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发动机概要发动机机体气门机构润滑系统进气和排气系统燃油系统点火系统充电系统发动机控制系统 发动机 发动机概要 4B20K1发动机 4B18K1发动机 4B20K1发动机是直列4缸 2 0升 16气门双顶置凸轮轴 发动机配有可变气门正时系统 可变进气歧管 直接点火系统 和电子节气门控制系统 4B20K1 缸数代号 机型系列代号 排量 发动机结构特征 变型代号 发动机概要 发动机特点 发动机概要 VTML2 0发动机 可变气门正时VVT 可变进气岐管VML 多点喷射燃油控制MPI 直接点火系统 电子节气门 铂金火花塞 发动机概要 发动机性能曲线 发动机概要 最大净功率 110kw 6300r min最大扭矩 转速 183Nm 4500r min 发动机机体 气缸体 气缸体与活塞一起保持压缩压力和承受燃烧压力 气缸体材料为铸铁 具有高可靠性和NVH特性 噪声 振动与舒适性 气缸有3个尺寸级别 曲轴 曲轴采用球墨铸铁铸造而成 其作用是把活塞的直线运动转换成旋转运动 为能得到强大的力和高速旋转 曲轴要有足够的强度和刚度 除耐磨损外 还要进行静平衡和动平衡以保证平衡地运转 曲轴 曲柄销 主轴颈 平衡器 油孔 发动机机体 曲轴偏移 将曲轴中心和气缸中心偏置 可提高发动机效率 由于活塞倒向推力得到降低 摩擦损失也得到降低 发动机机体 轴承 轴承瓦分三个级别的尺寸大小 止推片 曲轴主轴承 发动机机体 颜色标识 油膜间隙 轴承 油膜 油隙 油膜间隙是轴承和轴之间的空隙 发动机机体 气缸盖 气缸盖采用铝合金铸造成 进排气门以47 的V字形分别排列 并通过液压挺杆进行控制开闭气门 发动机机体 气缸盖罩 采用轻量 高强度的塑料气缸盖罩 气缸盖罩内集成油气分离器 整体式密封条 更高的油气分离效率 发动机机体 气门 由于气门暴露在高温高压区域 须用特殊钢材制成 气门杆 油封 气门工作面 凸轮 气门导管衬套 气门顶 44 5 或45 5 排气门 进气门 排气门 燃烧室 进气门 发动机机体 水套 气门座 发动机机体 直径 3个尺寸 尺寸级别 分类标识 1 8 2 0 活塞 有3个级别的尺寸供应 树脂涂层 No 1压缩环 No 2压缩环 油环刮片 上 油环膨胀器 油环刮片 下 油环 发动机机体 活塞环 刮去气缸壁上多余机油的作用 以生成必需的最薄油膜 发动机机体 活塞环安装 塑性拧紧螺栓缸盖螺栓 40N m 90 90 90 曲轴轴承盖螺栓 20N m 60N m 90 连杆螺栓 60N m 发动机机体 弹性区域 塑性区域 较小 较大 螺栓张力 屈服点 断裂点 螺栓转动角度 塑性域螺栓 气缸盖 螺栓转动角度 螺栓拉力 塑性螺栓紧固方法 发动机机体 气缸盖 曲轴 塑性螺栓松动方法 发动机机体 曲轴 气缸盖 缸孔 曲轴测量分组条形码说明 发动机机体 服务要点 A 缸孔识别码 缸孔直径等级号 流水号及机型标识铭码B 曲轴孔识别码 曲轴孔直径等级条形码 打印时间铭码C 曲轴 连杆轴直径等级号 1 缸孔识别码 缸体缸孔直径等级号 流水号及机型标识铭码 A 机型B 生产线流水号C 缸孔直径等级代码D 缸孔识别代码 发动机机体 服务要点 2 缸体曲轴孔直径分级条形码说明 A 打印时间B 缸体主轴孔直径分级标识 等级 C 曲轴识别码 发动机机体 服务要点 3 连杆轴瓦等级及曲轴主轴颈等级分级条形码说明 A 连杆直径等级B 曲轴主轴颈直径尺寸 52 9 mm 发动机机体 服务要点 主轴瓦选配方法 根据 缸体主轴孔直径 和 曲轴主轴直径等级号 通过 主轴瓦选配表 选配 既纵横交叉所处的颜色为主轴瓦颜色 主轴瓦颜色表每个区内有两种选配颜色 分别安装两种不同颜色轴瓦 发动机机体 服务要点 缸体主轴孔直径mm 曲轴主轴颈直径mm 活塞选配方法 直接根据 缸孔直径等级号 选择相同的活塞等级 发动机机体 服务要点 连杆瓦选配方法 根据 曲轴连杆轴颈等级号 通过 连杆轴瓦选配表 选配 既横区所处的位置为连杆轴瓦颜色 其选配与连杆大孔直径无关 连杆轴瓦颜色表每个区只有一种选配颜色 发动机机体 服务要点 正时皮带安装方法 曲轴与凸轮轴之间采用正时皮带驱动 在2 0发动机上还安装了平衡轴 也是由正时皮带驱动 上下平衡轴 发动机机体 服务要点 正时皮带安装方法 第一步 利用专用工具将凸轮轴固定在1缸上止点位置 专用工具 0000000 发动机机体 服务要点 正时皮带安装方法 第二步 利用专用工具确定1缸上止点 百分表 专用工具 00000 发动机机体 服务要点 正时皮带安装方法 第三步 按图示方向安装正时皮带 安装箭头 发动机机体 服务要点 正时皮带安装方法 第四步 用专用工具调节正时皮带张紧轮以调节皮带张紧力之后紧固正时皮带张紧轮螺栓 专用工具 000000000 发动机机体 服务要点 平衡轴正时皮带安装方法 1 平衡轴张紧轮2 平衡轴齿轮 上 3 曲轴正时齿轮4 平衡轴齿轮 下 5 平衡轴正时皮带 专用工具 000000000 专用工具 000000000 发动机机体 服务要点 平衡轴正时皮带安装方法第一步 1 安装平衡轴皮带之前 将曲轴 进气凸轮轴 排气凸轮轴调整到 1 缸上止点 注意 如果安装时没有调整到 1 缸上止点位置 发动机在运转时会产生剧烈抖动 发动机机体 服务要点 平衡轴皮带上有三个黄色标记 安装时三个标记必须同时对应平衡轴上部正时齿轮 平衡轴下部正时齿轮以及曲轴正时齿轮上的黄色标记 平衡轴正时皮带安装方法第二步 发动机机体 服务要点 平衡轴正时皮带安装方法第三步 A 安装好正时皮带后 使用专用工具XXXX调整皮带轮张力 使张紧轮基准开口 上的圆点旋转到固定件 的中心位置 如布局图所示 B 紧固固定螺母 顺时针转动曲轴减震皮带轮观察平衡轴皮是否安装到位 专用工具 000000000 发动机机体 服务要点 气门机构 液压挺杆结构示意图 凸轮 气门 气门锁片 球阀 低压腔 机油通道 球阀弹簧 柱塞 零气门间隙 液压挺杆 运作 气门机构 油路 润滑系统 机油滤网 润滑系统 喷油嘴 气缸体上增加喷油嘴用来冷却和润滑活塞 活塞喷油嘴 汽缸体 机油 止回球 润滑系统 机油泵 曲轴直接驱动摆线型齿轮型机油泵 润滑系统 机油冷却器 冷却系统 冷却液流动方向 水泵 水泵是离心式的叶轮泵 带有铝合金的泵套管和酚醛树脂的叶轮 酚醛树脂 冷却系统 曲轴皮带轮 曲轴皮带 曲轴皮带轮的刚性及其内置扭转减震器的橡胶垫有助于降低噪声 燃油系统 燃油回油系统燃油泵总成集成了多个部件以避免燃油回流阻止燃油箱燃油温度上升 滤清器 油箱 调压阀 燃油系统 燃油箱多层塑料燃油箱由6层4种材料组成 容量为70L 点火系统 点火系统 采用了电子点火系统 可以提高点火正时的精度 点火系统包括点火线圈 火花塞 点火系统 火花塞采用了铂金火花塞型号K7REP4更换周期5万公里 镍 铂金 火花塞间隙0 7 0 9mm 充电系统 交流发电机紧凑和轻质交流发电机 充电系统 交流发电机系统图 交流发电机总成 组合仪表 IG L S 负载 B 点火开关 定子 转子 M E 蓄电池 调节器 EMS 起动系统 采用行星减速型起动机 工作电压 12V 功率 1 4KW 进气和排气系统 概要采用了电子节气门采用了可变进气歧管 可变进气歧管执行器 电子节气门 塑料进气歧管 排气系统 采用平板型氧传感器有效检测废气中氧的含量 带三元催化转化器 最大程度的降低有害废气的排放 进气和排气系统 发动机控制系统 控制 发动机控制系统 发动机控制系统 相位传感器 凸轮位置传感器 当凸轮转动时 凸轮轴上的凸舌和传感器间的气隙改变 这个气隙改变就在传感器内装的感应线圈中产生电压 形成相位信号 这个相位信号被送至EMS作为标准曲轴转角的信息 气缸位置的判别 由EMS将其和曲轴位置传感器送来的转速信号合并 来确定每个气缸点火用的压缩上止点 和探测曲轴转角的信息 气缸位置的判别 角度 EMS就用此来确定喷射时间和点火正时 维修提示 当EMS未能收到从传感器送来的相位信号 有的型号的发动机仍继续运转 但有的型号会停机 EMS G22 G22 NE NE E1 720 CA 360 CA 相位信号 转速信号 18 6 CA 6 2 CA 相位 转速 发动机控制系统 转速传感器 曲轴位置传感器 转速信号被EMS用于探测曲轴角度和发动机转速 EMS使用转速信号和相位信号来计算基本燃油喷射时间和基本点火提前角 如图所示的传感器 曲轴正时转子圈上有60个凸舌和丢失两个的一个区段 丢失两齿的区段可用来探测曲轴角度 但是不能确定究竟是处于压缩环的上止点还是处于排气循环的上止点 发动机ECU将转速信号和相位信号相结合 来综合地和精确地确定曲轴角度 维修提示 当EMS未收到传感器传感器发出的转速信号 则EMS将判定发动机已停机 因此造成发动机停机 EMS G22 G22 NE NE E1 720 CA 360 CA 相位信号 转速信号 18 6 CA 6 2 CA 相位 转速 发动机控制系统 爆震传感器爆震传感器附装在气缸体上 当探测到发动机爆震时 就向发动机ECU发出KNK信号 发动机ECU收到KNK信号后 就延迟点火正时 抑制爆震 此传感器内有压电元件 当爆震在气缸体内造成振动 使此元件变形时 此元件就会产生AC电压 共有两种爆震传感器类型 正如图上可看到 一个类型可产生窄振动频率范围内的高电压 另一个类型则产生宽振动频率范围内的高电压 爆震传感器 EMS KNK1 EKNK 压电元件 电阻 5msec 格 低 频率 高 电压 高 0V或2 5V 0 5V 划分 KNK信号波形 5V 膜片 压电元件 EMS 发动机控制系统 氧传感器为最大程度地发挥装有三元催化转化器 TWC 发动机的排气净化性能 必须将空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内 氧传感器能探测出排气内氧的浓度是否较理论空燃比时较浓或较稀 处于高温 400 时 如果锆元件内部表面上氧气浓度与外部表面上的氧气浓度相差太大时 此锆元件将产生电压 而且 铂是有催化作用 它能促使废气中氧气和一氧化炭 CO 之间产生化学反应 这样可减少废气中含氧量 增加了传感器敏感性 当空气 燃油混合气较稀时 废气中氧气甚多 因以传感器内 外氧气浓度就没有多大差别 锆元件产生的电压很小 接近0V 相反 当空气 燃油混合气较浓时 废气中几乎无氧 正因如此 传感器内 外侧氧气浓度之差很大 锆元件就产生相对而言的大电压 约1V 根据此传感器输出的OX信号 EMS去增加或减少燃油喷射量 使空燃比保持在理论空燃比附近 V 发动机控制系统 前氧传感器和后氧传感器相同 前氧传感器也探测排气中的氧浓度 后氧传感器在理论空燃比的附近 其输出电压常会急剧变化 相比而言 前传感器所施加的是恒定电压 几乎和氧浓度成正比的电压 这可提高空燃比探测精度 前氧传感器的输出特性使其有可能当空燃比一经发生变化 立刻给予校正 这样可使空燃比校正反馈得更快和更精确 前氧传感器和后氧传感器上都配有加热器 在排气温度低时用来保持探测性能 发动机控制系统 发动机控制系统 VVT可变气门正时系统 VVT可变气门正时系统 2 0发动机采用液压式螺旋花键VVT系统 主要有两个部件构成 机油控制电磁阀和VVT执行器 VVT执行器包括固定在皮带轮上的外齿轮 与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮 以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞 活塞表面有螺旋形花键并可沿轴向移动 凸轮轴内部有供油油道 发动机控制系统 发动机控制系统 VVT可变气门正时系统 工作状态A 当电磁阀收到ECU信号开启时 阀芯被向下推动 此时机油控制阀阀芯上通向缸盖主油道的孔被打开 发动机缸盖主油道的机油经机油控制阀 凸轮轴油道进入相位调节器推动活塞向发动机前端移动并压缩回位弹簧 在螺旋花键的作用下 凸轮轴 连接花键轴 相对外壳 连接皮带轮 顺时针旋转 从发动机前端看 20度曲轴转动 从而使进气门提前开启20度曲轴转角 发动机控制系统 VVT可变气门正时系统 工作状态B 当电磁阀收到ECU信号关闭时 阀芯被向上推动 相位调节器内部油腔和低压油道连通 机油压力消失 活塞在回位弹簧的作用下向发动机后端移动 凸轮轴相对于外壳逆时针旋转20度曲轴转角 从而使进气门开始时刻恢复到初始相位 配气正时图 配气正时就是用曲轴转角表示的进气门和排气门开启和关闭时间 配气正时图 压缩行程 排气行程 进气行程 燃烧行程 作功行程 排出 进入 排出 进入 排出 进入 排出 进入 TDC气门重叠角 进气门打开 进气门关闭 排气门关闭 排气门打开 BDC 43 2 2 34 发动机控制系统 发动机控制系统 气门正时 VVT运作 发动机负荷 发动机转速 运作范围 怠速 轻负荷 低温和起动 上止点 下止点 减少废气进入进气歧管 发动机控制系统 上止点 下止点 中负荷 增加内部EGR 发动机负荷 发动机转速 运作范围 VVT运作 4B20K1发动机转速在3150 3700rpm 4B18K1发动机转速在2800 4200rpm 发动机控制系统 上止点 下止点 高速大负荷 改善进气效率 发动机负荷 发动机转速 运作范围 VVT运作 发动机控制系统 发动机控制系统 可变进气歧管当进气控制阀打开时 进气歧管的有效长度减小 这样增大了在高速范围内的输出功率 4B20K1转速5400rpm 4B18K1转速5720rpm 可变进气歧管当进气控制阀关闭时 进气歧管的有效长度增加 使得发动机在低 中转速的进气效率提高 从而增大了输出功率 4B20K1转