學習情境二：動力總成系統拆裝與檢測學習單元2.18ZR-FXE發動機拆裝課程內容12345任務導入學習目標理論知識拓展閱讀實踐技能6單元小結任務導入

小王是新能源汽車某4S店的汽車維修工。一輛豐田卡羅拉雙擎的發動機工作油耗過大，經檢查是發動機活塞環損壞，需要更換活塞環。請問你知道活塞環的更換步驟嗎？活塞環更換過程中有什么注意事項呢？學習目標1．能夠迅速找到8ZR-FXE發動機各零部件的安裝位置。2．能夠向客戶講解8ZR-FXE發動機的工作原理。3．能夠向客戶講解8ZR-FXE發動機的性能特點。4．能夠完成發動機氣缸蓋和氣缸體總成的拆卸與裝配作業。5．能夠按照環保要求和車間規定，正確處理發動機機械系統廢舊零部件。理論知識2.1.18ZR-FXE發動機簡介2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征2.1.38ZR-FXE發動機的命名規則理論知識

豐田卡羅拉雙擎車型使用的是一款新開發8ZR-FXE發動機（圖1），

直列4缸，1.8升

16氣門DOHC發動機。

高膨脹比的阿特金森循環

智能可變氣門正時(VVT-i)系統

直接點火系統(DIS)

智能電子節氣門拉制系統(ETCS-i)

電動水泵2.1.18ZR-FXE發動機簡介圖2-1-18ZR-FXE發動機理論知識2.1.18ZR-FXE發動機簡介項目技術數據發動機型號8ZR-FXE氣缸數及排列方式直列4缸氣門機構鏈條正時，16氣門，雙頂置凸輪軸（DOHC），進氣側智能可變氣門正時（VVT-i）排量/mL1798缸徑/mm×沖程/mm80.5×88.3壓縮比13.0最大功率/kW73（5200rpm）最大扭矩/（N·m）142（4000rpm）表18ZR-FXE發動機基本參數表（1/2）理論知識2.1.18ZR-FXE發動機簡介項目技術數據點火順序1–3–4–2機油容量/L凈含量4.7

帶機油濾芯4.2

不帶機油濾芯3.9氣門正時進氣開活塞上止點前29°-活塞上止點后12°

關活塞下止點后61°-102°

排氣開活塞下止點前31°

關活塞上止點后3°排放標準歐Ⅵ發動機質量(不含油液)/kg90阿特金斯循環：進氣門的關閉時刻要明顯晚于常規發動機表18ZR-FXE發動機基本參數表（2/2）理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征

1.氣缸體采用具有不規則鑄件外表面的刺型位套，以增強缸套和鋁制氣缸體分總成之間的附著力。

增強的附著力有利于散熱，降低了整體溫度并減小了氣缸孔的熱變形。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征29°屋脊形燃燒室

2.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。氣缸蓋上使用凸輪軸架來簡化缸蓋結構，進排氣門的夾角為29°。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征3.采用先進的曲軸偏置技術活塞中心和曲軸中心不在一臺直線上，氣缸孔中心線相對于曲軸中心線向排氣側偏移了8mm，避免了發動機在使用過程中發生的“死點現象”，減少發動機摩擦，提高發動機的動力，有效降低油耗。曲軸偏置理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征4.活塞同樣為鋁合金制造，結構緊湊，重量更輕。活塞頂部為錐形擠壓狀，可使燃油有效燃燒，采用全浮式活塞梢。在每個活塞裙部都涂有樹脂涂層以減少摩擦損失，并且使用了窄寬度低張力活塞環，減輕重量并減小摩擦，油環表面涂有物理氣相沉積(PVD)涂層，提高了耐磨性。樹脂涂層(活塞裙部)PVD涂層屋脊形燃燒室理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征5.配氣系統采用鏈條驅動，凸輪軸通過液壓挺柱和滾子氣門搖臂驅動進排氣門，并且在進氣側配備了智能可變氣門正時（VVT-i）系統。凸輪軸正時齒輪凸輪軸正時鏈輪齒液壓氣門間隙調節器氣門搖臂鏈條張緊器-棘輪止回機構正時鏈條(節距8mm)正時鏈條(節距7mm)排氣凸輪軸進氣凸輪軸氣門活塞理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征柱塞油道單向球彈簧單向球柱塞彈簧低壓室高壓室“0”氣門間隙油道

液壓挺柱利用機油壓力和彈簧彈力保持恒定為“0”的氣門間隙，解決了因有氣門間隙而產生的沖擊及噪音問題；同時不需要進行氣門間隙的調整。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征6.采用了電動水泵，發動機控制單元（ECM）會根據冷卻液溫度、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。加快暖機速度并減少冷卻損失降低了發動機的功率損耗。這款發動機的冷卻液容量約為5.7L。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征7.進氣系統的進氣歧管采用了塑料制造，重量更輕，可以有效的減輕發動機重量，提升發動機動力性能和經濟性能。8.使用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。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征9.排氣系統采用不銹鋼排氣管及消音器，安裝兩組三元催化器。采用雙通道廢氣控制系統兩路廢氣控制系統，在消音器尾端上有閥門，高轉速和低轉速時切換不同的排氣路徑，用以保證消音器在低發動機轉速時運轉，并在高發動機轉速時減少背壓。理論知識2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征10.燃油系統采用無回流燃油系統，燃油壓力調節器和燃油泵合成了一體，與發動機之間沒有真空管連接，，燃油壓力調節器不參考發動機的負壓，無論發動機運行狀況如何變化，它都將保持穩定的系統壓力。理論知識11.點火系統采用直接點火統(DirectIgnitionSystem)，它完全淘汰了傳統點火系統的分電器和高壓線，并將點火線圈縮小，直接安裝在各個汽缸的火花塞上。

12.火花塞采用長距銥金火花塞比普通火花塞點火能量充足且打火點穩定，壽命可以達到6-8萬公里左右。2.1.28ZR-FXE發動機的主要特征理論知識2.1.38ZR-FXE發動機的命名規則豐田發動機型號中的每個英文字母和數字都代表著一定的含義，并且有著固定的命名規則。第一個阿拉伯數字代表該系列發動機的缸體設計的序列（同系列的第一款缸體設計為1，第二款缸體設計為2，……）；接下來的一個或兩個大寫英文字母代表該發動機所屬的系列。破折號相連的后綴大寫英文字母代表了該款發動機的技術特性

例如4A-GE發動機屬于年代非常久遠的A系列發動機，而8ZR-FE與4ZR-FE發動機一樣同屬豐田最新的ZR系列發動機。。其中常見的字母標識意義如下：E-電子燃油噴射；X-阿特金森循環；F-窄氣門夾角雙頂置凸輪軸布置；G-寬氣門夾角雙頂置凸輪軸布置；Z-機械增壓發動機；T-渦輪增壓發動機。拓展閱讀2.1.4奧托循環2.1.5阿特金森循環拓展閱讀

奧托循環又稱四沖程循環，內燃機熱力循環的一種，為定容加熱的理想熱力循環。基于這種循環而制造的煤氣機和汽油機是最早的活塞式內燃機。1876年德國工程師尼古拉斯·奧托利用這個原理發明了發動機，因這種發動機具有轉動平穩、噪聲小等優良性能，對工業影響很大，故把這種循環命名為奧托循環，采用奧托循環的發動機即為奧拓循環發動機。奧托循環的一個周期是由吸氣過程、壓縮過程、膨脹做功過程和排氣過程這四個沖程構成。2.1.4奧托循環拓展閱讀

1882年，詹姆斯·阿特金森通過一套復雜的連桿機構，不但避開了奧托的專利，而且還提高了發動機的熱效率。原始結構的阿特金森發動機的最典型結構特征就是結構復雜略有些奇怪的曲軸（當然結構復雜導致制造和維護都很麻煩，這也是它推廣不力的主要原因），直接導致了它的膨脹比大于壓縮比，所以具備更好的熱力學效率，也就有了更好的經濟性。2.1.5阿特金森循環拓展閱讀2.1.5阿特金森循環圖2-1-9阿特金森發動機的典型結構拓展閱讀

美國人米勒在1940年代提出了米勒循環，從結構上大體恢復成奧托循環的結構，而在配氣時機做了改進，當活塞到達下止點時候進氣門延遲關閉，通過活塞向上運行排出一部分混合氣，再關閉氣門進行壓縮。米勒循環使用晚關進氣門的配氣方式，同時借助機械增壓裝置，讓反向推出的混合氣能再次進入燃燒室，最終實現膨脹比更大的效果。2.1.5阿特金森循環拓展閱讀2.1.5阿特金森循環圖2-1-9阿特金森循環原理示意圖拓展閱讀

1993年，馬自達的第一臺量產米勒循環發動機KJ-ZEM，這臺2.3升V6發動機也是世界上首臺量產的米勒循環汽油機。現代的阿特金森循環使用電控裝置改變發動機正時，通過推遲進氣門關閉的辦法，在壓縮沖程從進氣門排出部分燃氣，減少進氣量，所以壓縮比沒有那么高（也就沒有了爆震的影響），從而實現膨脹比大于壓縮比的目的。2.1.5阿特金森循環實踐技能2.1.6氣缸蓋的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸蓋的拆卸步驟1.拆卸進氣門2.拆卸排氣門3.拆卸氣門桿油封4.拆卸氣門彈簧座5.拆卸2號直螺紋塞實踐技能2.1.6氣缸蓋的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸蓋的安裝步驟1.安裝2號直螺紋塞2.安裝氣門彈簧座3.安裝排氣門桿油封4.安裝排氣門5.安裝進氣門實踐技能2.1.7氣缸體的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸體的拆解步驟1.拆卸1號通風箱2.拆卸帶連桿的活塞分總成將拆下的連桿軸承、連桿和連桿蓋連在一起，按易于重新安裝至原始位置的方式擺放。3.拆卸連桿軸承實踐技能2.1.7氣缸體的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸體的拆解步驟4.拆卸曲軸按如圖所示順序，分步均勻地擰松并拆下10個曲軸軸承蓋固定螺栓。5.拆卸曲軸軸承6.拆卸曲軸上止推墊圈7.拆卸活塞環組件實踐技能2.1.7氣缸體的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸體的安裝步驟1.安裝安裝活塞環組件2.安裝曲軸軸承3.拆卸連桿軸承圖2-1-24活塞環組件安裝標準實踐技能2.1.7氣缸體的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸體的安裝步驟4.安裝曲軸首先如圖中所示順序，均勻緊固10個曲軸軸承蓋固定螺栓。扭矩：40N*m。然后用油漆在曲軸軸承蓋固定螺栓的前端做標記。如圖中所示順序，將曲軸軸承蓋固定螺栓緊固90°。圖2-1-24緊固曲軸軸承蓋固定螺栓

實踐技能2.1.7氣缸體的拆裝8ZR-FXE發動機氣缸體的安裝步驟5.安裝連桿軸承6.安裝帶連桿的活塞7.安裝1號通風箱涂抹密封膠后3分鐘內安裝1號通風箱，并在15分鐘內緊固螺栓和螺母。安裝后至少2小時內不要起動發動機。圖2-1-24緊固曲軸軸承蓋固定螺栓

單元小結

1.8ZR-FXE發動機是一款直列4缸，1.8升，16氣門DOHC發動機。采用高膨脹比的阿特金奈循環、智能可變氣門正時(VVT-i)系統，直接點火系統(DIS)和智能電子節氣門拉制系統(ETCS-i)。

2.8ZR-FXE發動機最大的特點就是使用了阿特金森循環，是通過進氣門“晚關”的方法，使吸入氣缸的混合氣再被“擠出”一些，來達到實質上的膨脹比大于壓縮比。