丰田卡罗拉汽车发动机检修与维护.ppt

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1、教学情境教学情境5 丰田卡罗拉汽车发动机丰田卡罗拉汽车发动机检修与维护检修与维护学习目的：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。的检修方法。学习要求：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；震控制；掌握微机控制点火系统的检修方法掌握微机控制点火系统的检修方法。学习内容：学习内容：一、拉罗拉发动机概况一、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二、卡罗拉

2、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三、卡罗拉发动机点火系统的检修 一、卡罗拉发动机概况一、卡罗拉发动机概况1、发动机参数发动机型号发动机型号1ZR-FE2ZR-FE缸数缸数直列四缸气门机构气门机构16气门 DOHC 链条传动(双VVT-i)排量排量 cm3(cu.in.)1,598(97.5)1,798(109.7)缸径缸径x 行程行程 mm(in.)80.5 x 78.5(3.17 x 3.09)80.5 x 88.3(3.17 x 3.48)压缩比压缩比10.2:110.0:1最大功率最大功率kW rpm91 6,000100 6,000最大扭矩最大扭矩Nm rpm1

3、57 5,200175 4,4002 2、特点、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 3、发动机号的位置、发动机号的位置发动机号发动机号4 4、气门机构、气门机构（1 1）概述）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（

4、3 3）凸轮轴）凸轮轴使用SST，通过扭力扳手来紧固VVT螺栓 （注：该SST为新的）狭窄狭窄狭窄狭窄新新 SST (09249-37010)SST的长度:10 cm扭矩:54 Nm (不用SST情况的扭矩)5、进排气系统排气管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 O2 传感器6 6、燃油系统、燃油系统输油管输油管 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 7、点火系统、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）M

5、14六方六方.16六方六方.14M12细长距火花塞细长距火花塞火花塞套筒火花塞套筒 (09011-3C220)铱金长距火花塞长距火花塞维修要点(点火系统)火花塞采用新的 SST 来测量缸压缸压表缸压表接头接头8 8、充电系统、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发电机皮带轮9 9、发动机控制系统、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)

6、OCV (进气)双 VVT-iVVT 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、二、卡罗拉发动机点火系统检修必备信息卡罗拉发动机点火系统检修必备信息1 1、发动机对点火系统的要求、发动机对点火系统的要求、发动机对点火系统的要求、发动机对点火系统的要求（1 1）提供足以击穿火花塞电极间隙的高电压）提供足以击穿火花塞电极间隙的高电压）提供足以击穿火花塞电极间隙的高电压）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）提供足够的火花能量与持续时间（3）提供适时的点火时刻）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

7、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）发动机转速的影响 2）发动机负荷的影响）发动机负荷的影响 3）空燃比的影响）空燃比的影响 4 4）点火时刻对发动机排放的影响）点火时刻对发动机排放的影响）点火时刻对发动机排放的影响）点火时刻对发动机排放的影响 5 5）点火时刻对发动机爆燃的影响）点火时刻对发动机爆燃的影响）点火时刻对发动机爆燃的影响）点火时刻对发动机爆燃的影响（1）发动机转速的影响）发动机转速的影响最佳点火提前角随发动机转速升最佳点火提前角随发动机转速升高而加大。高而加大。在普通点火系统中，用机械

8、离心在普通点火系统中，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，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所以调节曲线与理想曲线相差较大。大。采用电子控制点火系统时，可以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使发动机的实际点火提前角更接近于理想的点火提前角。近于理想的点火提前角。转速对点火提前角的影响转速对点火提前角的影响（2 2）发动机负荷的影响发动机负荷的影响最佳点火提前角随发动机负最佳点火提前角随发动机负最佳点火提前角随发动机负最佳点火提前角随发动机负荷增大而减小。荷增大而减小。荷增大而减小。荷增大而减小

9、。在普通点火系统中，用真空在普通点火系统中，用真空在普通点火系统中，用真空在普通点火系统中，用真空提前调节器调整点火提前角，提前调节器调整点火提前角，提前调节器调整点火提前角，提前调节器调整点火提前角，只能按简单的线性规律调节，只能按简单的线性规律调节，只能按简单的线性规律调节，只能按简单的线性规律调节，调节曲线与理想曲线相差较调节曲线与理想曲线相差较调节曲线与理想曲线相差较调节曲线与理想曲线相差较大。大。大。大。采用电子控制点火系统时，采用电子控制点火系统时，采用电子控制点火系统时，采用电子控制点火系统时，可以使发动机的实际点火提可以使发动机的实际点火提可以使发动机的实际点火提可以使发动机的

10、实际点火提前角更接近于理想的点火提前角更接近于理想的点火提前角更接近于理想的点火提前角更接近于理想的点火提前角。前角。前角。前角。负荷对点火提前角的影响负荷对点火提前角的影响（3 3）空燃比的影响空燃比的影响当空燃比当空燃比A/F在在11.7左右左右时，所需的最佳时，所需的最佳点火提点火提点火提点火提前角最小，因为此时燃前角最小，因为此时燃前角最小，因为此时燃前角最小，因为此时燃烧速度最快。烧速度最快。烧速度最快。烧速度最快。空然比对点火提前角的影响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）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，促进了推迟点火时刻，增高了排气温

11、度，促进了HC和和CO的氧化，降低了的氧化，降低了HC。点火时刻对点火时刻对CO的排放浓度影响不太大，但过分推迟点火，会因的排放浓度影响不太大，但过分推迟点火，会因CO没没有时间完全氧化，引起有时间完全氧化，引起CO排放浓度增大。排放浓度增大。推迟点火，发动机的最高温度降低，推迟点火，发动机的最高温度降低，NOX的排放量随之减少。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。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。的动力性和经济性。（5）点火时刻对发

12、动机爆燃的影响）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，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。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微机控制点火系统的控制原理（1）、点火提前角控制）、点火提前角控制（2）、闭合角控制）、闭合角控制（3）、爆震控制）、爆震控制1、点

13、火提前角控制、点火提前角控制（1）.起动时的点火提前角控制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为一个设定值。当发动机转速达到某一转速(如如400r/min)时，转入其他控制方式。时，转入其他控制方式。（2）、起动后的点火提前角控制）、起动后的点火提前角控制实际点火提前角实际点火提前角=初始点火提前角初始点火提前角+基本点火提前角基本点火提前角+修正点火提前角修正点火提前角1 1）初始点火提前角）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。初始点火提前初始点火提前

14、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角一般为上止点前5 51010 。2 2）基本点火提前角）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。基本点火提前角是电脑根据主要因素确定的点火提前角。怠速时的基本点火提前角怠速时的基本点火提前角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怠速时的基本点火提前角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

15、别为14和18。当发动机正常工作当发动机正常工作时，发动机工作稳时，发动机工作稳定，气缸燃烧充分，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。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 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）修正点火提前角1）暖机修正）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

16、的差值修正点火提前角，以稳定怠速。3）空燃比反馈修正）空燃比反馈修正ECU根据氧传感器的信号修根据氧传感器的信号修正喷油量，当喷油量减少而正喷油量，当喷油量减少而导致混合气变稀时，应适当导致混合气变稀时，应适当地增加点火提前角；反之则地增加点火提前角；反之则增大点火提前角。增大点火提前角。在ECU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 2、闭合角控制、闭合角控制、闭合角控制、闭合角控制 闭合角控制又称通电时间控闭合角控制又称通电时间控闭合角控制又称通电时间控闭合角控制又称通电时间控制。制。制。制。3 3、爆震控制、爆震控制（1）.

17、爆震控制爆震控制利用爆震传感器检测是否发生爆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，从刻在任何工况都保持最佳值，从而实现点火时刻闭环控制。而实现点火时刻闭环控制。（2）.爆震控制方法爆震控制方法在爆震判定期内，检测到爆震就推迟在爆震判定期内，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。定角度递增提前角，直至再次爆震。三、三、卡罗拉卡罗拉微机控制点微机控制点火系统的检修火系统的检修案例一案例一 ：一辆一辆

18、0707年产的丰田卡罗拉进入年产的丰田卡罗拉进入4S4S站维修，经站维修，经询问车主得知本车在怠速时发动机有抖动现象，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。且故障指示灯常亮，而此前并未维修过。案例分析：案例分析：4S 4S站维修人员分析，一般车辆抖动主要的故站维修人员分析，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。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进行进行检查，进入主界面（如图），选择汽车

19、诊断。检查，进入主界面（如图），选择汽车诊断。步骤步骤1 1：用诊断仪器读取当前故障码：用诊断仪器读取当前故障码故障排除故障排除选择车系（如图）选择车系（如图）选择车型（如图）选择车型（如图）选择发动机诊断系统（如图）选择发动机诊断系统（如图）选择读取当前故障码（如图）选择读取当前故障码（如图）读取故障码后显示故障码读取故障码后显示故障码：（如图）：（如图）P0351 点火线圈点火线圈A初级初级/次级电路次级电路 由故障码查询维修手册可知本车点火系统的电路如下：由故障码查询维修手册可知本车点火系统的电路如下：步骤步骤2 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：由已知的电路，

20、根据维修手册的提示对点火系统进行逐步检查结果：检查结果为输出结果：检查结果为输出DTCP0351、P0352、P0353、P0354，转至，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将智能检测仪连接到DL3。(b)将点火开关置于将点火开关置于ON位置。位置。(c)打开检测仪。打开检测仪。(d)消除消除DTC。(e)变换带点火器的点火线圈排列变换带点火器的点火线圈排列形式形式(1号至号至4号气缸号气缸)。小心：不。小心：不要变换连接器的排列形式。要变换连接器的排列形式。(f)执行模拟测试。执行模拟测试。(g)检查检测仪显示的检查检测仪

21、显示的DTC。步骤步骤3 3：检查：检查DTCDTC是否再次输出是否再次输出DTCP0351DTCP0351、P0352P0352、P0353P0353、P0354P0354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：检查点火线圈总成结果：检查点火线圈总成(电源电源)正常正常(如下图如下图)，转至步骤，转至步骤4检查B26-1(+B)-B26-4(GND)为12.60V，结果正常(如图)步骤步骤4：检查线束和连接器：检查线束和连接器(点火线圈总成点火线圈总成-ECM)结果：检查线束和连接器结果：检查线束和连接器(点火线圈总成点火线圈总成-ECM)正常正常(如

22、下图如下图)，转至步骤，转至步骤5断路检查断路检查 B26-2(IGF)-B31-81(IGF1)电阻值为电阻值为0.100欧，结果正常欧，结果正常结果：检查线束和连接器结果：检查线束和连接器(点火线圈总成点火线圈总成-ECM)正常正常(如下图如下图)，转至步骤，转至步骤5短路检查线束和连接器短路检查线束和连接器(点火线圈总成点火线圈总成-ECM)电阻值为无穷，结果正常电阻值为无穷，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，怀疑连接线断路电阻值为无穷，结果不正常，怀疑连接线断路断路检查断路检

23、查B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1)电阻值为无穷，结果不正常，怀疑信号线断路电阻值为无穷，结果不正常，怀疑信号线断路结果：结果：通过断路检查发现通过断路检查发现B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1)电阻为无电阻为无穷，故判定信号线断路。穷，故判定信号线断路。解决方案：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。动机怠速时无抖动现象，且故障指示灯熄灭。维修后断路检查维修后断路检查B26-3(IGT1)-B31-85(IGT1)电阻值为电阻值为0.101欧，结果正常欧，结果正常