丰田发动机故障诊断与维修论文叶祖凯

1、题 目 名 称 丰田发动机故障诊断与维修论文 题 目 类 别       毕    业    论    文                   

2、60;           学 院（系）     硅湖职业技术学院 机械与汽车工程系                       专 业 班 级 汽车082.学号 080204217姓名 叶

3、祖侃指导老师 梁文亮摘要汽车工业已成为国民经济发展的重要动力和当前经济领域中投资的热点，中国汽车产业呈现出蓬勃发展的趋势，使得中国汽车制造、维修企业对当前汽车类特别是汽车检测与维修专业人才提出了一些更高的要求。作为第三产业的汽车维修业，其技术发展虽滞后于新车开发，但也紧随汽车技术现代化的步伐迈入了高科技领域，面对现代汽车的高技术含量和维修工艺规程化，以及维修、检测诊断设备的智能化和自动化，这对汽车维修人员的要求上了一个更高的档次。前言丰田汽车公司（自动车株式会社，Toyota Motor Corporation；）简称“丰田”（TOYOTA），创始人为丰田喜一郎，是一家总部设在日本爱知县丰田市

4、和东京都文京区的汽车工业制造公司，前身为日本大井公司，隶属于日本三井产业财阀。丰田是世界十大汽车工业公司之一，日本最大的汽车公司，创立于1933年。 丰田汽车公司自2008始逐渐取代通用汽车公司而成为全世界排行第一位的汽车生产厂商。 丰田汽车(2张)其旗下品牌主要包括雷克萨斯、丰田等系列高中低端车型等。1895年，丰田喜一郎出生于日本，毕业于东京帝国大学工学部机械专业。1929年底，丰田喜一郎亲自考察了欧美的汽车工业。1933年，在“丰田自动织布机制造所”设立了汽车部。 早期的丰田牌、皇冠、光冠、花冠汽车名噪一时，近来的克雷西达、雷克萨斯豪华汽车也极负盛名。丰田公司的三个椭圆的标志是从1990

5、年初开始使用的。标志中的大椭圆代表地球，中间由两个椭圆垂直组合成一个T字，代表丰田公司。它象征丰田公司立足于未来，对未来的信心和雄心。 发动机的工作原理发动机是汽车的动力源,是汽车的心脏部分，能量转换机器。发动机最早诞生在英国，所以，发动机概念也源于英语，它的本义是指那种“产生动力的机械装置”。随着科技的进步，人们不断地研制出不同用途多种类型的发动机，发动机是将化学能转化为机械能的机器，它的转化过程实际上就是工作循环的过程，简单来说就是是通过燃烧气缸内的燃料，产生动能，驱动发动机气缸内的活塞往复的运动，由此带动连在活塞上的连杆和与连杆相连的曲柄，围绕曲轴中心作往复的圆周运动，而输出动力的。分析

6、一下这个过程：一个工作循环包括有四个活塞行程（所谓活塞行程就是指活塞由上止点到下止点之间的距离的过程）：进气行程、压缩行程、膨胀行程（作功行程）和排气行程。四行程汽油机经过进气、压缩、作功和排气行程完成一个工作循环。（1）进气行程 活塞从上止点向下止点运动，排气门关闭，进气门打开。可燃混合气通过进气门被吸入气缸，直至活塞向下运动到下止点。在这个过程，随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大，从而使气缸内的压力将到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力，这样空气便经由进气管道和进气门被吸入气缸，同时喷油嘴喷出雾化的汽油与空气充分混合。在进气终了时，气缸内的气体压力约为0.0750.09

7、MPa。而此时气缸内的可燃混合气的温度已经升高到370-400K。 （2）压缩行程曲轴继续旋转，活塞从下止点向上止点运动，这时进气门和排气门都关闭，气缸内成为封闭容积，可燃混合气受到压缩，压力和温度不断升高，当活塞到达上止点时压缩行程结束。使吸入气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程，即压缩行程。此时混合气压力会增加到0.6-1.2MPa，温度可达600-700K。在这个行程中有个很重要的概念，就是压缩比。

8、所谓压缩比，就是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。一般压缩比越大，在压缩终了时混合气的压力和温度便愈高，燃烧速度也愈快，因而发动机发出的功率愈大，经济性愈好。一般轿车的压缩比在8-10之间，不过现在最新上市的Polo就达到了10.5的高压缩比，因此它的扭矩表现相对不错。但是压缩比过大时，不仅不能进一步改善燃烧情况，反而会出现暴燃和表面点火等不正常燃烧现象（燃油质量的影响也是占有相对重要的地位，这方面我们会在以后详细讲解）。暴燃是由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。暴燃时火焰以极高的速率向外传播，甚至在气体来不及膨胀的情况

9、下，温度和压力急剧升高，形成压力波，以声速向前推进。当这种压力波撞击燃烧室壁是就发出尖锐的敲缸声。同时，还会引起发动机过热，功率下降，燃油消耗量增加等一系列不良后果。严重暴燃是甚至会造成气门烧毁、轴瓦破裂、火花塞绝缘体被击穿等机件损坏现象。除了暴燃，过高压缩比的发动机还可能要面对另一个问题：表面点火。这是由于缸内炽热表面与炽热处（如排气门头，火花塞电极，积炭处）点燃混合气产生的另一种不正常燃烧（也称作炽热点火或早燃）。表面点火发生时，也伴有强烈的敲缸声（较沉闷），产生的高压会使发动机负荷增加，降低寿命。（3） 作功行程 作功行程，进气门和排气门仍然保持关闭。当活塞位于压缩行程接近上止点(即点火

10、提前角)位置时，火花塞产生电火花点燃可燃混合气，可燃混合气燃烧后放出大量的热使气缸内气体温度和压力急剧升高，推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械功，除了用于维持发动机本身继续运转外，其余用于对外作功。随着活塞向下运动，气缸内容积增加，气体压力和温度降低，当活塞运动到下止点时，作功行程结束。当活塞接近上止点时，火花塞发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，此时燃气的压力和温度迅速增加。其所能达到的最大压力可达3-5MPa,相应的温度则高达2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞由上止点向下止点运动，通过连杆使曲柄旋转并输出机械能，除了维持

11、发动机本身继续运转外，其余即用于对外做功。在活塞的运动过程中，气缸内容积增加，气体压力和温度都迅速下降，在此行程终了时，压力降至0.3-0.5MPa，温度则为1300-1600K。（4） 排气行程当作功接近终了时，排气门开启，进气门仍然关闭，靠废气的压力先进行自由排气，活塞到达下止点再向上止点运动时，继续把废气强制排出到大气中去，活塞越过上止点后，排气门关闭，排气行程结束。此行程中，气缸内压力稍微高于大气压力，约为0.105-0.115MPa。当活塞到达上止点附近时，排气行程结束，此时的废气温度约为900-1200K。曲轴继续旋转，活塞从上止点向下止点运动，又开始了下一个新的循环过程。在每一个

12、工作循环中，活塞在上、下止点往复运动了四个行程，相应地曲轴旋转了两圈。下面我举几个丰田发动机故障的例子及解决办法丰田花冠发动机不能起动故障症状：丰田汽车公司1992年生产的花冠E-AE100，发动机型号为5A-FE型，故障为发动机不能起动。    故障诊断与排除：本车曾发动机不能起动而检修。在修理时，火花塞不打火花，调查自诊断系统，系统输出的故障代码为14，表示点火系统异常。于是更换了集成分电器总成。集成分电器包括点火线圈、点火器以及曲轴转角传感器。当时故障症状是消除了，但是没过多久，又出现了。    在火花塞不飞火花时测量点火线圈两

13、端对地电压，“+”10V，“-”1V，点火线圈热得烫手。从这些检查结果分析，可以确认点火线圈确实有一次电流。    点火系统电路如图1所示。点火线圈有一次电流，拔下控制单元的连接器点火线圈的电压为0V，从这个检查结果看，导线束没有短路。检查ECU供给出来的电源，实测只有3V。ECU有可能不良，为此检查ECU输入电源的连接器，结果连接器导线一侧生了绿色的锈，因此考虑点火指示信号回路的电源是从其他电路迂回供给的。产生绿锈的原因，可能是ECU上方的加热芯核漏水引起的。经检查加热芯核不漏水，推测绿锈可能是以前曾有过漏水引起的。清理连接器端子并做防锈处理，然后起动发动机试验

14、，结果发动机一次就起动起来了丰田皇冠3.0轿车怠速时发动机抖动    故障现象：丰田皇冠(CROWN)3.0轿车，装备2JZ-GE型6缸直列、3.0L多点电喷发动机。怠速时发动机抖动，尾气排黑烟，怠速向高时低，开空调时熄火。冷车启动正常，但热车停车一段时间后，启动困难，需踩下油门后才能启动。    故障检修：首先调故障码，均正常。检查火花塞，有积碳，表示混合气过浓燃烧不完全。做断缸试验，一缸工作不好。用听诊器听喷油器动作声，各缸正常。检查燃油压力，压力正常。当拔下油压调节器真空管，检查油压变化时，发现真空管内湿润、有汽油。于是更换了燃

15、烧压力调节器，故障排除。    故障分析：由于燃油压力调节器内的膜片裂缝，燃油通过裂缝，经过真空软管，进人进气总管，因而燃油过多，混合气过浓，尾气排黑烟，怠速抖动。停机后燃油系统有保持压力，所以燃油继续经过油压调节器膜片的裂缝，漏人进气总管，总管内积存燃油过多，使混合气过浓，所以停车一段时间后难启动。将节气门开大时多进一些气休，有利于启动。油压调节器的真空软管靠近一缸，所以一缸混合气过浓，一缸工作不好。佳美（Camry）轿车发动机凸轮轴产生异响故障现象：一辆'94款丰田佳美（Camry）轿车，在一次拆装发动机凸轮轴以后产生异响，检查进排气及其传动机构均正常

16、，也无异常磨损现象。    故障排除：丰田厂1990-1994年生产的佳美2.5L、6缸、2VE-FE和3.OL、6缸、3VE-FE发动机是V形缸体，左右两边各有进排气凸轮轴。凸轮轴的传动是由正时皮带传递的，但每个气缸盖的进排气凸轮轴则由齿轮传动。如果没有修过这种发动机，在拆下凸轮轴之前不按原厂要求做，则装上后因凸轮轴上的驱动齿轮和从动齿轮的齿隙不能自动消除，就会产生响声。我厂已数次遇到过这种故障，现将其正确拆装方法叙述如下。    1.凸轮轴的拆卸方法    （1）取下气缸盖上的气门室盖。注意：由于进气

17、和排气凸轮轴的轴向间隙很小，所以轴取下时必须保持水平，如果不保持水平，可能会损坏气缸盖或挤住轴。    （2）从右面气缸盖上取下排气凸轮轴，按下面步骤进行。    用扳手转动凸轮轴，使驱动齿轮和从动齿轮上的2个记号点对准。    用一个工作螺栓穿过驱动付齿轮上的螺孔，并对准驱动主齿轮上的螺扣，然后拧紧螺栓（见图 1）。制造厂推荐的工作螺栓直径为6mm，螺距为1mm，长度为16-2Omm。此时取下排气凸轮轴，驱动付齿轮内扭力弹簧的扭力已消除。    取下轴承盖螺栓和凸轮轴承盖时

18、，应均匀地按顺序松开盖上螺栓（见图 2）。    从气缸盖上取下排气凸轮轴。    （3）均匀地按顺序松开并取下轴承盖螺栓、轴承盖、油封和进气凸轮轴。    （4）按与第（2）步相同的方法从左面气缸盖上取下排气凸轮轴。    （5）均匀地按顺序松开并取下轴承盖螺栓、轴承盖、油封和进气凸轮轴。    2.凸轮轴的安装方法    （1）在安装进气凸轮轴到右边气缸盖上之前，在凸轮轴的轴向部分涂以多功能润滑脂。 &

19、#160;  （2）按下列步骤安装进气凸轮轴。    将凸轮轴齿轮上2个点记号定位在和气缸盖水平面呈90°角，目的是安装排气凸轮轴时易于与齿轮上的2个点记号对准。    在第1轴承盖上涂以密封剂。    在轴承盖螺栓外面涂以清洁机油。    按正常顺序逐个拧紧凸轮轴轴承盖螺栓，拧紧力矩为16.5N·m。    （3）在排气凸轮轴的轴向部分涂以多功能润滑脂。    （4）凸轮轴装人缸盖时，

20、将驱动齿轮和从动齿轮上的2个点记号对准，按正常顺序装上轴承盖并拧紧螺栓，拧紧力矩为16.5N·m。    （5）取下工作螺栓。    （6）在将进气凸轮轴安装到左边气缸盖以前，在轴的轴向部分涂以多功能润滑脂。    （7）按下面步骤安装进气凸轮轴。    将凸轮轴齿轮上的1个点记号定位在和气缸盖水平面呈90°角，目的是在安装排气凸轮轴时易于与齿轮上的1个点记号对准。    在第1轴承盖上涂以密封剂。  &#

21、160; 在轴承盖螺栓外面涂以清洁机油。    按正常顺序逐个拧紧凸轮轴轴承盖螺栓，拧紧力矩为16.5N·m。    （8）在排气凸轮轴的轴向部分涂以多功能润滑脂。    （9）将凸轮轴装入缸盖时，将驱动齿轮和从齿轮上的2个点记号对准，按正常顺序装上轴承盖并拧紧螺栓，拧紧力短为16.5N·m。    （10）取下工作螺栓。    （11）安装好气缸盖上的气门室盖。    （12）起动发动机并检查有

22、无漏油现象。    （13）调整点火正时。    如果没有这方面的拆装经验，没有在驱动付齿轮和驱动主齿轮之间装一个工作螺栓，就将凸轮轴拆下来，那么千万不可就这样将凸轮轴装在缸盖上，否则一定会产生异响，必须要采取下述方法加以补救，见图 3（a）、（b）、（c）和（d）。    （a）是扭力弹簧、驱动付齿轮和波形垫片的安装顺序。    （b）将扭力弹簧、驱动付齿轮和波形垫片依次装上后再从外面装上卡圈。    （c）将凸轮轴的6方处卡在虎钳上。

23、0;   （d）用一把螺丝刀将工作螺栓A撬至螺孔对准驱动主齿轮螺扣时，拧上工作螺栓B并紧固。    经过上述的补救方法后，即可按上述方法将凸轮轴装人气缸盖。等轴承盖装好后再取下工作螺栓B。    丰田汽车的这种设计，除了用于上述佳美轿车发动机外，还应用于如下车型的发动机：佳美3S-FE、2.OL、4缸和5S-FE、2.2L、4缸发动机，花冠（Corolla）4A-FE、1.6L、4缸和7A-FE、1.8L、4缸发动机，凌志（Lexus）ES250、2.5L、6缸和ES300、3.OL、6缸发动机及凌志LS400、4

24、.OL、8缸和SC400、4.OL、8缸发动机。    上述发动机凸轮轴的拆装方法基本相同，可参照以上各步进行。丰田皇冠熄火不能起动生产厂：丰田汽车公司    车牌号：皇冠E-MS137    发动机型号：7M-GE型    生产年份：1988年    行驶里程：64000km    故障症状：发动机熄火，不能再起动。这辆车在行驶中发动机熄火，马上起动，发动机就起动不起来，须等待一会才能起动起来。 

25、0;  诊断与排除：起动发动机后放置在那儿怠速运转30min左右没有产生熄火。然后开出去试验行驶，低负荷行驶时也没有发生熄火，但是在爬坡大负荷行驶时好不容易故障症状再现了。不能再起动时，摇摇柄中转速表连振都不振。看样子好像是点火线圈、点火器不良或者曲轴转角传感器不良引起故障。    发动机熄火后，再起动怎么也起动不起来。调出自诊断系统存储的故障代码，自诊断系统输出的故障代码是12和13，然后又输出72和81，前两个代码表示发动机旋转信号不良，72表示空调有问题，81表示电子控制自动变速器系统异常。根据发动机熄火和起动不良这一事实，12和13这两个代码应该

26、是可信的。而且试验行驶时的症状也表示曲轴转角传感器有问题，与自诊断系统输出的故障代码互相印证，更加强了自信。因此从曲轴转角传感器着手调查。    这辆车使用的是拾波器线圈式曲轴转角传感器。对于这种传感器的检查，一是使用示波观察仪确认传感器输出信号电压波形，二是使用万能表做导通试验，以便确认传感器以及导线是否断线。   图 1所示是拾波器线圈的端子及各线圈电阻的基准值。用万能表测量各个线圈的电阻值，结果G1线圈的电阻为167，G2线圈的电阻为170，Ne线圈的电阻为168。哪一个都在基准值允许的范围之内。当然这是在发动机能够起动的状态下测量的，这

27、些数据并不表示曲轴转角传感器就一定没有问题。接着，在发动机运转状态，设置示波观察仪以便确认传感器输出信号电压波形。正在操作时发动机突然熄火，而且再也起动不起来。马上使用万能表做拾波器线圈的导通试验，结果G1线圈电阻值为194，G2线圈电阻值为，Ne线圈电阻值为390与正常时相比变化是惊人的。从以上的检查结果就可以看得出来，G2线圈断线，Ne线圈也存在某种问题。    线圈有时完全正常，有时不正常甚至断线，原因就在于受发动机温度的影响。更换曲轴转角传感器后进行行驶试验，不管怎样爬坡，怎样增加负荷，发动机运转始终正常。维修工作就结束了。    故障分析：拾波器线圈式曲轴转角传感器以其成本低廉而被广泛采用，但是在构造上也有不可忽视的问题。主要是受环境温度的影响不断产生微量的伸缩变形，线圈的导线极细，因此容易断线。同时在产生信号时，受电磁诱导作用不断产生微小的振动，这也是断线的原因。经年使用之后产生故障也是在所难免的。然而这次发生故障