哈尔滨剑桥学院
毕 业 论 文
论文题目： 丰田发动机故障检测与维修 专 业： 交通工程 班 级： 高级轿车诊断与维修08-2班
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丰田发动机故障检测与维修
摘 要
发动机是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。 汽车发动机作为汽车的核心部分，是一个汽车的灵魂，汽车发动机的好坏直接影响到汽车的价值与功能。丰田汽车作为汽车产业里的一大分支在汽车行业里有着举足轻重的作用。本文主要研究丰田汽车发动机常见故障，对其进行分析和解决。对使用和维护汽车有着很现实的意义。
关键词：丰田汽车，发动机，故障检测，维修
Toyota engine fault detection and maintenance
Abstract
The engine is a form of energy conversion for mechanical energy of the machine. Its function is to the liquid or gas chemical energy into heat energy by burning, and then the heat through the expansion into mechanical energy and foreign power output. The power of the car from the engine. The engine is the heart of the car, the car to provide power for walking, car of the power, economy and environmental protection. Car engine as the core part of the car, is a car, the soul of automobile engine has a direct influence on the value and function of the car. Toyota car industry as a branch in automobile industry has a pivotal role. This paper makes a study of the Toyota engine common fault, and carry on the analysis and solve. To use and maintenance car has a realistic significance
Keywords : Toyota ；engine ；failureanalysis ；overhaul
目 录
摘要 . ....................................................................... I Abstract ................................................................... II 1绪论 ...................................................................... 1 1.1 发动机故障检测的重要性 .................................................. 1 1.2 发动机故障产生的主要原因和表现 ......................................... 1 1.3 发动机故障诊断技术 ...................................................... 1 1.4 发动机故障检测与维修的意义 .............................................. 2 2丰田公司的简介 ............................................................ 2 3 丰田发动机的工作原理和结构 . ............................................... 3 3.1 发动机的工作原理 ....................................................... 3 3.2发动机的结构 ............................................................ 4 4 丰田发动机的常见故障 . ..................................................... 5 4.1电控发动机 .............................................................. 5 4.1.1简介 .................................................................. 5 4.1.2 结构组成 .............................................................. 6 4.1.3工作原理 .............................................................. 6 4.2发动机的常见故障诊断 .................................................... 6 4.2.1 汽车电控发动机常见故障及排除方法 ...................................... 7 4.2.2控发动机故障诊断与排除流程图 .......................................... 9 4.2.3检测与维修时的注意事项 ............................................... 12 5 丰田发动机常见故障和维修案例 . ............................................ 14 5.1 丰田皇冠轿车高转速动力不足 ............................................. 14 5.2 丰田凯美瑞停车后难以启动 ............................................... 16 5.3 丰田佳美发动机故障指示灯亮 ............................................. 19 5.4丰田皇冠发动机怠速过高 ................................................. 20 结论 . ...................................................................... 22 致谢 . ...................................................................... 23
参考文献 . .................................................................. 24
丰田发动机故障检测与维修
1绪论
1.1 发动机故障检测的重要性
汽车是一个复杂的机械系统，它由数千种的零件所构成，发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏，汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系。它产生的故障占全车的比例最高(在全车中约占19.8%)，单位里程的配件消耗(在全车中约占75.6%)、保修工时消耗(在全车中约:1124.0%)汽车发动机也占首位，发动机的故障诊断和维修水平在汽车修理中最为重要，因此发动机综合性能的检测对报车性能的了解至关重要。
1.2 发动机故障产生的主要原因和表现
汽车发动机一般都采用往复活塞式内燃机，其结构复杂，工作条件恶劣，在长期使用过程处于各种的环境中，承受着各种应力，如外部的环境应力、内部功能应力和运动应力以及总成、部件等由于结构和使用条件，如道路、气候、使用强度、行驶_I二况等的不同，发动机技术状况参数，将以不同规律和不同强度发生变化，或性能参数劣化，最终将导致故障。发动机故障是指发动机部分或完全丧失工作能力的现象，通常表现为声响异常、流体泄漏、温度过高、动力下降、油耗过大、工况突变、外观异常、机身振动等。
1.3 发动机故障诊断技术
发动机故障诊断技术，是在汽车不解体或不完全解体的前提下，依靠先进的传感器技术与检测技术，采集发动机的各种具有某些特征的动态信息，并对这些信息进行各种分析和处理、区分、识别并确认其异常表现，预测其发展趋势，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修措施和处理方法，并提供公正的、科学的数据。主要对汽车
的动力性、经济性、安全性、可靠性以及噪声、污染排放等状况进行检测。
1.4 发动机故障检测与维修的意义
随着汽车用途日益广泛，保有量急剧增长，及其结构和技术不断进步，使汽车检测与诊断技术必须改变比较原始的检测方法，以新的检测诊断技术和方法来保证汽车运行的安全、节能、降低车辆排放和噪卢，减少运用、维修成本，以延长经济使用寿命。
2丰田公司的简介
丰田汽车公司简称“丰田”（TOYOTA ），创始人为丰田喜一郎。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。丰田喜一郎的同学隈部一雄从德国给他买回一辆德国DKW 牌前轮子驱动汽车，经过两年的拆装研究，终于1935年8月造出了一辆GI 牌汽车。该车是二冲程双缸，木制车身，车顶用皮革缝制。
1934年，丰田喜一郎决定创立汽车生产厂。1937年成立了“丰田汽车工业株式会社”，地址在爱知县举田盯，初始资金1200万日元，员工300多人。
1936年底至1937动了侵华战争后，陆军大批采购卡车，丰田公司的所有库存车一售而空，丰田公司赚了大钱。
1950年4月，丰田汽车乐售公司成立，1950年6月，朝鲜战争爆发，美军46亿日元的巨额订货，丰田迅速发展起来。1952年3月27日，丰田喜一郎因患脑溢血去世。1974年，丰田与日野、大发等16家公司组成了丰田集团，同时与280多家中小型企业组成协作网。1982年7月，丰田汽车工业公司和丰田汽车销售公司重新合并，正式更名为丰田汽车公司。 丰田的产品范围涉及汽车、钢铁、机床、电子、纺织机械、纤维织品、家庭日用品、化工、建筑机械及建筑业等。1993年，总销售额为852.83亿美元，位居世界工业公司第5位。全年生产汽车445万辆，占世界汽车市场的9.4％。目前，丰田是世界第三大汽车公司，在世界汽车生产业中有着举足轻重的作用。
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。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、凌志豪华汽
车也极负盛名。丰田公司的三个椭圆的标志是从1990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。
3 丰田发动机的工作原理和结构
3.1 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。
理解4冲程
活塞，它由一个活塞杆和曲轴相联，过程如下：
1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气 2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。 3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。 4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。 注意：发动机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为
转动，这样才能驱动汽车轮胎[1]
3.2发动机的结构
发动机是一种由许多机构和系统组成的复杂机器。无论是汽油机，还是柴油机；无论是四行程发动机，还是二行程发动机；无论是单缸发动机，还是多缸发动机。要完成能量转换，实现工作循环，保证长时间连续正常工作，都必须具备以下一些机构和系统。
（1）曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
（2）配气机构
配气机构的功用是根据发动机的工作顺序和工作过程，定时开启和关闭进气门和排气门，使可燃混合气或空气进入气缸，并使废气从气缸内排出，实现换气过程。配气机构大多采用顶置气门式配气机构，一般由气门组、气门传动组和气门驱动组组成。
（3）燃料供给系统
汽油机燃料供给系的功用是根据发动机的要求，配制出一定数量和浓度的混合气，供入气缸，并将燃烧后的废气从气缸内排出到大气中去。
（4）润滑系统
润滑系的功用是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。润滑系通常由润滑油道、机油泵、机油滤清器和一些阀门等组成。
（5）冷却系统
冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。水冷发动机的冷却系通常由冷却水套、水泵、风扇、水箱、节温器等组成。
（6）点火系统
在汽油机中，气缸内的可燃混合气是K 电火花点燃的，为此在汽油机的气缸盖上装有火花塞，火花塞头部伸入燃烧室内。能够按时在火花塞电极间产生电火花的全部设备称为点火系，点火系通常由蓄电池、发电机、分电器、点火线圈和火花塞等组成。
（7）起动系统
要使发动机由静止状态过渡到工作状态，必须先用外力转动发动机的曲轴，使活塞作往复运动，气缸内的可燃混合气燃烧膨胀作功，推动活塞向下运动使曲轴旋转。发动机才能自行运转，工作循环才能自动进行。因此，曲轴在外力作用下开始转动到发动机开始自动地怠速运转的全过程，称为发动机的起动。完成起动过程所需的装置，称为发动机的起动系。
汽油机由以上两大机构和五大系统组成，即由曲柄连杆机构，配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系、点火系和起动系组成；柴油机由以上两大机构和四大系统组成，即由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、润滑系、冷却系和起动系组成，柴油机是压燃的，不需要点火系[2]
4 丰田发动机的常见故障
4.1电控发动机
4.1.1简介
电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系。电控发动机的燃油供给系取消了化油器，却增加了不少电子自动控制装置。其中包括许多传感器，执行元件和ECU 。
电控发动机不仅要完成化油器所要完成的任务，而且要完成化油器难以完成的任务。例如，使可燃混合气的空燃比浓度能控制在所需要的范围内。化油器式发动机油路和电路划分的非常清楚，互相影响不大。而电控发动机燃油供给系统增加了电子控制部分，这就使得油路和电路相互联系，它不仅影响发动机燃油系的工作，而且还影响发动机的正常运行。由于电控发动机电子控制装置的增加，这就使发动机的整个结构(包括电控系) 更为复杂。
电控发动机不仅要完成化油器所要完成的任务，而且要完成化油器难以完成的任务。例如，使可燃混合气的空燃比浓度能控制在所需要的范围内。化油器式发动机油路和电路划分的非常清楚，互相影响不大。而电控发动机燃油供给系统增加了电子控制部分，这就使得油路和电路相互联系，它不仅影响发动机燃油系的工作，而且还影响发动机的正常运行。由于电控发动机电子控制装置的增加，这就使发动机的整个结构(包括电控系) 更为复杂。
4.1.2 结构组成
(1)电子控制单元（ECU ）
电控单元（ECU ）是发动机电子控制系统的核心。它完成发动机各种参数的采集和喷油量、喷油定时的控制，决定整个电控系统的功能。
(2)传感器
传感器(Sensor)将发动机工况与环境的信息通过各种信号即时、真实的传递到ECU 。换句话说，ECU 所了解到的只是一个由诸多信号所构成的发动机。所以，传感器信息的准确性、再现性与即时性就直接决定控制的好坏。
(3)执行器
电控系统要完成的各种控制功能，是靠各种执行器来实现的。
在控制过程中，执行器将ECU 传来的控制信号转换成某种机械运动或电器的运动，从而引起发动机运行参数的改变，完成控制功能。
4.1.3工作原理
以发动机转速和负荷作为反映发动机实际工况的基本信号，参照由试验得出的发动机各工况相对应的喷油量和喷油定时脉谱图来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时或点火定时，然后通过执行器进行控制输出[3]。
4.2发动机的常见故障诊断
电控汽油喷射发动机是装有电脑、传感器、执行元件的智能控制发动机。它可以精确控制空燃比，使燃烧充分，显著减少排气污染。同时，由于发动机工作稳定性得到加强，从而降低了噪音。其传感器采集瞬息变化的空气进气量、发动
机负荷、水温、进气温度等信号输入电脑，由电脑计算出适时的、恰当的汽油量和最佳点火提前角，并输出控制信号给喷油阀和点火器，使得发动机在各工况下得到最佳性能。
4.2.1 汽车电控发动机常见故障及排除方法
当汽车电控发动机工作不正常，而自诊断系统却没有故障码输出时，尤其需要依靠操作人员的检查、判断，以确定故障的性质和产生故障的部位。笔者现将汽车电控发动机常见故障总结为以下：
(1) 发动机不能发动
1）故障现象：打开点火开关，将点火开关拨到起动位置，发动机发动不着。
2）故障产生的可能原因：
a. 起动系统故障使发动机不能转动或转动太慢：①蓄电池存电不足、电极桩柱夹松动或电极桩柱氧化严重；②电路总保险丝断；③点火开关故障；④起动机故障；⑤起动线路断路或线路连接器接触不良。
b. 点火系统故障：①点火线圈工作不良，造成高压火花弱或没有高压火花；②点火器故障；③点火时间不正确。
c. 燃油喷射系统故障：①油箱内没有燃油；②燃油泵不工作或泵油压力过低；③燃油管泄漏变形；④断路继电器断开；⑤燃油压力调节器工作不良；⑥燃油滤清器过脏。
d. 进气系统故障：①怠速控制阀或其控制线路故障；②怠速控制发阀空气管破裂或接头漏气；③空气流量计故障。
e.ecu 故障。
3）诊断排除方法和步骤。
①打起动档，起动机和发动机均不能转动，应按起动系故障进行检查。首先，检查蓄电池存电情况和极柱连接和接触情况；如果蓄电池正常时，检查起动线路、保险丝及点火开关；②踏下油门到中等开度位置，再打起动机。如果此时，发动机能够发动，则说明故障为怠速控制阀及其线路故障或者是进气管漏气，如果踏下油门到中等开度位置时，仍然发动不着，应进行下一步骤的检查；③进行外观检查。检查进气管路有无漏气之处；检查各软管及其连接处是否完好；检查曲轴箱通风装置软管有无漏气或破裂；④检查高压火花。如果高压火花不正常，应检
查高压线、点火线圈、分电器和电子点火器；⑤检查点火顺序是否正确；⑥检查供油系统的供油情况。在确认油箱有泪的情况下，检查燃油管中的供油压力；⑦检查点火正时及各缸的点火顺序；⑧检查装在空气流量计上的燃油泵开关的工作情况；⑨检查各缸火花塞的工作情况；⑩检查点火正时。如点火正时不正确，应进一步检查点火正时的控制系统；b11＜觳ecu 的供电情况和工作情况，确定是否是ecu 的故障[4]。
(2) 发动机失速故障
1）故障现象：发动机工作时，转速忽高忽低，这种现象即为发动机失速现象，其故障被称为发动机失速故障。
2）故障原因：造成发动机转速忽高忽低的原因有燃油喷盘系统的故障，也有点火控制系统的故障，还有进气系统的故障。常见的故障原因有以下几点：
①进气系统存在漏气处。如各软管及连接处漏气，pvc 阀漏气，egr 系统漏气，机油尺插口处漏气，机油滤清器盖漏气等；②空气滤清器滤芯过脏；③空气流量计工作不正常；④燃油喷射系统供油压力不稳。如油管变形，系统线路连接接触不良，燃油泵泵油压力不足，燃油压力调节器工作不稳定，燃油滤清器过脏，断路继电器触点抖动等；⑤点火正时不正确；⑥冷起动喷油器和温度正时开关工作不良；⑦ecu 故障。
3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管路有无漏气现象。检查各软管及连接接头处、pvc 阀管子、egr 系统、机油尺插口、机油滤清器盖；②检查供油压力。检查油箱中燃油是否过少，检查燃油管内的压力是否不稳。具体方法与检查发动机不能发动时相同；③检查空气滤清器滤芯是否过脏；④检查点火提前角；⑤检查各缸火花塞工作情况；⑥检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关的工作情况；⑦检查空气流量计的输出电压及与发动机工况的变化关系；⑧检查喷油器的喷油情况；⑨检查ecu 的工作情况[5]。
(3)发动机怠速不良故障
1）故障现象：发动机在中等以上转速运行时工作正常，当转速为怠速或接近怠速时，出现怠速不稳甚至熄火的现象，即为怠速不良故障。
2）故障原因：造成怠速不良通常是由于进气系统和喷油控制系统的原因，个别时候也会因发动机机械故障造成怠速不良。常见引起怠速不良的原因有：①
进气系统有漏气处；②冷起动喷油器和温度一时间控制开关工作不正常；③喷油系统供油压力不正常；④喷油器故障引起喷射雾化质量差；⑤ecu 故障。
3）诊断排除方法和步骤：①检查进气管、pvc 阀软管、机油尺处是否漏气；②检查空气滤清器滤芯是否过脏；③检查冷起动喷油器和温度一时间控制开关是否正常；④检查燃油系统压力是否过低；⑤检查喷油器喷射情况；⑥必要时检查汽缸压力和气门间隙；⑦检查ecu [6]。
(4) 混合气稀故障
1）故障现象：发动机转速不稳，动力明显不足，且有回火现象，则可认为发动机存在混合气过稀的故障。
2）故障原因：①进气系统存在漏气现象；②冷起动喷油器和温度定时开关有故障； ③系统燃油压力过低；④喷油器发卡或堵塞；⑤空气流量计故障；⑥水温传感器故障；⑦节气门位置传感器故障；⑧ecu 故障。
3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；②检查冷起动喷油器的定时开关；③检查喷油器有无堵塞、发卡故障；④检查空气流量计工作情况；⑤检查水温传感器；⑥检查节气门位置传感器工作情况；⑦检查ecu 各端子输入、输出信号。
(5)加速不良故障
1）故障现象：发动机在油门由低速缓慢加速到高速时，工作完全正常，但在急加速时，发动机转速变化缓慢，有时有喘气或回火现象。
2）故障原因：①进气系统存在漏气故障；②系统供油压力过低；③点火电压过低；④ 点火时间过迟；⑤汽缸压力过低或气门间隙过小；⑥节气门位置传感器工作不正常；⑦ecu 故障。
3）诊断排除方法和步骤：①检查进气系统有无漏气现象；②检查高压火花情况；③检查点火提前角是否正常；④检查系统供油压力；⑤检查节气门传感器工作是否正常；⑥检查ecu 各端子信号是否正常；⑦必要时检查气门间隙和汽缸工作压力。
4.2.2控发动机故障诊断与排除流程图
(1) 发动机不能起动故障诊断与排除流程图[7]：
电控发动机不能转动或转动很慢，其主要原因是蓄电池或起动系统有故障，
可检查蓄电池和起动系统进行排除：如果曲轴转动正常而发动机不能起动，其主要原因是燃油喷射系统的传感器、执行器、电控单元及其线路有故障，可按图
4-1所示程序进行排除：
图4-1发动机不能启动故障排除流程图
（2）加速不良或熄火故障诊断与排除流程图
加速不良的原因主要是空燃比不当，点火性，能和密封性能变差。
1）稀混合气，燃油泵油压低，喷油器、燃油滤清器、进气歧管真空泄漏等。
2) 节气门位置传感器或空气流量计、进气歧管绝对压力传感器故障。
3) 点火提前角不正确。
4) 火花塞或高压线不良、高压火花弱。
5）排气再循环系统工作不良。