三、執(zhí)行器結(jié)構(gòu)原理與檢測技術(shù)
執(zhí)行器主要包括怠速控制閥（ISCV，分為步進電機式ISCV、旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV、脈沖電磁式ISCV等）、電動燃油泵（分為滾柱式電動燃油泵、齒輪式電動燃油泵、葉片式電動燃油泵等）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)氣門控制組件
1. ISCV的分類
發(fā)動機怠速時進氣量的控制方式分為兩類：一類是直接操縱節(jié)氣門來調(diào)節(jié)進氣量，稱為節(jié)氣門直動式ISCV，如圖95a所示；另一類是通過控制節(jié)氣門旁通空氣道的開度來調(diào)節(jié)進氣量，稱為旁通空氣式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
AT、GTX轎車采用節(jié)氣門直動式ISCV；桑塔納2000GLi、別克世紀型轎車和切諾基吉普車采用旁通空氣式ISCV。旁通式ISCV的結(jié)構(gòu)形式有步進電動機式（圖96）、旋轉(zhuǎn)滑閥式、脈沖電磁式和真空閥式等四種。
步進電動機式ISCV的結(jié)構(gòu)原理
1）由于螺桿與閥體之間采用滑動花鍵連接，故約速螺桿不能旋轉(zhuǎn)，而只能作直線移動，故當步進電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，螺母將帶動螺桿做軸向移動，且轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈，螺桿移動一個螺距。
2）又因為閥芯與螺桿為固定連接，所以螺桿可帶動閥芯改變閥門開度。
3）
ECU通過控制步進電動機的轉(zhuǎn)動角度大小和轉(zhuǎn)動方向來改變螺桿的移動方向和移動行程，從而達到控制ISCV開度與調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速之目的。
（1）步進電動機的基本結(jié)構(gòu)與步進原理
步進電動機的轉(zhuǎn)子是一個永久磁鐵，定子上有兩相獨立的繞組A-A1和B-B1，如圖97所示。當從定子繞組上輸入電脈沖時，定子便會通過
電磁感應(yīng)而產(chǎn)生磁場，于是在定子磁場與轉(zhuǎn)子永久磁鐵的磁極相互作用之下，可使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個90°。而轉(zhuǎn)動的方向決定于所輸入電脈沖的方向。
1）當從B1→B，向繞組輸入一個電脈沖信號時：繞組產(chǎn)生一個磁場，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）當從B1→B輸入的電脈沖信號消失后，再從A→A1，向繞組輸入另一個電脈沖信號時：使繞組產(chǎn)生一個N極在上，S極在下的磁場，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)子就會沿逆時針方向轉(zhuǎn)動一個90°，如圖97②所示。
3）當從A1→A輸入的電脈沖信號消失后，再從B→B1，向繞組輸入另一個電脈沖信號時：使繞組產(chǎn)生一個N極在左，S極在右的磁場，如圖97②所示；在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，轉(zhuǎn)子就會繼續(xù)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動一個90°，如圖97③所示。
4）當從B→B1輸入的電脈沖信號消失后，再從A1→A，向繞組輸入另一個電脈沖信號時：使繞組產(chǎn)生一個N極在下，S極在上的磁場，如圖97③所示；在同性相斥、異性相吸磁力法則作用下，轉(zhuǎn)子就會繼續(xù)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動一個90°，如圖97④所示。
步進電動機的控制脈沖與步進電動機轉(zhuǎn)動方向之間的關(guān)系如圖98所示。
控制脈沖與步進電動機轉(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逆時針順序向繞組輸入4個脈沖信號，電動機就會沿逆時針方向轉(zhuǎn)動一圈。
②若按照如圖98b所示順序：即依次按B1→B、A1→A、B→B1、A→A1順時針順序向繞組輸入4個脈沖信號，電動機就會沿順時針方向轉(zhuǎn)動一圈。
③由此可見，通入控制脈沖順序的方向與步進電動機的轉(zhuǎn)動方向是一致的。
（2）步進電動機的步進角
當每輸入一個脈沖信號時，使得步進電動機轉(zhuǎn)動的角度，稱為步進電動機的步進角。步進角的大小決定于定子爪極的多少。爪極越多，步進角越小，步進電動機轉(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。而步進電動機的轉(zhuǎn)速則取決于控制脈沖的頻率，即頻率越高，轉(zhuǎn)速越快。常用步進電動機的基本參數(shù)及其工作電路如圖99所示。
常用步進電動機基本參數(shù)
1）常用步進電動機步進角有30°、15°、11.25°、7.5°、3.75°、2.5°、1.8°等。
2）如豐田皇冠2JZ-GE發(fā)動機的永磁式步進電動機轉(zhuǎn)子有8對磁極、定子有38個爪極，步進角為15°，每步進一步約需4ms，其工作范圍為0~128步，約轉(zhuǎn)動5.3圈。
（3）步進電動機式ISCV的檢測
以上述豐田皇冠2JZ-GE型發(fā)動機步進電動機式ISCV為例，介紹其具體檢測方法。檢測的主要內(nèi)容包括就車檢查ISCV工作情況、檢查ISCV的電阻、檢查ISCV的開閉情況、用診斷儀檢測ISCV步級數(shù)以及波形觀測等。其中前三項檢測內(nèi)容如圖100所示。
當分析ISCV的故障時，除了電氣部分的故障之外，機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、進給絲杠軸向移動的靈活性，以及有無臟污、堵塞、卡滯等現(xiàn)象。也有可能故障出自于節(jié)氣門位置傳感器或噴油器等，應(yīng)綜合檢測、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
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
旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的控制電路與檢測方法如圖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）就車檢查ISCV工作情況：當發(fā)動機熄火時，ISCV會發(fā)出一聲“咔嗒”，若不響，則有問題，應(yīng)繼續(xù)進行下面檢測項目。
2）檢查ISCV的電阻：用萬用表電阻檔測量ISCV上各端子的電阻，如圖100a所示，其B1-S1、B1-S3、B2-S2、B2-S4線圈的電阻均應(yīng)為10~30Ω，否則應(yīng)更換ISCV。
3）檢查ISCV的開閉情況：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
蓄電池負極（搭鐵），如圖100c所示，ISCV應(yīng)逐漸開啟。
4）用診斷儀檢測ISCV步級數(shù)：豐田轎車步進電動機式ISCV步進角工作范圍為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。經(jīng)實測某輛工作良好的皇冠3.0轎車的ISCV數(shù)據(jù)如下：冷車時，ISCV為55步；熱車后，ISCV為52步；接通空調(diào)A/C開關(guān)后，ISCV為63步；切斷接通空調(diào)A/C開關(guān)后，ISCV又回到52步。
5）波形觀測：利用示波器可以觀測到
ECU輸出到ISCV的控制信號是否正常。其具體方法如圖101所示。
從步進電動機式ISCV的控制信號波形圖觀測怠速轉(zhuǎn)速的變化
起動發(fā)動機并怠速運轉(zhuǎn)，然后連續(xù)打開和關(guān)閉發(fā)動機的各種用電附屬裝置。若裝備有自動變速器的轎車還可以在P位和N位來回切換，以改變發(fā)動機怠速負荷。此時，
ECU發(fā)出的控制指令應(yīng)該使得發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速為適應(yīng)負荷變化而相應(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
1）主要由旋轉(zhuǎn)式旁通空氣閥和電動機兩部分組成，旁通空氣閥固定在電動機軸下端。
2）旋轉(zhuǎn)滑閥的轉(zhuǎn)角范圍在90°以內(nèi)，電動機采用控制占空比方法來控制其轉(zhuǎn)角。
3）電動機的兩塊永久磁極用U形鋼絲彈性固定在殼體內(nèi)壁上。電樞由鐵心、兩個線圈、換向器和電動機軸組成。換向器由3塊銅片圍合而成，分別與三只電刷接觸，電刷引線連接到控制閥的接線插座上，三線插座通過線束與
ECU相連。
旋轉(zhuǎn)滑閥式ISCV的工作原理
①逆轉(zhuǎn)線圈L1與晶體管VT1連接，占空比信號通過反相器加到VT1的基極，順轉(zhuǎn)線圈L2與晶體管VT2連接，占空比信號直接加到VT2的基極。
②當占空比信號的高電平來到時：VT1截止、VT2導(dǎo)通，線圈L1斷電、線圈L2通電，電動機和旋轉(zhuǎn)滑閥將沿順時針方向旋轉(zhuǎn)旁通空氣道開啟面積增大。
③當占空比信號的低電平來到時：VT2截止、VT1導(dǎo)通，線圈L2斷電、線圈L1通電、電動機和旋轉(zhuǎn)滑閥將沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，旁通空氣道開啟面積減小。
④
ECU發(fā)出的控制脈沖的占空比大小決定電動機和旋轉(zhuǎn)滑閥的旋轉(zhuǎn)方向和位置：
a.當占空比＞50%時，L2產(chǎn)生的電磁力矩＞L1產(chǎn)生的電磁力矩，而帶動旋轉(zhuǎn)滑閥順時針旋轉(zhuǎn)。
b. 當占空比＜50%時，L1產(chǎn)生的電磁力矩＞L2產(chǎn)生的電磁力矩，而帶動旋轉(zhuǎn)滑閥逆時針旋轉(zhuǎn)。
c.當占空比=50%時，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。
ECU控制脈沖電流的占空比
占空比Rc的定義：在一個信號周期內(nèi)，高電平時間ton所占的比率，即
式中ton----高電平時間；toff----低電平時間。
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的檢測方法
1）電壓檢測：點火開關(guān)置于“ON”，
ECU的ISC1和ISC2端子對E1端子的標準電壓應(yīng)為9~14V，否則表明電源電路有故障。
2）電阻檢測：拔下ISCV的線束插頭，用萬用表電阻檔測量電源端子＋B與ISC1和ISC2端子之間的電阻，標準值應(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）主要由電磁線圈、復(fù)位彈簧、閥門、閥座、固定鐵心、活動鐵心、進氣口、出氣口等組成。閥門固定在閥桿上，閥桿一端與固定鐵心連接，另一端設(shè)置有復(fù)位彈簧。
2）進氣口與節(jié)氣門前端的進氣管相通，出氣口與節(jié)氣門后端的進氣管相通。
（2）脈沖電磁式ISCV的控制原理
1）當電磁線圈接通電流時，就會產(chǎn)生電磁吸力。當電磁吸力超過復(fù)位彈簧彈力時，活動鐵心在電磁力作用下，就會向固定鐵心方向移動，同時通過閥桿帶動閥門向上移動，將旁通空氣道開啟。而當電磁線圈斷電時，活動鐵心和閥門在復(fù)位彈簧作用下下移復(fù)位，將旁通空氣道關(guān)閉。
2）旁通空氣道開啟與關(guān)閉的時間由
ECU發(fā)出的占空比信號控制。
ECU根據(jù)怠速負荷大小，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，通過改變閥門開啟與關(guān)閉的時間來調(diào)節(jié)旁通空氣量。
占空比在0~100%之間變化，當?shù)∷俎D(zhuǎn)速過低時，
ECU將自動加大占空比，使電磁線圈通電時間增長，斷電時間縮短，閥門開啟時間增長，旁通進氣量增多，因此怠速轉(zhuǎn)速將升高，以防熄火。反之，當?shù)∷俎D(zhuǎn)速過高時，
ECU將自動減小占空比，使電磁線圈通電時間縮短，斷電時間增長，閥門開啟時間縮短，旁通進氣量減小，因此怠速轉(zhuǎn)速將降低。
3）此外，根據(jù)控制信號不同，可將脈沖電磁式ISCV分為占空比型和開關(guān)型。開關(guān)型電磁式ISCV的結(jié)構(gòu)與占空比型ISCV相似，只是
ECU的控制信號為開關(guān)信號。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，若
ECU控制電磁閥打開，則可使怠速轉(zhuǎn)速升高100r/min左右。
這兩種電磁式ISCV的優(yōu)點是響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠。因此，采用的車型越來越多。如國產(chǎn)奧迪Audi轎車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)置附加空氣閥來實現(xiàn)冷車的快怠速。
（3）脈沖電磁式ISCV的檢測
脈沖電磁式ISCV的控制電路與檢測方法如圖107所示。
