97③所示。 4）當(dāng)從B→B1輸入的電脈沖信號(hào)消失后，再?gòu)腁1→A，向繞組輸入另一個(gè)電脈沖信號(hào)時(shí)：使繞組產(chǎn)生一個(gè)N極在下，S極在上的磁場(chǎng)，如圖97③所示；在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，轉(zhuǎn)子就會(huì)繼續(xù)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)90°，如圖97④所示。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制脈沖與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向之間的關(guān)系如圖98所示。  控制脈沖與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向的關(guān)系 ①若按照如圖98a所示順序：即依次按B1→B、A→A1、B→B1、A1→A逆時(shí)針順序向繞組輸入4個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一圈。 ②若按照如圖98b所示順序：即依次按B1→B、A1→A、B→B1、A→A1順時(shí)針順序向繞組輸入4個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)一圈。 ③由此可見(jiàn)，通入控制脈沖順序的方向與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是一致的。 （2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)角 當(dāng)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，稱(chēng)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步進(jìn)角。步進(jìn)角的大小決定于定子爪極的多少。爪極越多，步進(jìn)角越小，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角控制的精度就越高，相應(yīng)的定子繞組和控制脈沖的組數(shù)也越多。而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速則取決于控制脈沖的頻率，即頻率越高，轉(zhuǎn)速越快。常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)及其工作電路如圖99所示。  常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本參數(shù) 1）常用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步進(jìn)角有30°、15°、11.25°、7.5°、3.75°、2.5°、1.8°等。 2）如豐田皇冠2JZ-GE發(fā)動(dòng)機(jī)的永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子有8對(duì)磁極、定子有38個(gè)爪極，步進(jìn)角為15°，每步進(jìn)一步約需4ms，其工作范圍為0~128步，約轉(zhuǎn)動(dòng)5.3圈。 （3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式ISCV的檢測(cè) 以上述豐田皇冠2JZ-GE型發(fā)動(dòng)機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式ISCV為例，介紹其具體檢測(cè)方法。檢測(cè)的主要內(nèi)容包括就車(chē)檢查ISCV工作情況、檢查ISCV的電阻、檢查ISCV的開(kāi)閉情況、用診斷儀檢測(cè)ISCV步級(jí)數(shù)以及波形觀(guān)測(cè)等。其中前三項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容如圖100所示。  當(dāng)分析ISCV的故障時(shí)，除了電氣部分的故障之外，機(jī)械部分的故障也不可忽視，應(yīng)注意檢查閥芯與閥座之間的密封性、進(jìn)給絲杠軸向移動(dòng)的靈活性，以及有無(wú)臟污、堵塞、卡滯等現(xiàn)象。也有可能故障出自于節(jié)氣門(mén)位置傳感器或噴油器等，應(yīng)綜合檢測(cè)、分析和判斷。  2．旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV （1）旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的結(jié)構(gòu)如圖102所示。  （2）旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的工作原理 1）旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的工作電路如圖103所示。  2）ECU控制脈沖電流的占空比：如圖104所示。  （3）旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的檢測(cè) 旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的控制電路與檢測(cè)方法如圖105所示。  3．脈沖電磁式ISCV （1）脈沖電磁式ISCV的結(jié)構(gòu)組成 脈沖電磁式ISCV的外形與結(jié)構(gòu)如圖106所示。 1）就車(chē)檢查ISCV工作情況：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，ISCV會(huì)發(fā)出一聲“咔嗒”，若不響，則有問(wèn)題，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行下面檢測(cè)項(xiàng)目。 2）檢查ISCV的電阻：用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量ISCV上各端子的電阻，如圖100a所示，其B1-S1、B1-S3、B2-S2、B2-S4線(xiàn)圈的電阻均應(yīng)為10~30Ω，否則應(yīng)更換ISCV。 3）檢查ISCV的開(kāi)閉情況：在將端子B1、B2與蓄電池正極連接的情況下，再依次將端子S1、S2、S3、S4接蓄電池負(fù)極（搭鐵）如圖100b所示，ISCV應(yīng)逐漸關(guān)閉；在將端子B1、B2與蓄電池正極連接的情況下，再依次將端子S4、 S3、S2、S1接蓄電池負(fù)極（搭鐵），如圖100c所示，ISCV應(yīng)逐漸開(kāi)啟。 4）用診斷儀檢測(cè)ISCV步級(jí)數(shù)：豐田轎車(chē)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式ISCV步進(jìn)角工作范圍為0~125。其中0表示ISCV全部伸出，將怠速旁通空氣道全部關(guān)閉；125表示ISCV全部縮回，將怠速旁通空氣道全部打開(kāi)。經(jīng)實(shí)測(cè)某輛工作良好的皇冠3.0轎車(chē)的ISCV數(shù)據(jù)如下：冷車(chē)時(shí)，ISCV為55步；熱車(chē)后，ISCV為52步；接通空調(diào)A/C開(kāi)關(guān)后，ISCV為63步；切斷接通空調(diào)A/C開(kāi)關(guān)后，ISCV又回到52步。 5）波形觀(guān)測(cè)：利用示波器可以觀(guān)測(cè)到ECU輸出到ISCV的控制信號(hào)是否正常。其具體方法如圖101所示。 從步進(jìn)電動(dòng)機(jī)式ISCV的控制信號(hào)波形圖觀(guān)測(cè)怠速轉(zhuǎn)速的變化 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，然后連續(xù)打開(kāi)和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)的各種用電附屬裝置。若裝備有自動(dòng)變速器的轎車(chē)還可以在P位和N位來(lái)回切換，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷。此時(shí)，ECU發(fā)出的控制指令應(yīng)該使得發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速為適應(yīng)負(fù)荷變化而相應(yīng)變化，并反映到波形圖上。如圖從波形圖上，看不到怠速轉(zhuǎn)速是變化，則表明ISCV有故障。 旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）主要由旋轉(zhuǎn)式旁通空氣閥和電動(dòng)機(jī)兩部分組成，旁通空氣閥固定在電動(dòng)機(jī)軸下端。 2）旋轉(zhuǎn)滑閥的轉(zhuǎn)角范圍在90°以?xún)?nèi)，電動(dòng)機(jī)采用控制占空比方法來(lái)控制其轉(zhuǎn)角。 3）電動(dòng)機(jī)的兩塊永久磁極用U形鋼絲彈性固定在殼體內(nèi)壁上。電樞由鐵心、兩個(gè)線(xiàn)圈、換向器和電動(dòng)機(jī)軸組成。換向器由3塊銅片圍合而成，分別與三只電刷接觸，電刷引線(xiàn)連接到控制閥的接線(xiàn)插座上，三線(xiàn)插座通過(guò)線(xiàn)束與ECU相連。 旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的工作原理 ①逆轉(zhuǎn)線(xiàn)圈L1與晶體管VT1連接，占空比信號(hào)通過(guò)反相器加到VT1的基極，順轉(zhuǎn)線(xiàn)圈L2與晶體管VT2連接，占空比信號(hào)直接加到VT2的基極。 ②當(dāng)占空比信號(hào)的高電平來(lái)到時(shí)：VT1截止、VT2導(dǎo)通，線(xiàn)圈L1斷電、線(xiàn)圈L2通電，電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)滑閥將沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)旁通空氣道開(kāi)啟面積增大。 ③當(dāng)占空比信號(hào)的低電平來(lái)到時(shí)：VT2截止、VT1導(dǎo)通，線(xiàn)圈L2斷電、線(xiàn)圈L1通電、電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)滑閥將沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，旁通空氣道開(kāi)啟面積減小。 ④ECU發(fā)出的控制脈沖的占空比大小決定電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)滑閥的旋轉(zhuǎn)方向和位置： a.當(dāng)占空比＞50%時(shí)，L2產(chǎn)生的電磁力矩＞L1產(chǎn)生的電磁力矩，而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑閥順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 b. 當(dāng)占空比＜50%時(shí)，L1產(chǎn)生的電磁力矩＞L2產(chǎn)生的電磁力矩，而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑閥逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 c.當(dāng)占空比=50%時(shí)，L1產(chǎn)生的電磁力矩= L2產(chǎn)生的電磁力矩，旋轉(zhuǎn)滑閥保持原位不動(dòng)。 ECU控制脈沖電流的占空比 占空比Rc的定義：在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，高電平時(shí)間ton所占的比率，即 式中ton----高電平時(shí)間；toff----低電平時(shí)間。 ①Rc=50%，ton= toff，如圖104a所示。 ②Rc＜50%，ton＜ toff，如圖104b所示。 ③Rc＞50%，ton＞ toff，如圖104c所示。 旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的檢測(cè)方法 1）電壓檢測(cè)：點(diǎn)火開(kāi)關(guān)置于“ON”，ECU的ISC1和ISC2端子對(duì)E1端子的標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為9~14V，否則表明電源電路有故障。 2）電阻檢測(cè)：拔下ISCV的線(xiàn)束插頭，用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量電源端子＋B與ISC1和ISC2端子之間的電阻，標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為18.8~28.8Ω，否則應(yīng)更換ISCV。 脈沖電磁式ISCV外形與結(jié)構(gòu) 1）主要由電磁線(xiàn)圈、復(fù)位彈簧、閥門(mén)、閥座、固定鐵心、活動(dòng)鐵心、進(jìn)氣口、出氣口等組成。閥門(mén)固定在閥桿上，閥桿一端與固定鐵心連接，另一端設(shè)置有復(fù)位彈簧。 2）進(jìn)氣口與節(jié)氣門(mén)前端的進(jìn)氣管相通，出氣口與節(jié)氣門(mén)后端的進(jìn)氣管相通。 （2）脈沖電磁式ISCV的控制原理 1）當(dāng)電磁線(xiàn)圈接通電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁吸力。當(dāng)電磁吸力超過(guò)復(fù)位彈簧彈力時(shí)，活動(dòng)鐵心在電磁力作用下，就會(huì)向固定鐵心方向移動(dòng)，同時(shí)通過(guò)閥桿帶動(dòng)閥門(mén)向上移動(dòng)，將旁通空氣道開(kāi)啟。而當(dāng)電磁線(xiàn)圈斷電時(shí)，活動(dòng)鐵心和閥門(mén)在復(fù)位彈簧作用下下移復(fù)位，將旁通空氣道關(guān)閉。 2）旁通空氣道開(kāi)啟與關(guān)閉的時(shí)間由ECU發(fā)出的占空比信號(hào)控制。ECU根據(jù)怠速負(fù)荷大小，向脈沖電磁閥發(fā)出頻率相同但占空比不同的控制脈沖信號(hào)，通過(guò)改變閥門(mén)開(kāi)啟與關(guān)閉的時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)旁通空氣量。 占空比在0~100%之間變化，當(dāng)?shù)∷俎D(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，ECU將自動(dòng)加大占空比，使電磁線(xiàn)圈通電時(shí)間增長(zhǎng)，斷電時(shí)間縮短，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間增長(zhǎng)，旁通進(jìn)氣量增多，因此怠速轉(zhuǎn)速將升高，以防熄火。反之，當(dāng)?shù)∷俎D(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，ECU將自動(dòng)減小占空比，使電磁線(xiàn)圈通電時(shí)間縮短，斷電時(shí)間增長(zhǎng)，閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)間縮短，旁通進(jìn)氣量減小，因此怠速轉(zhuǎn)速將降低。 3）此外，根據(jù)控制信號(hào)不同，可將脈沖電磁式ISCV分為占空比型和開(kāi)關(guān)型。開(kāi)關(guān)型電磁式ISCV的結(jié)構(gòu)與占空比型ISCV相似，只是ECU的控制信號(hào)為開(kāi)關(guān)信號(hào)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若ECU控制電磁閥打開(kāi)，則可使怠速轉(zhuǎn)速升高100r/min左右。 這兩種電磁式ISCV的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、工作可靠。因此，采用的車(chē)型越來(lái)越多。如國(guó)產(chǎn)奧迪Audi轎車(chē)就采用了此種電磁式ISCV。但由于控制的旁通空氣量較小，因此都需要設(shè)置附加空氣閥來(lái)實(shí)現(xiàn)冷車(chē)的快怠速。 （3）脈沖電磁式ISCV的檢測(cè) 脈沖電磁式ISCV的控制電路與檢測(cè)方法如圖107所示。
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