教学情境5 丰田卡罗拉汽车发动机 检修与维护 学习目的： 学习要求： 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。 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 [cm3 (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 @ 4,400

2、特点 机油喷嘴 滚子气门摇臂 长嘴喷油器 (12 孔) DIS 和长距铱金火花塞 MRE型 VVT 传感器 双VVT-i 液压挺柱 离合器式发电机皮带轮 机油喷嘴 取消了脉动衰减器 曲轴偏置

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 VVT-i 执行器 (排气侧) 排气凸轮轴 进气凸轮轴 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 油泵驱动链 油泵链轮正时记号 黄色记号 链轮上的正时记号 橙色记号 油泵驱动链轮正时记号 曲轴链轮正时记号 黄色记号

使用SST，通过扭力扳手来紧固VVT螺栓 （注：该SST为新的） （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） SST的长度: 10 cm 新 SST (09249-37010) 狭窄 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 排气歧管 TWC 副消音器 O2 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 输油管 内部管件 (吸收振动) 油压

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） 细长距火花塞 长距火花塞 六方.16 六方.14 M12 M14 铱金 火花塞套筒 (09011-3C220) 长距火花塞 细长距火花塞

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 发电机轴 轴承 弹簧 发电机皮带轮 发电机

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 OCV (进气) 辅助弹簧 VVT 执行器 (排气) MRE 传感器 (排气) VVT 执行器 (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°～10° 。 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14°和18°。

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。 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。

（3）修正点火提前角 1）暖机修正 2）怠速稳定修正 怠速，随着冷却液温度的升高，逐渐减小点火提前角。 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。

2、闭合角控制 闭合角控制又称通电时间控制。 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。

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07年产的丰田卡罗拉进入4S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： 4S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。

故障排除 步骤1：用诊断仪器读取当前故障码 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。

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

步骤3：检查DTC是否再次输出DTCP0351、P0352、P0353、P0354 (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。

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)

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