能力模塊二發動機及控制系統檢修《新能源汽車混合動力系統檢修》職業教育汽車類專業活頁式新形態創新教材配套課件制作：曹登華01任務1：發動機的認知02任務2：發動機機械系統檢修03任務3：發動機電控系統檢修1+X初級能力模塊二1+X中級1+X高級發動機的認知任務1.1：發動機的類型任務1.2：混動汽車發動機主要特征任務1任務1：發動機的認知學習目標123知識目標1.掌握奧托循環發動機的特點2.掌握米勒循環發動機的特點3.掌握阿特金森循環發動機的特點能力目標1.能夠熟練車輛技術資料2.能在車上找到發動機的位置3.能識別發動機主要零部件素養目標1．具有安全意識、法律意識2．具有良好的團隊合作精神、以客戶為中心、敬客經營的職業精神3．具有嚴謹、規范、精益求精的大國工匠精神1）奧托循環發動機任務1.1：發動機的類型1）奧托循環發動機1.進氣行程活塞在曲軸的帶動下從氣缸內上止點移動到下止點，此時進氣門打開，排氣門關閉，曲軸轉動180°；在活塞移動過程中，氣缸容積逐漸增大，氣缸內氣體壓力逐漸降低，并形成一定的真空度，新鮮的空氣和汽油混合氣通過進氣門被吸入氣缸，并在氣缸內進一步混合形成可燃混合氣。任務1.1：發動機的類型2.壓縮行程進氣行程結束后，曲軸繼續帶動活塞由下止點移至上止點，此時，進、排氣門同時關閉，曲軸轉動180°；活塞上移時，氣缸工作容積逐漸縮小，氣缸內的混合氣體被壓縮至氣缸頂部，其壓力和溫度同時升高，為做功行程做準備。3.做功行程壓縮行程結束時，安裝在氣缸蓋上的火花塞產生電火花，將氣缸內的可燃點燃，火焰迅速傳遍整個，同時放出大量的熱能；燃燒的體積急劇膨脹，和溫度迅速升高。在氣體壓力的作用下，活塞由上止點移至下止點，并通過連桿推動曲軸旋轉做功。在做功行程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉動180°。4.排氣行程做功行程結束后，排氣行程開始，排氣門開啟，進氣門仍然關閉，曲軸通過連桿帶動活塞由下止點移至上止點，曲軸轉動180°，此時膨脹過后的燃燒氣體（或稱廢氣）在其自身剩余壓力和在活塞的推動下，經排氣門排出氣缸之外；當活塞到達上止點時，排氣行程結束，排氣門關閉。2）米勒循環發動機任務1.1：發動機的類型壓縮比和膨脹比壓縮比是指活塞在下止點時氣缸的容積與活塞在上止點時氣缸的容積之間的比值；膨脹比是指發動機做功行程結束時氣缸的容積與做功行程開始時氣缸的容積之比，如圖所示。2）米勒循環發動機任務1.1：發動機的類型壓縮比＜膨脹比，其效率要比奧拓循環高馬自達2.3S米勒循環發動機3）阿特金森循環發動機任務1.1：發動機的類型阿特金森循環是一個熱循環，可使特定機構的壓縮行程和膨脹行程彼此單獨設定，可獲取燃燒過程中產生的所有可用能量（高熱效率）。奧托循環與阿特金森循環進排氣對比豐田卡羅拉混合動力汽車使用的1.8L阿特金森發動機3）阿特金森循環發動機任務1.1：發動機的類型豐田混合動力普銳斯通過VVT-i系統，通過控制進氣門關閉正時可改變壓縮比，如圖所VVT-i系統控制壓縮比。任務1.2：混動汽車發動機主要特征1）8ZR-FXE發動機基本參數任務1.2：混動汽車發動機主要特征1）8ZR-FXE發動機基本參數任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征1.曲軸偏置其氣缸中心和曲軸中心不在同一平面，曲軸中心線向排氣側偏移了12mm，如圖所示。任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征2.兩大機構8ZR-FXE發動機使用了鋁制氣缸體和屋脊形燃燒室，采用輕量化、高強度鋁壓鑄的加強曲軸箱總成。配氣機構采用鏈傳動，凸輪軸通過液壓挺柱和滾子氣門搖臂驅動進、排氣門，如圖所示，在進氣側配備了智能可變氣門正時（VVT-i）系統。任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征3.電動水泵8ZR-FXE發動機采用了電動水泵，如圖所示，發動機控制模塊（ECM）能根據冷卻液溫度、發動機轉速以及車速等信息，計算必要的冷卻液流量，從而控制水泵電機轉速。任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征4.進氣系統8ZR-FXE發動機的進氣系統如圖所示，無拉索型的電子節氣門控制系統使節氣門開度得到精確控制構。任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征5.燃油供給系統8ZR-FXE發動機的燃油供給系統為無回流燃油系統，如圖所示,無論發動機運行狀況如何變化，燃油壓力調節器都將保持穩定的系統壓力。任務1.2：混動汽車發動機主要特征2）8ZR-FXE發動機的主要特征5.火花塞8ZR-FXE發動機的點火系統采用長距銥金火花塞，如圖所示。銥金火花塞壽命可以保障行駛6萬～8萬km。發動機機械系統檢修任務2.1：發動機拆裝作業任務2.2：發動機零部件檢修任務2任務2：發動機機械系統檢修學習目標123知識目標1.掌握發動機大修的基本程序2.掌握維修手冊的用法能力目標1.能夠按照修理手冊規范進行發動機附件部分的拆卸。2.能夠按照修理手冊規范分解發動機主體3.能測量判斷故障部位4.具備資料查詢、診斷分析、儀器使用和工作文件歸檔的能力5.正確處理發動機機械系統廢舊零部件素養目標1．具有安全意識、法律意識2．具有良好的團隊合作精神3．具有嚴謹、規范、精益求精的大國工匠精神1）大修的步驟任務2.1：發動機拆裝作業大修通常分成四個步驟，確認問題/癥狀、拆卸/分解、清潔/檢查、裝配/安裝，如圖大修程序。（1）確認問題/癥狀1）大修的步驟任務2.1：發動機拆裝作業（2）拆卸/分解1.拆卸把需要大修的總成從汽車上拆卸下來，以便分解。2.分解分解總成，以便進行檢查、調整和/或修理。3.擺放分解時，根據每個部件安裝位置/區域擺放，以便組裝/安裝到原始位置。1特性標記

2識別號

3曲軸軸承蓋1）大修的步驟任務2.1：發動機拆裝作業4.檢查方向對于具有方向和組合的零件，應保證其安裝正確。

1連桿2閥門3氣門彈簧4曲軸軸承蓋1活塞2連桿3前部標記4凸輪軸軸承蓋1）大修的步驟任務2.1：發動機拆裝作業（3）清潔/檢查1.清潔清潔已分解的部件將有以下效果。2.檢查用合適的方法測量和/或檢查，比如目視檢查或用儀器測量。3.一致性檢查核實用測量或檢查發現的問題是否是故障的原因。如果不是，再次尋找故障原因。1）大修的步驟任務2.1：發動機拆裝作業（4）裝配/安裝用正確的程序/方法組裝。一定要參考修理手冊。1.調整/檢查運行無論何時組裝部件，要依據維修標準來進行調整和運行。2.組裝后的檢查工作完成后，重新檢查原始故障以確定故障是否被發現。另外，檢查是否有錯誤，各個總成是否都正常運轉。1扭矩扳手2新墊片3機油4向前標記2）大修評分標準任務2.1：發動機拆裝作業作業時按照維修手冊的要求進行拆裝，下表為發動機機械拆裝檢查的作業評分標準（供參考），如表2大修評分標準。任務要求操作過程考核點評價標準拆卸發動機附件1.拆卸進氣歧管2.拆卸排氣歧管發動機附件拆卸1.未按手冊要求拆卸進氣歧管扣0.5分2.未按手冊要求拆卸排氣歧管扣0.5分分解發動機主體1.拆卸發動機氣門室罩蓋2.拆卸曲軸皮帶輪3.拆卸正時鏈條罩蓋4.拆卸正時鏈條及鏈輪5.拆卸凸輪軸6.拆卸氣缸蓋7.拆卸油底殼8.拆卸活塞9.拆卸曲軸10.拆卸氣門發動機機械部分拆裝1.未按手冊要求拆卸發動機氣門室罩蓋扣0.5分2.未按手冊要求拆卸曲軸皮帶輪扣0.5分3.未按手冊要求拆卸正時鏈條罩蓋扣0.5分4.未按手冊要求拆卸正時鏈條及鏈輪扣0.5分5.未按手冊要求拆卸凸輪軸扣0.5分6.未按手冊要求拆卸氣缸蓋扣0.5分7.未按手冊要求拆卸油底殼扣0.5分8.未按手冊要求拆卸活塞扣0.5分9.未按手冊要求拆卸曲軸扣0.5分10.未按手冊要求拆卸氣門扣0.5分測量判斷故障部位1.測量故障氣缸進排氣門直徑2.測量故障氣缸進排氣門導管內徑3.測量故障氣缸進排氣門密封性4.測量故障氣缸活塞直徑5.測量故障氣缸活塞環情況6.測量故障氣缸缸徑根據漏氣情況對發動機部件檢測（無需全部檢測）1.測量前未清潔量具扣1分2.量具選用錯誤扣1分3.未完成故障氣缸進排氣直徑測量扣1分4.未完成故障氣缸進排氣導管內徑測量扣1分5.未使用紅印油測量進氣門密封性扣1分6.未測量活塞直徑扣1分7.未測量活塞環邊隙、背隙扣1分8.未完成故障氣缸缸徑測量扣1分1）缸體與活塞間隙的測量任務2.2：發動機零部件的檢測1活塞2

測微計3

量缸表4

活塞間隙5

推力方向6

軸向2）活塞銷間隙的測量任務2.2：發動機零部件的檢測1活塞銷

2活塞3連桿4

測微計5

卡規3）軸承蓋間隙的測量任務2.2：發動機零部件的檢測1塑料間隙規2

扭矩扳手3

塑料間隙規的最寬部分4

曲軸

5

連桿軸承

6

連桿蓋7

連桿

8

油隙

9

增加

10

小間隙

11

減少

12

大間隙4）檢查活塞和活塞環任務2.2：發動機零部件的檢測1厚度規

2拆卸活塞環3

一號活塞環槽間隙4

二號活塞環槽間隙1

活塞2

活塞環3

厚度規5）檢查氣缸蓋的平整度任務2.2：發動機零部件的檢測1精度直尺

2厚度規

A

氣缸體側

B

進氣歧管側

C

排氣歧管側6）檢查氣門任務2.2：發動機零部件的檢測1游標卡尺發動機電控系統檢修任務3.1：發動機電控系統的認知任務3.2：發動機電控系統的檢修任務3任務3：發動機電控系統檢修學習目標123知識目標1.掌握發動機電控系統的部件組成2.掌握發動機電控系統的部件的工作原理能力目標1.能夠找到發動機電控系統各零部件的安裝位置2.能夠熟練閱讀電控系統各部分的電路圖3.能夠完成電控系統主要零部件的檢修作業素養目標1．具有安全意識、法律意識；2．具有良好的團隊合作精神、以客戶為中心、敬客經營的職業精神；3．具有嚴謹、規范、精益求精的大國工匠精神；任務3.1：發動機電控系統的認知

基于現代汽油發動機的發展要求，發動機電控系統的功能越來越強大，并將多項控制功能集成在一個發動機控制模塊（ECM）上，共用傳感器信號，實現多功能控制，所以又稱為發動機集中控制系統或發動機管理系統。豐田卡羅拉8ZR-FXE發動機電控系統可以實現以下控制功能：1）8ZR-FXE發動機電控系統的功能（1）順序多點燃油噴射（SFI）（2）電子點火提前（ESA）（3）智能電子節氣門控制（ETCS-i）（4）智能可變氣門正時（VVT-i）（5）冷卻風扇控制（6）電動水泵控制（7）燃油泵控制（8）供油控制（9）排放控制（10）警告控制（11）自診斷控制(12）失效保護控制(13）應急備用控制表18ZR-FXE發動機電控系統主要零部件類型和功能零部件特點數量功能ECM32位CPU1ECM根據傳感器提供的信號對SFI、ESA和ETCS-i等進行最佳控制，以適應發動機的工作情況進氣質量空氣流量傳感器熱絲型1內置熱絲直接檢測進氣質量進氣溫度傳感器熱敏電阻型1借助內部熱敏電阻檢測進氣溫度曲軸位置傳感器磁電式1檢測發動機轉速和曲軸轉角凸輪軸位置傳感器磁阻元件(MRE)型1進行氣缸識別并檢測VVT角度節氣門位置傳感器線性(非接觸)型1檢測節氣門開度爆燃傳感器內置壓電元件型(平面型)1根據發動機爆燃所造成的氣缸體振動來間接檢測發動機是否出現爆燃現象發動機冷卻液溫度傳感器熱敏電阻型1通過內部熱敏電阻檢測發動機冷卻液溫度空燃比傳感器帶加熱器的平面型1以線性方式檢測廢氣中的氧濃度氧傳感器帶加熱器的杯型1通過測量傳感器自身產生電動勢檢測廢氣中氧濃度噴油器總成12孔型4根據ECM發出的信號操縱電磁閥噴射燃油任務3.1：發動機電控系統的認知2）8ZR-FXE發動機主要傳感器的安裝位置8ZR-FXE發動機電控系統傳感器安裝位置任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹1.節氣門位置傳感器任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹2.爆燃傳感器任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹3.空氣流量傳感器任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹4.曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器輸出波形示意任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹5.氧傳感器和空燃比傳感器任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹5.氧傳感器和空燃比傳感器任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹6.凸輪軸正時機油控制閥任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹7.點火線圈和火花塞任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹8.進氣歧管絕對壓力傳感器（真空傳感器）任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹9.燃油泵任務3.1：發動機電控系統的認知3）8ZR-FXE發動機電控系統主要部件的介紹9.燃油泵任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路1.質量空氣流量計（3）診斷方法執行檢查程序前，先檢查本系統相關電路的熔絲，再根據故障碼和數據流進行診斷。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路2.歧管絕對壓力、大氣壓力傳感器（3）診斷方法首先要根據故障碼和數據流進行診斷。其次除了測量壓力傳感器的電源外，更精確的測量是絕對壓力和信號輸出的關系（圖3），當然大多數情況沒這個必要，除非壓力通道有堵塞或傳感器損壞。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路3.進氣溫度傳感器（3）診斷方法首先要根據故障碼和數據流進行診斷。其次除了測量進氣溫度傳感器的電源外，更精確的測量是圖5所示的溫度和信號輸出的關系。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路4.冷卻液溫度傳感器（3）診斷方法首先要根據故障碼和數據流進行診斷。如果存儲DTCP0117，則檢查并確認發動機沒有過熱（由于發動機過熱，可能會存儲DTCP0117）。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路5.節氣門位置傳感器和節氣門執行器（3）診斷方法首先要根據故障碼和數據流進行診斷。節氣門關閉時，傳感器輸出電壓降低（圖8），節氣門開啟時，傳感器輸出電壓升高。ECM根據這些信號來計算節氣門開度并響應駕駛人輸入來控制節氣門執行器。這些信號同時也用來計算空燃比修正值、功率提高修正值和燃油切斷控制。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路5.節氣門位置傳感器和節氣門執行器任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路5.節氣門位置傳感器和節氣門執行器電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路5.節氣門位置傳感器和節氣門執行器原理任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路5.節氣門位置傳感器和節氣門執行器電路圖任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--監測三元催化轉化器轉化效率的氧傳感器S2任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--氧傳感器的診斷任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--氧傳感器的診斷(電路圖)5ZR-FXE發動機窄帶氧傳感器電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--氧傳感器的診斷(診斷方法\確認行車模式)任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--催化系統效率低于閾值（B1）任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路6.氧傳感器--氧（AF）傳感器任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路7.爆燃傳感器任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路8.曲軸\凸輪軸位置傳感器任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路10.點火系統電路--點火系統零件位置任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路10.點火系統電路--點火系統電路圖任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路10.點火系統電路--點火線圈初級/次級電路直接點火系統（DIS）原理任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路10.點火系統電路--點火線圈初級/次級電路直接點火系統（DIS）電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路11.燃油供給電路--燃油泵控制電路燃油泵控制信號和控制電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路11.燃油供給電路--噴油器電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路12.燃油蒸發排放控制系統清污控制閥任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--電源電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--VC輸出電路ECM電源5V供電傳感器電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--系統電壓ECM供電電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--ECM處理器ECM持續監視其內部存儲器狀態、內部電路和發送至節氣門執行器的輸出信號。這種自檢可以確保ECM正常工作。如果檢測到任何故障，則ECM設定相應DTC并點亮MIL。任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--ECM內部發動機關閉計時器性能ECM內部發動機關閉計時器性能任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路13.發動機控制器（ECM）--MIL電路任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路14.電動冷卻液泵任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路15.可變配氣正時系統任務3.2：發動機電控系統的檢修1）發動機控制系統的電路16.發動機動力不足、發動機不起動、燃油耗盡ECM接收來自動力管理控制ECU的數據，如發動機所需輸出功率（輸出請求）、發動機產生的估算轉矩（估算轉矩）、控制目標發動機轉速（目標轉速