一位车主反映，他的2021款丰田卡罗拉轿车起动后车辆抖动厉害。同时发动机故障灯亮起，需要检修。汽车维修技师根据维修手册、使用诊断仪、参考相关资料排除故障，确认故障为喷油器损坏导致，需要更换燃油泵。如果你是汽车维修技师，你该如何对燃油泵进行检修更换工作？ 

一、喷油器功用与类型      

1.喷油器功用

喷油器是电控燃油喷射系统的执行元件，如图4-5-1所示。通常安装在燃油分配管上。喷油器的作用是根据ECU发出的喷油脉冲信号，将压力燃油雾状喷入进气歧管末端。

图4-5-1 喷油器

2.喷油器类型

（1）按喷油器结构不同分类，可分为轴阀式、球阀式、片阀式三种。

（2）按喷油嘴的结构不同分类，可分为轴针式喷油器和孔式喷油器。

如图4-5-2所示，轴针式喷油器针阀的前端有一段轴针，其特点是针阀在喷口中往复运动，不易引起喷口堵塞。轴针可使燃油呈环状喷出，有利于雾化，但喷射雾化效果较差。

图4-5-2 轴针式喷油器

孔式喷油器针阀的前端没有轴针。其最大优点是雾化质量高，应用广泛，但易堵塞。孔式喷油器按照喷孔的多少有单孔和多孔之分，如图4-5-3 所示。

a)单孔式                  b)多孔式

图4-5-3孔式喷油器

（3）按喷油器的阻值不同分类，可分为高阻值喷油器（电阻为13~16Ω）和低阻值喷油器 (电阻为 2~3Ω)。

（4）按喷油器的驱动方式不同分类，可分为电流驱动方式和电压驱动方式两种。

二、喷油器结构与工作原理     

1.低压喷油器结构与工作原理

低压喷油器(简称为喷油器) 是发动机电控燃油喷射系统一个重要的执行元件，它接收 ECU 送来的喷油脉冲信号，准确地计量燃油喷射量，同时，将燃油喷射后雾化。目前低压喷油器中应用较多的是轴针式喷油器。

图4-5-4 轴针式喷油器工作原理

（1）低压喷油器结构

以轴针式喷油器为例，如图4-5-2所示，喷油器主要由轴针、针阀、衔铁、复位弹簧及电磁线圈等组成。针阀与衔铁制成整体结构，针阀上端安装一复位弹簧。

（2）低压喷油器工作原理

如图4-5-4所示，当电磁喷油器停止工作时，弹簧弹力使针阀复位，针阀关闭，轴针压靠在阀座上起到密封作用， 防止燃油泄漏。当电磁线圈通电时，电磁吸力使针阀克服回位弹簧的弹力，针阀与轴针上移，阀门打开，燃油便从喷孔喷出。

（3）低压喷油器控制电路

低压喷油器控制电路如图4-5-5所示，喷油器线圈两端分别与继电器和发动机 ECU连接，当继电器接通后，为喷油器线圈提供工作电压，而发动机 ECU 控制喷油器的搭铁回路，当搭铁回路接通时，喷油器线圈形成回路，喷油器开启开始喷油，通过控制喷油器接通时间，从而控制喷油量。

图4-5-5 低压喷油器控制电路

2.高压喷油器结构与工作原理

（1）高压喷油器结构

高压喷油器有压电式和电磁阀式两种。电磁阀式高压喷油器与低压喷油器的结构基本一样。压电式高压喷油器主要由压电元件、热补偿器和向外打开的喷油器针阀三个总成组成，如图4-5-6所示。压电元件通电后膨胀使喷油器针阀向外伸出阀座。为了能够承受相应阀门开启升程的不同运行温度，喷油器装有一个热补偿元件。压电式高压喷油器的喷油响应性好，喷油控制精确，但对油的品质要求较高。

图4-5-6 压电式高压喷油器的结构图

（2）压电式高压喷油器工作原理

电磁式高压喷油器原理与低压喷油器一致。压电式高压喷油器中的压电元件，是一个电气机械式转换器，由一种陶瓷材料制成，可将电能直接转化为机械能，其工作原理图如图4-5-7所示。为了达到较大的行程，压电元件可以采用多层结构。执行机构模块由机械串联、电气并联的多个压电陶瓷材料层组成。压电晶体的偏移程度取决于所施加的电压，最多可达到晶体的最大偏移量，电压越高行程越大。当加在压电元件上的电压发生变化时，压电元件产生形变，进而产生机械能，使喷油嘴开启或关闭，从而控制燃油的喷射。

a)压电晶体未通电        b)压电晶体通电     c)压电元件的分层结构

图4-5-7 压电元件的工作原理图

（3）高压喷油器控制电路

高压喷油器的控制与低压喷油器不同，高压喷油器的两端都由发动机ECU控制，其控制电路如图4-5-8所示。

图4-5-8 高压喷油器的控制电路

供电控制由发动机内部的升压电路控制，高压喷油器的工作电压比低压喷油器高得多，需要约60~80V的电压，由发动机 ECU 内部升压电路提供。高压喷油器搭铁控制与低压喷油器控制方法相同，由发动机 ECU 控制高压喷油器的搭铁，其控制波形如图4-5-9所示。

图4-5-9 高压喷油器的控制波形

三、喷油器控制原理和驱动方式

1.喷油器控制原理

大部分喷油器控制原理一样。当发动机工作时，ECU 根据有关信号，经运算判断后输出控制信号，控制大功率晶体管的导通与截止。当大功率晶体管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生磁场，针阀在磁场的作用下克服弹簧弹力离开阀座，压力燃油经针阀和阀座之间的空隙进入进气歧管或气缸。当大功率晶体管截止，电磁线圈断电时，电磁力消失，针阀在弹簧的作用下关闭喷油口，燃油停止喷射，控制过程如图4-5-10所示。当喷油器结构确定后，喷油量的多少主要取决于喷油脉宽信号，即喷油器电磁线圈的通电时间。

图4-5-10 喷油器控制原理图

2.喷油器驱动方式

喷油器的驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种方式。电流驱动方式只适用于低阻值喷油器，一般应用在单点喷射系统中。电压驱动方式对高阻值和低阻值喷油器均可使用，一般应用在多点喷射系统中。在电压驱动方式的喷油器驱动电路中，由蓄电池 (继电器) 直接供电，ECU 控制喷油器的搭铁回路，如图4-5-11所示。当ECU 中的喷油器驱动电路IC 使功率品体管导通，喷油器搭铁电路导通，喷油器电磁线圈内的电磁场发生突变，这个突变使线圈产生感应电动势，喷油器波形出现尖峰，如图4-5-12所示。

图4-5-11 电压驱动式喷油器电路        图4-5-12 电压驱动式喷油器波形

一、喷射时间

喷油器喷油量的多少取决于喷油压力和打开的时间，由于喷油器前后压力差通过燃油压力调节器维持恒定，因此发动机ECU只需要控制喷射时间即可控制喷油量,喷射时间越长，喷油量越多。

喷射时间由两部分组成：喷射时间=基本喷射时间+校正喷射时间。

基本喷射时间：由发动机的进气量和转速确定，进气量越大、转速越低，基本喷射时间越长。

校正喷射时间：包括起动加浓校正、预热加浓校正、空燃比反馈校正、加速加浓校正、燃油切断控制、功率加浓校正、进气温度校正等，如图图4-5-13所示。

图4-5-13 各种校正喷射时间

二、喷油器常见故障

（1）喷油器机械故障表现为喷油器由于黏滞、堵塞、泄漏而引起机械动作失效，造成发动机的运转出现损坏性工况，这会严重影响汽车的正常使用。

（2）喷油器自身的电路故障主要表现在电磁线圈上，可以归纳为线圈断路、线圈短路和线圈老化。

一、任务准备

1.课前准备

（1）场地设施：装有废气抽排系统和消防设施的场地。

（2）设备设施：2021款丰田卡罗拉轿车一辆。

（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、万用表等。

（4）耗材：车内三件套、车外三件套等。

（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价。

2.注意事项

（1）在工作过程中要注意人身安全，认真执行7S管理。

（2）在工作过程中请根据操作步骤，规范操作，防止损坏设备和器材。

（3）严格按照工作要求正确使用仪器设备，出现问题及时报告，服从管理。

二、任务实施

1.故障现象

一辆2021款丰田卡罗拉轿车最近车辆起动后车辆抖动厉害,同时发动机故障灯亮起。

2.故障原因分析

（1）读取故障码

1)检查变速器档位是否处于P位，驻车制动器是否处于制动状态。

2)打开位于仪表板左下方的车辆诊断接口盖，将汽车故障诊断仪连接到车辆故障诊断接口。

3)起动发动机。

4)打开故障诊断仪，按菜单指示操作，进入发动机系统。

5)选择读取故障码，可能的故障码见表4-5-1。

表4-5-1 读取故障码

（2）检测喷油器

起动发动机，采用听诊器检查喷油器的脉动声，如果听不到喷油器工作的声音可用LED 试灯接在喷油器导线插接器上，如果在起动发动机时试灯能亮，说明喷油器控制系统工作正常，喷油器有故障，应清洗或更换。

3.喷油器更换操作

（1）喷油器的拆卸

1）首先释放燃油供给系统压力。

2）依次断开 4个喷油器的插接器。

3）拆下燃油管卡夹，使用燃油管拆卸专用工具，并在听到“咔”的一声后脱开燃油输入管。

4）选用合适的工具拆下输油管的 2个固定螺栓，并取下输油管和2个输油管隔垫。

5）从燃油输油管中依次取下 4个喷油器，并在喷油器上按顺序进行编号。

6）依次拆下 4个喷油器隔振垫，并对喷油器安装孔进行遮挡，防止异物进入进气歧管。

（2）喷油器的检查

1）用万用表测量喷油器两个端子的阳值，如图4-5-14所示，标准阻值为13~16Ω。

图4-5-14 测量喷油器两个端子的阻值

2）向喷油器的两个端子通 12V 电压此时可听到接通和断开的“嗒嗒”声。此项试验通电时间应不大于 4s，再次试验应间隔10s以上，以防喷油器发热损坏。

3）用测试仪检查喷油器是否发生堵塞、发卡、滴漏和雾化不良等现象，如图4-5-15所示。

图4-5-15 喷油器的检查

（3）喷油器的安装

按与拆卸相反的顺序安装喷油器及其相关的部件

注意事项：安装好喷油器和各部件后起动发动机，保持怠速运转 1~2min 后，检查输油总管和发动机主燃油软管的连接处有无燃油泄漏，检查喷油器安装位置有无燃油泄漏，如果燃油泄漏，必须更换相关的密封圈或部件。

4.检测喷油器相关电路

起动发动机，采用听诊器检查喷油器的脉动声，如果听不到喷油器工作的声音，可用 LED 试灯接在喷油器导线插接器上，如果在起动发动机时试灯不亮，说明喷油器控制系统或控制电路有故障，应检查喷油器的电源、ECU 接线是否连接良好。如果外部电路都正常，则可能是ECU内部故障，检查步骤如下：

（1）断开故障气缸喷油器的插接器，将点火开关置于 ON 位，测量喷油器电源电压，标准电压值见表4-5-2。

表4-5-2 标准电压

若测量电压不在表4-5-2的范围内，说明该缸喷油器到熔丝的电路存在断路故障，若电压正常则进行下一步的检查。

（2）拆下蓄电池负极端头，断开 ECU插接器，测量电路，参考值见表4-5-3和表4-5-4。

表4-5-3 标准电阻（断路检查）

表4-5-4 标准电压（短路检查）

若故障气缸喷油器的电路测量值不在表4-5-3和表4-5-4的范围内，则维修或更换该缸喷油器到 ECU 的连接电路，若测量值在表4-5-3和表4-5-4的范围内，则可能是 ECU内部存在故障，可更换 ECU 进行替换试验。

5.检测喷油器喷油波形

用示波器连接喷油器的信号端，检测喷油器的波形，标准波形如图4-5-16所示。从喷油标准波形图上可知，发动机怠速时喷油时间一般为 3~5ms;当喷油器新电时，喷油器电磁线圈产生的自感电动势可达 100V左右。

图4-5-16 喷油器的标准波形

1.喷油器作用：根据ECU发出的喷油脉冲信号，将压力燃油雾状喷入进气歧管末端。  

2.按喷油器的结构不同分类，可分为轴针式喷油器和孔式喷油器；按喷油器的阻值不同分类，可分为高阻值喷油器（电阻为13~16Ω）和低阻值喷油器 (电阻为 2~3Ω)；按喷油器的驱动方式不同分类，可分为电流驱动方式和电压驱动方式两种；按喷油器结构不同分类，可分为轴阀式、球阀式、片阀式三种。

3.喷油器控制原理：当发动机工作时，ECU 根据有关信号，经运算判断后输出控制信号，控制大功率晶体管的导通与截止。当大功率晶体管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生磁场，针阀在磁场的作用下克服弹簧弹力离开阀座，压力燃油经针阀和阀座之间的空隙进入进气歧管或气缸。当大功率晶体管截止，电磁线圈断电时，电磁力消失，针阀在弹簧的作用下关闭喷油口，燃油停止喷射。当喷油器结构确定后，喷油量的多少主要取决于喷油脉宽信号，即喷油器电磁线圈的通电时间。