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丰田卡罗拉1ZR发动机简介
发布于2019-01-06 13:31:32 文章来源：本站
1 丰田卡罗拉轿车概述
丰田卡罗拉轿车一直是日本丰田车系经典车型，整车性价比以及发动机动力性、燃油经济性、排放等性能非常优越。卡罗拉第11代轿车搭载了国际上较为先进的1ZR双顶置凸轮（DOHC）VVTi（可变正时）1.6L电控汽油发动机及CVT无级变速器。1ZR 1.6L电控发动机采用了日本DENSOR电控技术。
2 1ZR电控发动机电子控制部分组成
2.1传感器
传感器主要有转速传感器、凸轮轴位置传感器（进、排气侧各1只）、冷却液温度传感器、氧传感器（2只）、爆震传感器、节气门体执行器（内含节气门位置传感器）、油门踏板位置传感器、质量空气流量传感器等。
2.2 ECM
ECM即发动机电子控制单元，是发动机电控系统的核心，其B31连接器（126P端子）、A50连接器（60P端子）。
2.3执行器
执行器有喷油器（1、2、3、4缸）、点火线圈（1、2、3、4缸）、节气门体执行器、VSV清污电磁阀（简称碳罐电磁阀）、凸轮轴正时机油控制电磁阀（进气侧、排气侧）、燃油泵继电器、主继电器、IG2继电器（点火继电器）、电动燃油泵等。
3 燃油供给系统及点火系统组成
3.1燃油供给系统的组成
丰田卡罗拉1ZR电控发动机燃油供给系统主要有燃油箱、燃油泵继电器（C/OPN）、燃油泵、燃油管路（进油管路、回油管路、燃油蒸发管路）、燃油总管、油压调节器、喷油器、活性碳罐电磁阀、燃油泵及喷油器控制电路、发动机电子控制单元ECM等。燃油系统控制电路图如图2所示。
3.2点火系统的组成
丰田卡罗拉1ZR电控发动机点火系统主要由点火线圈、火花塞、发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、发动机电子控制单元ECM、点火系统相关控制电路、IG2熔断丝、IG2 No.2熔断丝、IG2继电器、静噪滤波器、点火开关等组成。注：每只气缸均采用独立点火方式，即每只气缸均采用一只点火线圈，其点火线圈上自带点火高压线。
4 燃油供给系统及点火系统控制原理
4.1燃油供给系统控制原理
4.1.1燃油泵电路控制原理分析
电动燃油泵供电受燃油泵继电器（C/OPN）控制，而燃油泵继电器线圈电源受控于IG2继电器，触点30电源受EFI主继电器控制，燃油泵继电器线圈信号受ECM。端子A50/19驱动。
通过燃油泵电路原理图分析，可以得知：燃油泵是否能够正常工作与燃油泵自身的好坏有关，同时与熔断丝IGN、熔断丝IG2、熔断丝IG2 No.2、熔断丝EFIMAIN、熔断丝AM2、燃油泵继电器、燃油泵供电线路、主继电器及控制线路、IG2继电器及控制线路、点火开关、发动机ECM有关。另外，根据发动机电控系统控制逻辑原理，还与发动机转速传感器及其线路以及发动机防盗控制系统有关。
4.1.2喷油器电路控制原理分析
1ZR发动机4个喷油器供电电源受熔断丝IG2、IG2 No.2、IG2继电器控制，而1- 4缸喷油器控制信号分别受ECM连接器／B31的端子86、85、84、83控制。
根据喷油器控制电路原理图得知，4个喷油器是否能够正常工作与4个喷油器本体、熔断丝IG2、IG2No.2、IG2继电器、发动机ECM、点火开关以及喷油器供电线路有关，另外还与发动机转速传感器及其线路和发动机防盗控制系统有关。
4.2点火系统控制原理
4.2.1点火系统低压电路分析
4个点火线圈的低压电路各有4根线，其中每个点火线圈的端子1为电源（IG或ON挡电源），受IG2、 IG2 No.2熔断丝及IG2继电器控制；每个点火线圈的端子4为搭铁线；每个点火线圈的端子2线路并联至ECM/B31的端子82，作为各点火线圈点火反馈信号；每个点火线圈的端子3作为初级绕组的触发信号（搭铁），1～4号点火线圈分别与ECM/B31的端子109、108、107、106相连接。
因此，每个点火线圈是否能够正常工作与点火线圈本体的好坏、点火线圈供电线路、发动机ECM密切相关，同时也与发动机转速传感器、凸轮轴位置传感器、发动机防盗控制系统有关。
4.2.2点火系统高压电路分析
因卡罗拉1ZR电控发动机点火系统采用独立点火方式，即每只点火线圈、点火放大器与高压线集成为一体，虽无法对点火线圈及高压部分进行测量，但可以通过高压跳火试验法、断缸法（拔下点火线圈4P连接器）判断某只气缸是否能够正常点火（断开点火线圈低压电路4P连接器，发动机转速立马下降，说明此缸点火线圈工作正常；如断开点火线圈低压供电线路4P连接器，发动机转速无反应，说明该缸点火线圈及其供电线路可能存在故障）。
注：在汽油发动机点火系统中没有低压控制电路就不可能产生高压脉冲电，因发动机点火系统中的15～30 kV的高压脉冲电是由12V的低压直流电经点火线圈转变而来的。其实，点火系统中的点火线圈就相当于一台升压变压器。
5 燃油供给系统及点火系统主要部件的检测
5.1传感器的检测
能够影响1ZR电控发动机燃油系统及点火系统正常工作的相关传感器主要包括：发动机转速传感器、发动机凸轮轴位置传感器。
5.1.1发动机转速传感器及其线路的检测
1ZR发动机转速传感器（也称为曲轴位置传感器）属于磁电式的传感器，其功用是：把曲轴精确的转角位置和发动机转速信号输送给发动机ECM，供ECM判别点火正时和计算基本喷油量。当转速传感器发生故障时，ECM如果没有收到转速信号，发动机会立即停止喷油与点火，使发动机停止运行或者不能启动。
注：使用专用诊断仪可以读出该故障的信息为： “信号不可信、没有信号”。该元件为不可分解元件，如检测确认无效，应更换。
1）发动机转速传感器的安装位置与ECM通信电路发动机转速传感器安装位置如图4所示。转速传感器及凸轮轴位置传感器与发动机ECM通信电路如图5所示。
2）发动机转速传感器电压值的检测点火开关处于ON挡时（注：发动机启动着车后并保持怠速状态下），转速传感器电压值分别为：端子1与ECM的端子B31/122相通，可测得点火正时／转速信号值（＋）；端子2与ECM的端子B31/121相通，为信号线（－）。注意：在发动机正常怠速状态下，用数字式万用表交流电压挡能够测得发动机转速传感器交流信号电压：5～9V。随着发动机转速的升高，其信号电压最高可达到交流15～20V。
3）发动机转速传感器电阻值的检测点火开关置于OFF挡，拔下发动机转速传感器2P连接器。端子1与2之间可测得电阻值：冷态，1 630～2 740Ω；热态，2065～3 225Ω。
5.1.2发动机凸轮轴位置传感器的检测
卡罗拉1ZR电控发动机采用进排气侧凸轮轴位置传感器，对发动机点火正时进行修正。凸轮轴位置传感器安装在气缸盖的末端，如图6所示。凸轮轴位置传感器属于有源传感器。
凸轮轴位置传感器的检测，断开点火开关至OFF挡，拔下凸轮轴位置传感器3P连接器。
1）凸轮轴位置传感器供电线路电压的检测接通点火开关至ON挡，用数字式万用表测量进气凸轮轴位置传感器端子1～2之间电压为5.02V; 端子2-3之间电压为5.01V。其中端子1为参考电源（白色线），端子2为搭铁线（粉红色线），端子3为信号线（黑色线）。排气凸轮轴位置传感器测量方法相同。
2）凸轮轴位置传感器电阻值的检测端子1～2之间电阻值约21.25 kΩ，端子2～3之间电阻值为无穷大。
5.2执行器的检测
能够影响到1ZR发动机燃油系统及点火系统正常工作的相关执行器主要包括：点火线圈、燃油泵继电器、主继电器、IG2继电器、喷油器。
5.2.1点火线圈及其供电线路检测
由于1ZR发动机点火系统采用了独立点火方式，其特点是4个点火线圈共用一根电源线（IG电源），共用一根搭铁线，其触发信号线均由ECM中相应的三极管进行控制。故点火系统的常规检查为：点火线圈的低压供电电源线（IG电源，即ON挡电源）及搭铁线是否正常；点火线圈电阻值的检测；各气缸点火线圈的初级绕组的触发信号线与ECM通信是否正常。
1）点火线圈低压供电电源（电压）的检测断开点火开关至OFF挡，拔下点火线圈4P连接器后，再接通至ON挡，用数字式万用表直流电压挡测量其端子1-4之间的电压，应为：12V（蓄电池电压）。
如果4P连接器端子1～4之间经测量无12V电压显示，则说明供电电源或搭铁线路有故障。具体可以用以下方法来验证：①用数字式万用表的红色表笔接4P连接器的端子1、黑色表笔接蓄电池的负极或车身金属部分，如果万用表显示12V（蓄电池电压），说明点火线圈供电电源线正常，则搭铁线存在故障。需检查气缸盖上的搭铁线。②用数字式万用表的黑色表笔接4P连接器的端子4、红色表笔接蓄电池的正极，如果万用表显示12V（蓄电池电压），说明点火线圈的搭铁线正常，则供电电源线存在故障。需检查熔断丝IG2、IG2继电器、熔断丝IG2 No.2。
2）点火线圈电阻值的检测点火线圈的初级绕组电阻值通常为：0.5～1Ω，用数字式万用表的欧姆挡可以测得该车型点火线圈1、3端子之间的电阻，即初级绕组的电阻；点火线圈的次级绕组电阻值通常为：4.8～7.1 kΩ，由于该车型点火线圈与点火高压线为一整体，不便于次级绕组电阻值的测量。
注：在汽车维修领域，维修技师在诊断发动机故障时，如果发现发动机缺缸（即某一只气缸不工作或工作不明显），首先想到的是确定哪一只气缸不工作，可以用专用诊断仪做断缸试验（即逐缸断油法）或断火法（即逐缸拔掉点火线圈）快速诊断。在确定了某气缸不工作后，通常采用互换相邻两气缸点火线圈的方式来快速确定是否是点火线圈故障。当然，要想测量该车型点火线圈的次级绕组电阻值，只能用万用表的欧姆挡测量点火线圈端子3与点火线圈高压线末端之间的电阻（即次级绕组＋高压线的电阻）。
3）点火线圈初级绕组的触发信号线与ECM通信之间的测量通常在确认某只气缸不点火的情况下，才需测量点火线圈初级绕组的触发信号线与ECM通信是否正常。前提是该气缸火花塞及点火线圈处于完好状态。毕竟验证火花塞及点火线圈工作的好坏比检查线路容易。在测量点火线圈初级绕组的触发信号线与ECM通信是否正常时，需提前将点火开关置于OFF挡，断开蓄电池负极电缆，拔下ECM/B31连接器方可测量。测量其触发信号线是否处于导通、断路还是短路？根据实际情况进行修复。
5.2.2喷油器及其线路的检测
当喷油器发生阻塞、发卡、滴漏时，ECM不能检测到，必须人工检查和排除。如果有一个喷油器不工作，发动机可能会产生启动困难、怠速不稳或加速不良、动力性差等现象。当喷油器控制电路开路或短路时，ECM能检测到。使用诊断仪读取发动机系统故障代码，可以得知xx气缸喷油器的相应故障代码；另外，也可以通过诊断仪进行逐缸喷油器动作测试来验证喷油器是否工作正常。
1）喷油器电阻值测量断开点火开关至OFF挡，拔下喷油器2P连接器，用万用表欧姆挡对喷油器端子进行测量，其电阻值约为12.8 Ω，标准电阻值为：11.6～13.4Ω。
2）喷油器工作电压值测量发动机启动着车状态下，用万用表直流电压挡测量喷油器工作电压约为：11.97V。
5.2.3燃油泵继电器、主继电器、IG2继电器及其控制线路检测
燃油泵继电器、主继电器、IG2继电器的检测主要是测量其线圈电阻值，通常其线圈电阻值为62～125Ω。
5.2.4电动燃油泵及其线路的测量
1）燃油泵供电线路测量在发动机启动或运行状态下，可测得燃油泵5P连接器处对应的燃油泵工作电源电压为12V。
2）电动燃油泵电阻值的测量断开点火开关至OFF挡，拔下燃油泵5P连接器，用万用表电阻挡对燃油泵电阻值进行测量，其电阻值为：0.8～3Ω左右。
注：ECM能检测燃油泵故障，而使用诊断仪可以读出故障的信息。
丰田卡罗拉1ZR电控汽油发动机运行实训台
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