第八章典型发动机集中控制系统 丰田TCCS系统 2JZ-E型发动机控制系统属丰田TCCS车系,控制内容包括:L型电子控制汽油喷射 (EFI),电子点火控制(ESA),怠速控制(ISC),谐波进气増压控制系统(ACIS),空 调控制(A/C),巡航控制(CCS),自动变速器控制(ECT),怠速混合气浓度调节(VAF), 故障诊断( DIAGN)以及失效保护和后备功能 、系统组成 图4-1所示为丰田 SUPRA2JZ-GE型发动机集中控制系统的组成。 图4-12JZ-GE型发动机集中控制系统 1—冷却水温度传感器2一空气流量计/进气温度传感器3-点火线圈 斗一主氧传感器5-VSV(排气旁通阀)6-VSV(进气控制阀)7一接 tI8-发动机控制模块(FCM)9—进气惯性控制阀10—废气再循环空气温 度传感器11一点火开关12一综合式仪表和报警器13汽油泵ECU14-汽油泵 15—车速传感器No.116-接口217—停车/空档开关18—副氧传感器19—点火器 20—爆震传感器No.221-VSV(EVAP)22-凸轮轴位置传感器丶o.223-增压器压力传感 器24—凸轮轴位置传感器№o.125一节气门位置传感器26-副节气门加速装置27-爆震传感器 、o.128—副节气门位置传感器29曲轴位置传感器30-VS(排放控制阀〉31-ⅴsV(排气控制阀) 2JZ-GE型发动机电子控制模块(ECM)装人仪表板右侧,其功能除控制汽油喷射、点火、 怠速、谐波进气增压等发动机控制外,还包包括对自动变速器、巡航、空调等系统控制 同时具有故障诊断、失效保护和后备功能.因而称为发动机集中控制系统。 图4-2所示为2JZ一GE型发动机电子控制模块(ECM)的部分电路图
第八章 典型发动机集中控制系统 丰田TCCS系统 2JZ-GE型发动机控制系统属丰田TCCS车系，控制内容包括：L型电子控制汽油喷射 （EFI），电子点火控制（ESA），怠速控制（ISC），谐波进气增压控制系统（ACIS）， 空 调控制（A／C），巡航控制（CCS），自动变速器控制（ECT），怠速混合气浓度调节（VAF）， 故障诊断（DIAGN）以及失效保护和后备功能。 一、系统组成 图4一1所示为丰田SUPRA2JZ-GE型发动机集中控制系统的组成。 2JZ-GE型发动机电子控制模块（ECM）装人仪表板右侧，其功能除控制汽油喷射、点火、 怠速、谐波进气增压等发动机控制外，还包包括对自动变速器、巡航、空调等系统控制， 同时具有故障诊断、失效保护和后备功能．因而称为发动机集中控制系统。 图4-2所示为2JZ一GE型发动机电子控制模块（ECM）的部分电路图
BATT 5V专 M-REL A(A/T(M A 2@ CYTIIG STP 图4-2发动机ECM及部分电路 一停乍/空档开关电路2一空气流量计电路3一进气温度传感器电路4-节气门位置传感器电路 5一自动变連器油温传感器电路6—冷却水温度传感器电路7废气冉循环窄气温度传感器电路 8一爆震传感器电路9—曲轴位置信号电路10一停车灯开关和灯电路11-各种真空电磁阀电路 12一点火器与点火线圈电路13-息速步进电机电路14-喷油器电路15-汽油泵FCU与汽油泵电路 I6-蒿电池17—点火开关18一门锁等控制ECU19一起动继电器与起动电路20—继电器和电源电路
2JZ一GE型发动机汽油喷射系统采用L型系统。下面分燃油系统、空气供给和电子控制系 统三部分进行分析。 1.燃油系统 发动机燃油系统布置。 汽油泵力涡轮泵,安装在油箱内。汽油泵泵出的汽油经滤清器过滤后送到输油总管 然后分配到每个喷油器和冷起动喷油器。在输油总管上装有调压器,调压器将油压调节至 比进气歧管内进气压力高284kPa,多余的汽油经回油管流回油箱。在汽油滤清器和输油总 管间装有油压脉动阻尼器,用以吸收喷油器喷油时产生的汽油压力波动。 汽油泵受ECU控制,有高速和低速两种转速。当发动机冷却水温达到一定温度时,由发 动机ECM控制汽油泵ECU,汽油泵进人高速运转状态,以提高汽油压力。这种控制方式可以 有效地防止高温气阻,改善重复起动性和怠速稳定性。 喷油器喷射由发动机ECM控制,汽油喷人进气歧管进气门附近。在进气总管上还装有冷 起动喷油器,在低温或常温初次起动时,由热限时开关控制其开启,汽油喷人进气总管, 以改善起动性能 2.空气供给系统 如图4-4所示,空气经空气滤清器滤清后,通过气室、节气门流人进气室。注人进气室 的空气由节气门开度和转速来决定。进人进气室的空气分配到每缸的进气歧管中,然后吸人 气缸。发动杋ECM根据发动机转速和进气歧管真空度等,确定喷油量和点火提前角 怠速控制阀控制节气门旁通道。水温低时,怠速控制阀打开,空气通过怠速控制阀和节 气门进入进气室。暖机时,由怠速控制阀进入进气室的空气量使发动机以快怠速运行。 大容量的进气室可防止进气波动,以增大高速时的进气量,同时减少各缸的进气干扰 进气控制阀与进气室装在一起,属于谐波进气增压系统的一部分。发动机ECM控制电磁真空开 关阀(VSV)的通断,即可控制执行机械真空膜片气室的真空度,打开或关闭进气控制阀,改 变进气歧管的工作长度,实现谐波进气增压。 3.电子控制系统 2JZ—型发动杋电子控制系统的ECU接收卡门旋涡式空气流量计、节气门位置传感器、 温度传感器。转速与曲轴位置传感器等有关输岀信息,经计算、处理,输岀控制信号,控制 执行器工作。 (1)电源电路如图4-2中主继电器和发动机ECM电源电路20所示,蓄电池电源经EFI熔丝 分别进入发动机ECM的“BATT’端和主继电器,“BATT’向发动机ECM提供连续工作电压;主 继电器通过触点向发动机ECM“+B”。“+B1”提供电源,同时还向怠速控制阀、真空电 磁阀。汽油泵ECU、氧传感器和诊断接头“十B”等提供电源。发动机ECM通过“M-REL”向 主继电器线圈提供电源。当点火开关AM2接通时,蓄电池电源经AM230A熔丝、点火开关AM2、 点火熔丝IGN7.5A进入发动机ECM“IGSW”,向发动机ECM提供控制电源。此时,汽油喷射系 统主继电器通电闭合,整个控制系统的电源电路全部接通,进人工作状态。点火开关AMZ还向 喷油器和点火器点火线圈等提供电源。 (2)汽油泵控制电路如图4-2汽油泵ECU控制电路15所示,蓄电池电源经EFI20A熔丝、 主继电器进人汽油泵ECU“+B”,向汽油泵ECU提供电源。汽油泵ECU受发动机ECM“FPC 的控制信号控制。当‘FPC”向汽油泵ECU输人控制信号时,“+B”与“FP”接通,向汽油 泵提供电源,汽油泵以低速(或髙速)运转。供油压力受汽油泵真空电磁阀11控制
2JZ－GE型发动机汽油喷射系统采用L型系统。下面分燃油系统、空气供给和电子控制系 统三部分进行分析。 1．燃油系统 发动机燃油系统布置。 汽油泵力涡轮泵，安装在油箱内。汽油泵泵出的汽油经滤清器过滤后送到输油总管， 然后分配到每个喷油器和冷起动喷油器。在输油总管上装有调压器，调压器将油压调节至 比进气歧管内进气压力高284kPa，多余的汽油经回油管流回油箱。在汽油滤清器和输油总 管间装有油压脉动阻尼器，用以吸收喷油器喷油时产生的汽油压力波动。 汽油泵受ECU控制，有高速和低速两种转速。当发动机冷却水温达到一定温度时，由发 动机ECM控制汽油泵ECU，汽油泵进人高速运转状态，以提高汽油压力。这种控制方式可以 有效地防止高温气阻，改善重复起动性和怠速稳定性。 喷油器喷射由发动机ECM控制，汽油喷人进气歧管进气门附近。在进气总管上还装有冷 起动喷油器，在低温或常温初次起动时，由热限时开关控制其开启，汽油喷人进气总管， 以改善起动性能。 2．空气供给系统 如图4—4所示，空气经空气滤清器滤清后，通过气室、节气门流人进气室。注人进气室 的空气由节气门开度和转速来决定。进人进气室的空气分配到每缸的进气歧管中，然后吸人 气缸。发动机ECM根据发动机转速和进气歧管真空度等，确定喷油量和点火提前角。 怠速控制阀控制节气门旁通道。水温低时，怠速控制阀打开，空气通过怠速控制阀和节 气门进入进气室。暖机时，由怠速控制阀进入进气室的空气量使发动机以快怠速运行。 大容量的进气室可防止进气波动，以增大高速时的进气量，同时减少各缸的进气干扰。 进气控制阀与进气室装在一起，属于谐波进气增压系统的一部分。发动机ECM控制电磁真空开 关阀（VSV）的通断，即可控制执行机械真空膜片气室的真空度，打开或关闭进气控制阀，改 变进气歧管的工作长度，实现谐波进气增压。 3．电子控制系统 2JZ—GE型发动机电子控制系统的ECU接收卡门旋涡式空气流量计、节气门位置传感器、 温度传感器。转速与曲轴位置传感器等有关输出信息，经计算、处理，输出控制信号，控制 执行器工作。 （1）电源电路 如图4—2中主继电器和发动机ECM电源电路20所示，蓄电池电源经EFI熔丝 分别进入发动机ECM的“BATT’端和主继电器，“BATT’向发动机ECM提供连续工作电压；主 继电器通过触点向发动机 ECM“＋B”。“＋B1” 提供电源，同时还向怠速控制阀、真空电 磁阀。汽油泵 ECU、氧传感器和诊断接头“＋B” 等提供电源。发动机ECM通过“M-REL” 向 主继电器线圈提供电源。当点火开关AM2接通时，蓄电池电源经AM2 30A熔丝、点火开关AM2、 点火熔丝IGN 7.5A进入发动机ECM“IGSW”，向发动机ECM提供控制电源。此时，汽油喷射系 统主继电器通电闭合，整个控制系统的电源电路全部接通，进人工作状态。点火开关AMZ还向 喷油器和点火器点火线圈等提供电源。 （2）汽油泵控制电路 如图4—2汽油泵ECU控制电路15所示，蓄电池电源经EFI 20A熔丝、 主继电器进人汽油泵 ECU“＋B”，向汽油泵 ECU提供电源。汽油泵 ECU受发动机 ECM“FPC” 的控制信号控制。当‘FPC”向汽油泵 ECU输人控制信号时，“＋B”与“FP”接通，向汽油 泵提供电源，汽油泵以低速（或高速）运转。供油压力受汽油泵真空电磁阀11控制
(3)喷油器控制电路如图4-2喷油器控制电路14所示,蓄电池电源经A熔丝、点火开关 AM2进入六个喷油器的磁化线圈,分别与发动机ECM“#10”、“#20”、“#30”。“#40”、 “#50”、“#60’相连。喷油时,发动机ECM将、“#10”、“#20”、“#30”、“# 40”、“#50”、“#60”与“E0l”、“E02”搭铁接通,喷油器线圈电路接通喷油。电 控汽油喷射均通过搭铁控制脉冲宽度来改变喷油量。 (4)节气门位置传感器电路如图4-2节气门位置传感器电路4所示,传感器分别与发动机 ECM的“E2”、“IDL1”、“ⅥTA1”、“vCC”相连。“E2”为传感器搭铁线,通过“El”搭 铁。“IDL”为节气门怠速触点,节气门关闭时,“IDL1”通过开关与“E2”相通。“VCC” 是由发动机ECM提供给传感器的标准电压(5±0.5)V。“ⅥTA”根据节气门位置不同向ECM 输人0.3-5V的电压信号 (5)空气流量计电路如图4-2空气流量计电路2所示,发动机ECM通过“VCC”向空气流量 计提供5V标准电压。空气流量计检测到的光电信号通过“KSs”输送给发动机ECM (6)进气温度传感器电路如图4—2进气温度传感器电路3所示,传感器分别与“THA” E2”相连。“E2”为传感器搭铁线。“THA”向ECM输入电压信号,一般在 0.5~3.4V之间变化 (⑦)水温传感器电路如图4-2水温传感器电路6所示,传感器分别与发动机ECM的“THA” E2”相连。“E2”为传感器搭铁线。“THA”向发动机ECM输人电压信号,一般在0.2 1.0V(80℃时)之间变化。 (8)起动电路如图42起动电路19所示,起动时,起动开关“AMI”和“STI”、空档 起动开关(自动变速器)向发动机ECM的“STA”提供起动电压,起动继电器工作,接通起 动机电路,起动机转动 (9)混合气浓度反馈控制图4-5所示为氧传感器电路。该发动机采用三线式氧传感器, 氧传感器都通过“EI”搭铁。发动机ECM通过主继电器给氧传感器“+B”端提供电源电 压。由于氧化铝传感器属加热型传感器,本系统通过陶瓷加热元件对传感器加热 (二)点火控制系统 2JZ-GE型发动机为带有分电器的电子控制点火系统,各缸点火的顺序由分电器决定,如 图4-2点火控制电路12所示。点火开关在点火档接通“AMZ”,电源同时向点火器和与点火线 圈“+”相连的一次线圈供电。点火线圈的“-”与点火器相连,由发动机ECM控制点火器搭 铁回路的通断。当搭铁回路切断时,点火线圈产生高压。发动机EOM根据转速信号Ne、曲轴位 置信号G1和G2、起动开关信号、进气温度信号、冷却水温度信号等计算点火提前角,通过“IGT 向点火器发出点火正时信号,控制点火器的搭铁切断时刻,即点火时刻。点火器“IGF”向 发动机ECM反馈点火确认信号。当发动机ECM接受不到点火器反馈的“IGF”信号时,发动机ECM 立即切断汽油喷射,发动机熄火。 (三)怠速控制系统 2JZ一GE型发动机怠速控制采用步进电机式,如图4—2怠速控制系统电路13所示。 电源由主继电器提供,同时向怠速步进电机供电。怠速电机四个线圈分别与发动机EM的 ISCl”~“ISC4”相连,“ISCl ISCA4C4”控制怠速步进电机四个线圈的搭铁回路。 发动ECM根据节气门位置传感器怠速触点信号、冷却水温度信号、进气温度信号、空调开关信 号、动力转向开关信号等,按一定顺序控制步进电机四个线圈顺序搭铁而转动,由步进电机 控制怠速控制机构开大或关小节气门旁通道,从而控制发动机怠速。 (四)谐波进气增压控制系统
（3）喷油器控制电路 如图4—2喷油器控制电路14所示，蓄电池电源经AM2熔丝、点火开关 AM2进入六个喷油器的磁化线圈，分别与发动机 ECM“＃10”、“＃20”、“＃30”。“＃40”、 “＃50”、“＃60’相连。喷油时，发动机 ECM将、“＃10”、“＃20”、“＃30”、“＃ 40”、“＃ 50”、“＃60” 与“E01”、“E02” 搭铁接通，喷油器线圈电路接通喷油。电 控汽油喷射均通过搭铁控制脉冲宽度来改变喷油量。 （4）节气门位置传感器电路 如图4—2节气门位置传感器电路4所示，传感器分别与发动机 ECM的“E2”、“IDL1”、“VTA1”、“VCC”相连。“E2”为传感器搭铁线，通过“E1”搭 铁。“IDL1”为节气门怠速触点，节气门关闭时，“IDL1”通过开关与“E2”相通。“VCC” 是由发动机ECM提供给传感器的标准电压（5±0.5）V。“VTA”根据节气门位置不同向 ECM 输人 0.3—5V的电压信号。 （5）空气流量计电路 如图4—2空气流量计电路2所示，发动机ECM通过“VCC”向空气流量 计提供5V标准电压。空气流量计检测到的光电信号通过“KS” 输送给发动机ECM。 （6）进气温度传感器电路 如图4—2进气温度传感器电路3所示，传感器分别与“ THA”、 “ E 2”相连。“ E 2”为传感器搭铁线。“ THA”向 ECM输入电压信号，一般在 0.5～3.4V之间变化。 （7）水温传感器电路 如图4－2水温传感器电路6所示，传感器分别与发动机ECM的“THA”、 “E2” 相连。“E2” 为传感器搭铁线。“THA” 向发动机ECM输人电压信号，一般在 0.2～ 1.OV（80℃时）之间变化。 （8）起动电路 如图4—2起动电路19所示，起动时，起动开关“AMI” 和“STI”、空档 起动开关（自动变速器）向发动机ECM的“STA” 提供起动电压，起动继电器工作，接通起 动机电路，起动机转动。 （9）混合气浓度反馈控制 图4—5所示为氧传感器电路。该发动机采用三线式氧传感器， 氧传感器都通过“EI” 搭铁。发动机 ECM通过主继电器给氧传感器“＋B” 端提供电源电 压。由于氧化铝传感器属加热型传感器，本系统通过陶瓷加热元件对传感器加热。 （二）点火控制系统 2JZ—GE型发动机为带有分电器的电子控制点火系统，各缸点火的顺序由分电器决定，如 图4—2点火控制电路12所示。点火开关在点火档接通“AMZ”，电源同时向点火器和与点火线 圈“+”相连的一次线圈供电。点火线圈的“-” 与点火器相连，由发动机ECM控制点火器搭 铁回路的通断。当搭铁回路切断时，点火线圈产生高压。发动机ECM根据转速信号Ne、曲轴位 置信号G1和 G2、起动开关信号、进气温度信号、冷却水温度信号等计算点火提前角，通过“IGT’ 向点火器发出点火正时信号，控制点火器的搭铁切断时刻，即点火时刻。点火器“IGF” 向 发动机ECM反馈点火确认信号。当发动机ECM接受不到点火器反馈的“IGF”信号时，发动机ECM 立即切断汽油喷射，发动机熄火。 （三）怠速控制系统 2JZ－GE型发动机怠速控制采用步进电机式，如图 4—2怠速控制系统电路 13所示。 电源由主继电器提供，同时向怠速步进电机供电。怠速电机四个线圈分别与发动机ECM的 “ISC1”～“ISC4” 相连，“ISC1”～“ISC4C4” 控制怠速步进电机四个线圈的搭铁回路。 发动ECM根据节气门位置传感器怠速触点信号、冷却水温度信号、进气温度信号、空调开关信 号、动力转向开关信号等，按一定顺序控制步进电机四个线圈顺序搭铁而转动，由步进电机 控制怠速控制机构开大或关小节气门旁通道，从而控制发动机怠速。 （四）谐波进气增压控制系统
如图4—2谐波进气增压控制电路11所示,主继电器输出的电源向真空间磁化线圈VSV (ACIS)供电。真空阀由发动机ECM根据发动机转速等信号通过“ACIS”控制其线圈搭铁回 路的通断,实现真空阀的开闭,从而控制进气增压控制阀的开关,完成谐波进气增压
如图4—2谐波进气增压控制电路11所示，主继电器输出的电源向真空间磁化线圈VSV （ACIS）供电。真空阀由发动机ECM根据发动机转速等信号通过“ACIS” 控制其线圈搭铁回 路的通断，实现真空阀的开闭，从而控制进气增压控制阀的开关，完成谐波进气增压