教学课件2.1 8ZR-FXE发动机拆装讲解

学习情境二：动力总成系统拆装与检测学习单元2.18ZR-FXE发动机拆装课程内容12345任务导入学习目标理论知识拓展阅读实践技能6单元小结任务导入

小王是新能源汽车某4S店的汽车维修工。一辆丰田卡罗拉双擎的发动机工作油耗过大，经检查是发动机活塞环损坏，需要更换活塞环。请问你知道活塞环的更换步骤吗？活塞环更换过程中有什么注意事项呢？学习目标1．能够迅速找到8ZR-FXE发动机各零部件的安装位置。2．能够向客户讲解8ZR-FXE发动机的工作原理。3．能够向客户讲解8ZR-FXE发动机的性能特点。4．能够完成发动机气缸盖和气缸体总成的拆卸与装配作业。5．能够按照环保要求和车间规定，正确处理发动机机械系统废旧零部件。理论知识2.1.18ZR-FXE发动机简介2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征2.1.38ZR-FXE发动机的命名规则理论知识

丰田卡罗拉双擎车型使用的是一款新开发8ZR-FXE发动机（图1），

直列4缸，1.8升

16气门DOHC发动机。

高膨胀比的阿特金森循环

智能可变气门正时(VVT-i)系统

直接点火系统(DIS)

智能电子节气门拉制系统(ETCS-i)

电动水泵2.1.18ZR-FXE发动机简介图2-1-18ZR-FXE发动机理论知识2.1.18ZR-FXE发动机简介项目技术数据发动机型号8ZR-FXE气缸数及排列方式直列4缸气门机构链条正时，16气门，双顶置凸轮轴（DOHC），进气侧智能可变气门正时（VVT-i）排量/mL1798缸径/mm×冲程/mm80.5×88.3压缩比13.0最大功率/kW73（5200rpm）最大扭矩/（N·m）142（4000rpm）表18ZR-FXE发动机基本参数表（1/2）理论知识2.1.18ZR-FXE发动机简介项目技术数据点火顺序1–3–4–2机油容量/L净含量4.7

带机油滤芯4.2

不带机油滤芯3.9气门正时进气开活塞上止点前29°-活塞上止点后12°

关活塞下止点后61°-102°

排气开活塞下止点前31°

关活塞上止点后3°排放标准欧Ⅵ发动机质量(不含油液)/kg90阿特金斯循环：进气门的关闭时刻要明显晚于常规发动机表18ZR-FXE发动机基本参数表（2/2）理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征

1.气缸体采用具有不规则铸件外表面的刺型位套，以增强缸套和铝制气缸体分总成之间的附着力。

增强的附着力有利于散热，降低了整体温度并减小了气缸孔的热变形。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征29°屋脊形燃烧室

2.使用了铝制气缸体和屋脊形燃烧室，采用轻量化、高强度铝压铸的加强曲轴箱总成。气缸盖上使用凸轮轴架来简化缸盖结构，进排气门的夹角为29°。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征3.采用先进的曲轴偏置技术活塞中心和曲轴中心不在一台直线上，气缸孔中心线相对于曲轴中心线向排气侧偏移了8mm，避免了发动机在使用过程中发生的“死点现象”，减少发动机摩擦，提高发动机的动力，有效降低油耗。曲轴偏置理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征4.活塞同样为铝合金制造，结构紧凑，重量更轻。活塞顶部为锥形挤压状，可使燃油有效燃烧，采用全浮式活塞梢。在每个活塞裙部都涂有树脂涂层以减少摩擦损失，并且使用了窄宽度低张力活塞环，减轻重量并减小摩擦，油环表面涂有物理气相沉积(PVD)涂层，提高了耐磨性。树脂涂层(活塞裙部)PVD涂层屋脊形燃烧室理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征5.配气系统采用链条驱动，凸轮轴通过液压挺柱和滚子气门摇臂驱动进排气门，并且在进气侧配备了智能可变气门正时（VVT-i）系统。凸轮轴正时齿轮凸轮轴正时链轮齿液压气门间隙调节器气门摇臂链条张紧器-棘轮止回机构正时链条(节距8mm)正时链条(节距7mm)排气凸轮轴进气凸轮轴气门活塞理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征柱塞油道单向球弹簧单向球柱塞弹簧低压室高压室“0”气门间隙油道

液压挺柱利用机油压力和弹簧弹力保持恒定为“0”的气门间隙，解决了因有气门间隙而产生的冲击及噪音问题；同时不需要进行气门间隙的调整。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征6.采用了电动水泵，发动机控制单元（ECM）会根据冷却液温度、发动机转速以及车速等信息，计算必要的冷却液流量从而控制水泵电机转速。加快暖机速度并减少冷却损失降低了发动机的功率损耗。这款发动机的冷却液容量约为5.7L。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征7.进气系统的进气歧管采用了塑料制造，重量更轻，可以有效的减轻发动机重量，提升发动机动力性能和经济性能。8.使用无拉索型的电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征9.排气系统采用不锈钢排气管及消音器，安装两组三元催化器。采用双通道废气控制系统两路废气控制系统，在消音器尾端上有阀门，高转速和低转速时切换不同的排气路径，用以保证消音器在低发动机转速时运转，并在高发动机转速时减少背压。理论知识2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征10.燃油系统采用无回流燃油系统，燃油压力调节器和燃油泵合成了一体，与发动机之间没有真空管连接，，燃油压力调节器不参考发动机的负压，无论发动机运行状况如何变化，它都将保持稳定的系统压力。理论知识11.点火系统采用直接点火统(DirectIgnitionSystem)，它完全淘汰了传统点火系统的分电器和高压线，并将点火线圈缩小，直接安装在各个汽缸的火花塞上。

12.火花塞采用长距铱金火花塞比普通火花塞点火能量充足且打火点稳定，寿命可以达到6-8万公里左右。2.1.28ZR-FXE发动机的主要特征理论知识2.1.38ZR-FXE发动机的命名规则丰田发动机型号中的每个英文字母和数字都代表着一定的含义，并且有着固定的命名规则。第一个阿拉伯数字代表该系列发动机的缸体设计的序列（同系列的第一款缸体设计为1，第二款缸体设计为2，……）；接下来的一个或两个大写英文字母代表该发动机所属的系列。破折号相连的后缀大写英文字母代表了该款发动机的技术特性

例如4A-GE发动机属于年代非常久远的A系列发动机，而8ZR-FE与4ZR-FE发动机一样同属丰田最新的ZR系列发动机。。其中常见的字母标识意义如下：E-电子燃油喷射；X-阿特金森循环；F-窄气门夹角双顶置凸轮轴布置；G-宽气门夹角双顶置凸轮轴布置；Z-机械增压发动机；T-涡轮增压发动机。拓展阅读2.1.4奥托循环2.1.5阿特金森循环拓展阅读

奥托循环又称四冲程循环，内燃机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环。基于这种循环而制造的煤气机和汽油机是最早的活塞式内燃机。1876年德国工程师尼古拉斯·奥托利用这个原理发明了发动机，因这种发动机具有转动平稳、噪声小等优良性能，对工业影响很大，故把这种循环命名为奥托循环，采用奥托循环的发动机即为奥拓循环发动机。奥托循环的一个周期是由吸气过程、压缩过程、膨胀做功过程和排气过程这四个冲程构成。2.1.4奥托循环拓展阅读

1882年，詹姆斯·阿特金森通过一套复杂的连杆机构，不但避开了奥托的专利，而且还提高了发动机的热效率。原始结构的阿特金森发动机的最典型结构特征就是结构复杂略有些奇怪的曲轴（当然结构复杂导致制造和维护都很麻烦，这也是它推广不力的主要原因），直接导致了它的膨胀比大于压缩比，所以具备更好的热力学效率，也就有了更好的经济性。2.1.5阿特金森循环拓展阅读2.1.5阿特金森循环图2-1-9阿特金森发动机的典型结构拓展阅读

美国人米勒在1940年代提出了米勒循环，从结构上大体恢复成奥托循环的结构，而在配气时机做了改进，当活塞到达下止点时候进气门延迟关闭，通过活塞向上运行排出一部分混合气，再关闭气门进行压缩。米勒循环使用晚关进气门的配气方式，同时借助机械增压装置，让反向推出的混合气能再次进入燃烧室，最终实现膨胀比更大的效果。2.1.5阿特金森循环拓展阅读2.1.5阿特金森循环图2-1-9阿特金森循环原理示意图拓展阅读

1993年，马自达的第一台量产米勒循环发动机KJ-ZEM，这台2.3升V6发动机也是世界上首台量产的米勒循环汽油机。现代的阿特金森循环使用电控装置改变发动机正时，通过推迟进气门关闭的办法，在压缩冲程从进气门排出部分燃气，减少进气量，所以压缩比没有那么高（也就没有了爆震的影响），从而实现膨胀比大于压缩比的目的。2.1.5阿特金森循环实践技能2.1.6气缸盖的拆装8ZR-FXE发动机气缸盖的拆卸步骤1.拆卸进气门2.拆卸排气门3.拆卸气门杆油封4.拆卸气门弹簧座5.拆卸2号直螺纹塞实践技能2.1.6气缸盖的拆装8ZR-FXE发动机气缸盖的安装步骤1.安装2号直螺纹塞2.安装气门弹簧座3.安装排气门杆油封4.安装排气门5.安装进气门实践技能2.1.7气缸体的拆装8ZR-FXE发动机气缸体的拆解步骤1.拆卸1号通风箱2.拆卸带连杆的活塞分总成将拆下的连杆轴承、连杆和连杆盖连在一起，按易于重新安装至原始位置的方式摆放。3.拆卸连杆轴承实践技能2.1.7气缸体的拆装8ZR-FXE发动机气缸体的拆解步骤4.拆卸曲轴按如图所示顺序，分步均匀地拧松并拆下10个曲轴轴承盖固定螺栓。5.拆卸曲轴轴承6.拆卸曲轴上止推垫圈7.拆卸活塞环组件实践技能2.1.7气缸体的拆装8ZR-FXE发动机气缸体的安装步骤1.安装安装活塞环组件2.安装曲轴轴承3.拆卸连杆轴承图2-1-24活塞环组件安装标准实践技能2.1.7气缸体的拆装8ZR-FXE发动机气缸体的安装步骤4.安装曲轴首先如图中所示顺序，均匀紧固10个曲轴轴承盖固定螺栓。扭矩：40N*m。然后用油漆在曲轴轴承盖固定螺栓的前端做标记。如图中所示顺序，将曲轴轴承盖固定螺栓紧固90°。图2-1-24紧固曲轴轴承盖固定螺栓

实践技能2.1.7气缸体的拆装8ZR-FXE发动机气缸体的安装步骤5.安装连杆轴承6.安装带连杆的活塞7.安装1号通风箱涂抹密封胶后3分钟内安装1号通风箱，并在15分钟内紧固螺栓和螺母。安装后至少2小时内不要起动发动机。图2-1-24紧固曲轴轴承盖固定螺栓

单元小结

1.8ZR-FXE发动机是一款直列4缸，1.8升，16气门DOHC发动机。采用高膨胀比的阿特金奈循环、智能可变气门正时(VVT-i)系统，直接点火系统(DIS)和智能电子节气门拉制系统(ETCS-i)。

2.8ZR-FXE发动机最大的特点就是使用了阿特金森循环，是通过进气门“晚关”的方法，使吸入气缸的混合气再被“挤出”一些，来达到实质上的膨胀比大于压缩比。