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丰田卡罗拉汽车发动机检修与维护.pdf

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丰田 罗拉 汽车发动机 检修 维护
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教 学 情 境5 丰 田 卡 罗 拉 汽 车 发 动 机 检 修 与 维 护 学 习 目 的 : 理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的 工 作 原 理 , 掌 握 卡 罗 拉 点 火 系 统 的 检 修 方 法 。 学 习 要 求 : 理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的 组 成 及 功 用 ; 理 解 微 机 控 制 点 火 系 统 的 点 火 提 前 角 控 制 、 闭 合 角 控 制 、 爆 震 控 制 ; 掌 握 微 机 控 制 点 火 系 统 的 检 修 方 法 。学 习 内 容 : 一 、 拉 罗 拉 发 动 机 概 况 二 、 卡 罗 拉 发 动 机 点 火 系 统 检修 必 备信 息 三 、 卡 罗 拉 发 动 机 点 火 系 统 的检 修一 、 卡罗 拉 发动 机 概况1 、发动机参数 发 动 机型号 1ZR-FE 2ZR-FE 缸 数 直列四缸 ? 气 门 机构 16 气门 DOHC 链条传动 ( 双VVT-i) ? 排 量 [cm 3 (cu. in.)] 1,598 (97.5) 1,798 (109.7) 缸 径x 行 程 [mm (in.)] 80.5 x 78.5 (3.17 x 3.09) 80.5 x 88.3 (3.17 x 3.48) 压 缩 比 10.2:1 10.0:1 最 大 功率[kW @ rpm] 91 @ 6,000 100 @ 6,000 最 大 扭矩 [N·m @ rpm] 157 @ 5,200 175 @ 4,4002 、 特 点 滚子气门摇臂 液压挺柱 长嘴喷油器 (12 孔) DIS 和长距铱金火花塞 离合器式发电机 皮带轮 MRE 型 VVT 传感器 双VVT-i 曲轴偏置 取消了脉动衰 减器 机油喷嘴3 、 发 动 机 号 的 位 置 发 动 机 号4 、 气 门 机 构 ( 1 ) 概 述 – 用了两条正时链 ,一条驱 动进排 气凸轮 轴 ,另 一条驱 动机油 泵 排气凸轮轴 进气凸轮轴 VVT-i 执行器 ( 排气侧) VVT-i 执行器 ( 进气侧) 曲轴 机油泵链轮( 2 ) 正时链 需要依靠链条和链轮上的记号对正时 曲轴链轮 正时记号 链轮上的正时记号 油泵驱动链 橙色记号 黄色记号 黄色记号 油泵链轮 正时记号 油泵驱动链轮 正时记号( 3 ) 凸 轮 轴 – 使用SST , 通过扭力扳手来紧固VVT 螺栓 – ( 注 : 该SST 为新的 ) 狭 窄 狭 窄 新 SST (09249-37010) SST 的长度: 10 cm 扭矩: 54 N?m ( 不用SST 情况的扭矩)5 、 进排气系统 排 气 管 – 集成有三元催化器的主消 音器位 于车辆 中部 , 这样来 增加后 备箱的 容量和前部地板的平整度 主消音器 副消音器 排气歧管 TWC O 2 传感器6 、 燃 油 系 统 输 油 管 – 输油管具有脉动衰减功能 脉 动 衰 减 功 能 脉 动 衰 减 功 能 输油管 油压 内部管件 ( 吸收振动)7 、 点 火 系 统 火花塞 – 采用了细型的长距火花塞 – 拆装火花塞需要使用新 SST ( 火花塞套筒 ) M14 六 方.16 六 方.14 M12 细 长 距 火 花 塞 火 花 塞套筒 (09011-3C220) 铱金 长 距 火 花 塞维修要点 ( 点火系统 ) 火花塞 – 采用新的 SST 来测量缸压 缸 压 表 接 头8 、 充 电 系 统 发电机皮带轮 – 皮带轮内部应用了单向离 合器 , 以吸收 发动机 的运转 波动 单向离合器 弹簧 轴承 发电机轴 发电机 发 电 机 皮 带 轮9 、 发 动 机 控 制 系 统 双 VVT-i – 进排气凸轮轴都采用了VVT-i – 进排气凸轮轴共采用了2 个 MRE 型 VVT 传感器 MRE 传感器 ( 进气) MRE 传感器 ( 排气) 辅助弹簧 VVT 执行器 ( 排气) VVT 执行器 ( 进气) OCV ( 排气) OCV ( 进气)双 VVT-i – VVT 传感器 输出数字信号双 VVT-i – 气门正时 双 VVT-i – 气门正时双 VVT-i – 操作二 、 卡 罗 拉 发 动 机 点 火 系 统 检 修 必 备信 息1 、 发 动 机 对 点 火 系 统 的 要 求 (1 ) . 提 供 足 以 击 穿 火 花 塞 电 极 间 隙 的 高 电 压 (2 ) . 提 供 足 够 的 火 花 能 量 与 持 续 时 间 (3 ) . 提 供 适 时 的 点 火 时 刻点火时刻对发动机工作性 能的影 响比较 大 , 要 求点 火系能提供最佳点火时刻 。 而发 动机的 最佳点 火时 刻应从发动机功率 、 燃油 消耗 、 燃烧是 否粗暴 以及 排气净化等方面综合考虑 。 1 ) 发 动 机 转 速 的 影 响 2 ) 发 动 机 负 荷 的 影 响 3 ) 空 燃 比 的 影 响 4 ) 点 火 时 刻 对 发 动 机 排 放 的影 响 5 ) 点 火 时 刻 对 发 动 机 爆 燃 的影 响(1 ) 发 动 机 转 速 的 影 响 最 佳 点 火 提 前 角 随 发 动 机 转 速升 高 而 加 大 。 在 普 通 点 火 系 统 中 , 用 机 械 离心 调 节 器 控 制 点 火 提 前 角 , 只 能分 段 按 线 性 规 律 调 节 点 火 提 前 角 , 所 以 调 节 曲 线 与 理 想 曲 线 相 差较 大 。 采 用 电 子 控 制 点 火 系 统 时 , 可以 使 发 动 机 的 实 际 点 火 提 前 角 更接 近 于 理 想 的 点 火 提 前 角 。 转 速 对 点 火 提 前 角 的 影 响(2 ) 发 动 机 负 荷 的 影 响 最 佳 点 火 提 前 角 随 发 动 机 负 荷增 大 而 减 小 。 在 普 通 点 火 系 统 中 , 用 真 空 提前 调 节 器 调 整 点 火 提 前 角 , 只 能 按简 单 的 线 性 规 律 调 节 , 调 节 曲 线 与理 想 曲 线 相 差 较 大 。 采 用 电 子 控 制 点 火 系 统 时 , 可以 使 发 动 机 的 实 际 点 火 提 前 角 更 接近 于 理 想 的 点 火 提 前 角 。 负 荷 对 点 火 提 前 角 的 影 响(3 ) 空 燃 比 的 影 响 当 空 燃 比A/F 在11.7 左 右 时 , 所 需 的 最 佳 点火 提 前 角 最小 , 因 为 此 时 燃 烧 速 度 最 快 。 空 然 比 对 点 火 提 前 角 的 影 响(4 ) 点 火 时 刻 对 发 动 机 排 放 的 影 响 推 迟 点 火 时 刻 , 增 高 了 排 气 温度 , 促进 了HC 和CO 的 氧 化 , 降 低了 HC 。 点 火 时 刻 对CO 的 排 放 浓度 影 响 不太 大 ,但 过 分推 迟 点 火 , 会 因CO 没 有 时 间 完 全 氧 化 , 引 起CO 排 放 浓度 增 大 。 推 迟 点 火 , 发 动 机 的 最 高 温 度降 低 ,NOX 的 排 放 量 随之 减 少 。 但 同 时 也 降 低 了 发 动 机 的 动 力性 和 经济 性 。 由 此 看 来 , 通 过 改 变 点 火 时 刻来 降 低有 害 排放 物 , 必然 要 牺牲 发 动 机 的 动 力 性 和 经 济 性 。(5 ) 点 火 时 刻 对 发 动 机 爆 燃 的 影 响 点 火 过 早 , 由 于 上 止 点 附 近 的 压 力 升 高 率 增 加 , 使 末 端 混 合 气 处 的 压 缩 压 力 上 升 , 增 加 了 爆 燃 的 可 能 性 。 相 反 , 推 迟 点 火 , 可 以 避 免 爆 燃 的 产 生 。 因 此 , 在 现 代 发 动 机 中 , 都 设 有 通 过 调 节 点 火 时 刻 来 消 除 爆 燃 的 爆 燃 控 制 系 统 。2 、 微 机 控 制 点 火 系 统 的 控 制原 理 (1 ) 、 点 火 提 前 角 控 制 (2 ) 、 闭 合 角 控 制 (3 ) 、 爆 震 控 制1 、 点 火 提 前 角 控 制 (1 ). 起 动 时 的 点 火 提 前 角 控 制 起 动 时 , 转 速 较 低 , 工 况 不 稳 定 , 将 点 火 提 前 角 固 定 为 一 个 设 定 值 。 当 发 动 机 转 速 达 到 某 一 转 速( 如 400r/min) 时 , 转 入 其 他 控 制 方 式 。(2 ) 、 起 动 后 的 点 火 提 前 角 控 制 实 际 点 火 提 前 角 = 初 始 点火 提 前 角 + 基本 点 火 提前 角 + 修 正点 火 提 前角 1 ) 初 始 点 火 提 前 角 初 始 点 火 提 前 角 是 原 始 设 定 的 , 又 称固 定 点火 提 前 角 。 初 始点 火 提 前 角 一 般 为 上 止 点 前 5 ° ~ 1 0 ° 。 2 ) 基 本 点 火 提 前 角 基 本 点 火 提 前 角 是 电 脑 根 据 主要 因 素确 定 的点 火 提 前角 。 ① 怠 速 时 的 基 本 点 火 提 前 角 ② 正 常 运 行 时 的 基 本 点 火 提 前角① 怠 速 时 的 基 本 点 火 提 前 角 怠速时的基本点火提前角 是根据 发动机 的怠速 转速及 空调是 否工作 而 控制的 。 当空调不工作时 ,怠速基 本点火 提前角 定为 4 ° ; 当空调 工作时 ,随 发动机怠速转速的提高 , 点火提 前角增 大为 8 ° 。 再考虑到初始点火提前角 , 两种 工况所 对应的 实际点 火提前 角分别 为 1 4 °和 1 8 ° 。当发动机正常工作时 , 发动机工作稳定 ,气缸 燃烧充分 ,此时的基本 点火提前角是根据转速 和负荷的信息 ,通过查 找储存在MAP 图中的值 来确定的 。 ② 正 常 运 行 时 的 基 本 点 火 提 前 角 正常运行时的基本点火提前角 是指节 气门位 置传感 器的怠 速触点 打开时 所对应的基本点火提前角 。(3 ) 修 正 点 火 提 前 角 1 ) 暖 机 修 正 怠速 ,随着冷却液温度的 升高 , 逐 渐减小点火提前角 。 2 ) 怠 速 稳 定 修 正 怠速 ,当发动机负载变化 , 引起 发 动机转速的波动 ,ECU 根据实 际 转速与目标转速的差值修 正点火 提 前角 ,以稳定怠速 。3 ) 空 燃 比 反 馈 修 正 ECU 根 据 氧 传 感 器 的 信 号 修 正 喷 油 量 , 当 喷 油 量 减 少 而 导 致 混 合 气 变 稀 时 , 应 适 当 地 增 加 点 火 提 前 角 ; 反 之 则 增 大 点 火 提 前 角 。在E C U 中存储有 闭合 角控制模型 , 闭合 角随发动机转速的 增大和蓄电池电压 的减小而增大 , 保 证初级线圈导通时 间不变 。 2 、 闭 合 角 控 制 闭 合 角 控 制 又 称 通 电 时 间 控 制 。3 、 爆 震 控 制 (1 ). 爆 震 控 制 利 用 爆 震 传 感 器 检 测 是 否 发 生爆 震 , 有 爆 震 则 推 迟 点 火 时 刻 , 无 爆 震 则 提 前 点 火 时 刻 , 使 点 火时 刻 在 任 何 工 况 都 保 持 最 佳 值 , 从 而 实 现 点 火 时 刻 闭 环 控 制 。 (2 ). 爆 震 控 制 方 法 在 爆 震 判 定 期 内 , 检 测 到 爆 震 就 推 迟 点 火 提 前 角 , 直 至 爆 震 停 止 , 又 以 一 定 角 度 递 增 提 前 角 , 直 至 再 次 爆 震 。三 、 卡 罗 拉 微 机 控 制 点 火 系 统 的 检 修案 例 一 : 一 辆 0 7 年 产 的 丰 田 卡 罗 拉 进 入 4 S 站 维 修 , 经 询 问 车 主 得 知 本 车 在 怠 速 时 发 动 机 有 抖 动 现 象 , 且 故 障 指 示 灯 常 亮 , 而 此 前 并 未 维 修 过 。 案 例 分 析 : 4 S 站 维 修 人 员 分 析 , 一 般 车 辆 抖 动 主 要 的 故 障 原 因 是 某 缸 缺 火 或 者 缺 油 。 因 此 决 定 先 从 点 火 系 统 进 行 检 查 。由 于 丰 田 卡 罗 拉 采 用 的 是 独 立 点火 方 式 ,故 先 使用 诊 断仪 器K600 进 行 检 查 , 进 入 主 界 面 ( 如 图 ), 选 择汽 车 诊断 。 步 骤 1 : 用 诊 断 仪 器 读 取 当 前 故 障 码 故 障 排 除选 择 车 系 ( 如 图 )选 择 车 型 ( 如 图 )选 择 发 动 机 诊 断 系 统 ( 如 图 )选 择 读 取 当 前 故 障 码 ( 如 图 )读 取 故 障 码 后 显 示 故 障 码 : ( 如 图 )P0351 点 火 线 圈A 初 级/ 次 级 电 路由 故 障 码 查询维 修 手 册 可知本 车 点 火 系统的 电 路 如 下 :步 骤 2 : 由 已知 的 电 路 , 根据 维 修 手 册的提 示 对 点 火系统 进 行 逐 步检查 结 果 : 检 查 结 果 为 输 出DTCP0351 、P0352 、P0353 、P0354 , 转 至A打开IT2 诊断仪( 如图)选择进入ENG( 如图)读取DTC 后显示结果如图所示(a) 将 智 能 检 测 仪连 接 到DL3 。 (b) 将 点 火 开 关 置 于ON 位 置 。 (c) 打 开 检 测 仪 。 (d) 消 除DTC 。 (e) 变 换 带 点 火 器 的 点 火 线圈排列 形 式(1 号 至4 号 气 缸) 。 小心 : 不 要 变 换 连 接 器 的 排 列 形 式 。 (f) 执 行 模 拟 测 试 。 (g) 检 查 检 测 仪 显 示 的DTC 。 步 骤 3 : 检 查 D T C 是 否 再 次 输 出 D T C P 0 3 5 1 、 P 0 3 5 2 、 P 0 3 5 3 、 P 0 3 5 4变换带点火器的点火线圈的排列形式( 如图)再次读取DTC 后结果如图所示步骤 : 结 果 : 检 查 点 火 线 圈 总 成( 电 源) 正常( 如 下 图) ,转 至 步骤4检查B26-1(+B)-B26-4(GND) 为12.60V ,结果正常( 如图)步 骤4 : 检 查 线 束 和 连 接 器( 点火 线 圈 总成-ECM) 结 果 : 检 查 线 束 和 连 接 器( 点 火 线 圈 总 成-ECM) 正 常( 如 下 图) , 转 至 步 骤5断 路 检 查 B26-2(IGF)-B31-81(IGF1) 电 阻 值 为0.100 欧 , 结 果 正 常结 果 : 检 查 线 束 和 连 接 器( 点 火线 圈 总 成-ECM) 正常( 如 下 图) , 转 至 步骤5短 路 检 查 线 束 和 连 接 器( 点 火 线 圈 总 成-ECM) 电 阻 值 为 无 穷 , 结 果 正 常步骤5 :检查线束和连接器(点火线圈总成-ECM )断 路 检 查B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1) 电 阻 值 为 无 穷 , 结 果 不 正 常 , 怀 疑 连 接 线 断 路断 路 检 查B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1) 电 阻 值 为 无 穷 , 结 果 不 正 常 , 怀 疑 信 号 线 断 路结 果 : 通 过 断 路 检 查 发 现B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1) 电 阻 为 无 穷 , 故 判 定 信 号 线 断 路 。 解 决 方 案 : 对 线 束 进 行 维 修 后 , 重 新 启 动 发 动 机 后 发 现 故 障 排 除 , 发 动 机 怠 速 时 无 抖 动 现 象 , 且 故 障 指 示 灯 熄 灭 。维 修 后 断 路 检 查B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1) 电阻 值 为0.101 欧 , 结果 正 常
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