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1、,1GR-FE 发动机,1GR-FE 发动机,总述 发动机本体 气门机构 润滑系统 冷却系统 进、排气系统 燃油系统 点火系统 起动系统 充电系统 发动机控制系统,1GR-FE 发动机,总述 适用车型和下线时间 4Runner : 2002年11月 PRADO : 2003年1月 下线车型,废止,1GR-FE 发动机,总述 概述 V6 (60-度), 4.0-升, 24-气门, 双顶置凸轮轴, 带VVT-i 汽油发动机,1GR-FE 发动机,总述 概述 -特性,塑料型供油管,3条正时链,铝合金铸造缸体,两层式进气歧管,热塞式火花塞,激光焊接ACIS气门,机油滤清器 带底座朝上位于发动上,1GR
2、-FE 发动机,总述 规范,1GR-FE 发动机,总述 规范,1GR-FE 发动机,发动机本体 缸体 采用铝合金铸造缸体以减轻重量,1GR-FE 发动机,发动机本体 缸体 气缸之间的水道冷却缸体,水道,往缸盖,水套,1GR-FE 发动机,发动机本体 缸体 采用外表带刺状的汽缸套以提高冷却性能,约 1.0 mm (0.039 in.),增加粘合性能和接触面积,横截面,外面,汽缸套,1GR-FE 发动机,发动机本体 PVC（曲轴箱强制通风） 更高的通风性能用以防止机油的退化,来自空气滤清器,到进气室,PCV 阀,气流从左边进入右边,服务要点,发动机本体 缸盖 特点,取消了火花塞套管,缸盖螺丝孔在凸
3、轮轴 轴颈下方（RH 列）,前,1GR-FE 发动机,发动机本体 活塞 左右列汽缸使用相同的活塞,圆形面,油环 （3片）,锥形面,服务要点,发动机本体 曲轴轴承 曲轴轴颈使用不同宽度的铝合金轴承,微小凹槽,1号和4号轴颈,2号和3号轴颈,19.0 mm (0.75 in.),22.4 mm (0.88 in.),1GR-FE 发动机,气门机构 概要 3条正时链驱动左、右两列的进、排气凸轮轴,进气凸轮轴,排气凸轮轴,1级链条,VVT-i 控制器,2级链条 (右侧）,2级链条 (左侧）,1GR-FE 发动机,气门机构 正时链 采用9.525mm节距的滚子链,曲轴,链轮齿惰轮,自动张紧器 (右侧),
4、自动张紧器 (右侧),自动张紧器,喷油孔,1级链条,2级链条 (右侧）,2级链条 (左侧）,1GR-FE 发动机,气门机构 链条张紧器 1级链条张紧器 采用防反转的棘轮机构,维修窗口便于拆卸和更换,1GR-FE 发动机,气门机构 链条张紧器 2级链条张紧器,右侧,左侧,铁线,弹簧,钢珠,油压 (来自汽缸盖),链条张紧器,服务要点,气门机构 正时链条 正时标记 (1级链条),曲轴 1号缸上止点,服务要点,气门机构 正时链条 正时标记 (右侧2级级链条),将定位销对准链轮的标记孔,链轮上的标记点,服务要点,气门机构 正时链条 正时标记 (左侧2级链条),2点标记,将定位销对准链轮的标记孔,1GR-
5、FE 发动机,润滑系统 机油泵 采用紧凑、高性能的摆线转子型机油泵,利用摆线曲线,1GR-FE 发动机,润滑系统 机油壳 机油壳由两部分组成,机油壳 No.1 (铝合金),机油壳No.2 (钢板),油道,去机油泵,滤网,机油液位感应器,1GR-FE 发动机,润滑系统 喷油孔 有3个喷油孔用于润滑和冷却6个活塞,单向阀,去活塞 (右排),去活塞 (左排),机油,喷油孔,缸体,1GR-FE 发动机,润滑系统 机油滤清器底座 带有排放管的机油滤清器底座，更换机油虑清器时要用容器接住放出的机油。,排放管,容器,机油,机油滤清器底座,排放管,1GR-FE 发动机,冷却系统 机油冷却器 4Runner:
6、for A 拖车包 only PRADO: for Q (A/T), -V only,机油冷却器,机油滤清器,机油滤清器底座,管道,水泵,1GR-FE 发动机,冷却系统 进水口 采用塑料型进水口以减轻重量,进水口,节温器,水泵,1GR-FE 发动机,冷却系统 冷却风扇耦合器 3-级温度控制液力耦合器,双金属片,线性,1GR-FE 发动机,进、排气系统 空气清新器 碳素过滤器吸收碳氢化物（HC）以减轻燃油蒸发排放 (限美国车型),碳素过滤器 (免维护),新鲜空气,去节气门体,带共振室的空气 虑清器外壳,1GR-FE 发动机,进、排气系统 进气室 ACIS 阀与激光焊接的塑料型进气室连成一体,塑料
7、,ACIS 阀,激光焊接,参考,进、排气系统 进气室 激光焊接,激光传播材料 (ACIS 阀侧),激光吸收材料 (进气室侧),激光束,加热并熔化 激光吸收材料,通过加热激光 吸收材料熔化 激光传播材料,最终两种材料 都被熔化,1GR-FE 发动机,进、排气系统 进气歧管-两层式的进气歧管,上部,下部,橡胶垫圈,粘合剂,铸铝,参考,进、排气系统 进气歧管 该零件不可分解,特殊螺栓,1GR-FE 发动机,进、排气系统 三元催化转换器（TWC） 采用4个三元催化转换器（TWC）以符合排放法规,三元催化转换器,主消声器,副消声器,1GR-FE 发动机,进、排气系统 排气歧管 TWC 与排气歧管联成一体
8、,TWC,TWC,左边,右边,1GR-FE 发动机,燃油系统 概要 塑料型供油管以减轻重量,燃油压力 调节器,喷油嘴,供油管,燃油软管,脉冲衰减器,到燃油箱,自燃油箱来,1GR-FE 发动机,燃油系统 燃油喷嘴 紧凑型12孔喷嘴以获得更好的雾化效果,12孔,服务要点,燃油系统 燃油喷嘴 供油管材料变为塑料，采用新的SST,夹子: 09268-41400,适配器: 09268-41140,喷嘴的检测,1GR-FE 发动机,燃油系统 燃油滤清器 油箱内置型燃油滤清器美国车型（-A） 管路型燃油滤清器其他地区车型（-W，-Q，-V，- ）,管路型 (-W, -Q, -V, -_),油箱内置型 (-A
9、),燃油滤清器,1GR-FE 发动机,燃油系统 燃油箱 多层塑料燃油箱以符合 LEV II 法规,前,截面,多层,4Runner: All Model PRADO: 5-door Model (Main Tank) only,外侧,内侧,参考,燃油系统 燃油箱 多层,外侧,内侧,HDPE (高密度聚乙烯）,耐磨、抗压材料,粘合剂,EVOH (Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer),粘合剂,HDPE (高密度聚乙烯）,外侧,内侧,1GR-FE 发动机,点火系统 火花塞 热塞型火花塞提高缸盖的冷却性能,加长水套,热塞,普通型,较长,中心电极: 普通型,1GR-FE 发动
10、机,点火系统 DIS (直接点火系统) 该发动机采用直接点火系统,点火线圈（带点火器）,发动机 ECU (ECM),凸轮轴位置传感器,曲轴位置传感器,各种 传感器,IGF,1GR-FE 发动机,起动系统 PS 起动机 (行星减速式-半导体电动机) PS 起动机结构简凑、轻量,表面换向器,永久磁铁,电刷,电枢,寒冷地区除外,参考,起动机系统 PS 起动机 规格,参考,起动系统 PS 起动机 电枢采用正方形导体以提高输出扭矩,PS 型,常规型,A A 横截面,正方形 导体,PS 型,常规型,圆形 导体,A,A,参考,起动系统 PS 起动机 电枢换向器总长度改为最小极限,电刷方向,电刷,电枢,PS
11、型,常规型,参考,起动系统 PS 起动机 永久磁铁代替常规型励磁线圈,两极之间的磁铁,主 磁铁,参考,起动系统 PS 起动机 主磁铁的磁通量,N,S,S,N,S,N,参考,起动系统 PS 起动机 两极之间的磁铁的磁通量,N,S,S,N,S,N,参考,起动系统 PS 起动机 总的磁通量,S,N,N,S,S,N,磁通量 (两极之间),磁通量 (主),1GR-FE 发动机,充电系统 交流发电机 半导体型交流发电机结构简凑、轻量,半导体,纽绕,接点,A 横截面,A,定子,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 空-燃比传感器和氧传感器 平型爆震传感器(非共振型) SFI (连续多点电子燃油喷射) ETC
12、S-I（智能电子节气门控制系统） ACIS（声控进气系统） 燃油泵控制 EVAP（燃油蒸发排放控制系统） 起动保持功能,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 空-燃比传感器和氧传感器 平面式空-燃比传感器和氧传感器具有高的预热性能,加热器 和元件,(空-燃比传感器),数据规范,对于所有车型,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 空-燃比传感器和氧传感器 加热器通过氧化铝对元件产生作用,加热器,成分 (氧化锆),氧化铝,端子,空气,空-燃比传感器,氧传感器,加热器和元件的横截面,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 空-燃比传感器和氧传感器 零件布置,氧 传感器,空-燃比 传感器,1GR-FE
13、发动机,发动机控制系统 平型爆震传感器(非共振型) 平型爆震传感器没有共振震动片能检测更宽的震动频率,服务要点,发动机控制系统 平型爆震传感器(非共振型) 为防止左、右互换，传感器有着特殊的安装方向和角度,前,左列 爆震传感器,右列 爆震传感器,服务要点,发动机控制系统 平型爆震传感器(非共振型) 在平型爆震传感器中有内置开路检测电阻,电阻,注意: 开路时,会显示新的 故障代码DTC P0325,压电元件,电阻,2.5 V,5 V,服务要点,发动机控制系统 平型爆震传感器(非共振型) 爆震传感器检查标准值,常规型 (共振型),平型 (非共振型),120 280 k,1 M 或更大,标准值,发动
14、机控制系统 平型爆震传感器 (非共振型) 爆震震动传到砝码 砝码的惯性重力(G) 施加于压电元件 产生电动势,参考,压电元件,砝码,G,参考,发动机控制系统 常规型爆震传感器 (共振型) 震动片产生狭窄的共振，压力作用于压电元件,压电元件,震动片,参考,发动机控制系统 平型爆震传感器 (非共振型) 爆震传感器的特性 平型传感器: 大约 6kHz - 15kHz 频率,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 SFI (连续多点电子燃油喷射) 采用独立喷射系统（在冷态时，使用分组喷射）,独立喷射,同步喷射,不同步喷射,点火,进气,压缩,#1,#2,#3,#4,#5,#6,1GR-FE 发动机,发动机
15、控制系统 ETCS-i (智能电子节气门控制系统),加速踏板位置传感器,节气门位置传感器,节气门控制马达,发动机 ECU (ECM),点火线圈,燃油喷嘴,防滑控制 ECU,空气流量计,节气门位置 传感器,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ETCS-i 无接触式节气门位置传感器,节气门控制马达,减速齿轮,节气门,磁铁,Hall ICs,参考,发动机控制系统 ETCS-i - 节气门位置传感器由两个霍尔集成块和两个磁铁组成,Throttle Valve,Hall ICs,磁铁,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ETCS-I - 节气门位置传感器将磁通量密度的变化转换为电信号,Throttl
16、e Valve Opening Angle,Full Open,Full Close,VTA1,VTA2,Output Voltage (V),0,5,ECM,VTA1,VTA2,E2,VC,节气门开度角,全开,全关,VTA,VTA2,输出电压(V),0,5,发动机ECU (ECM),VTA,VTA2,E2,VC,Hall ICs,磁铁,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ETCS-I - 无接触式加速踏板位置传感器,Accelerator Pedal Arm,Hall ICs,磁铁,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ETCS-I - 加速踏板位置传感器将磁通量密度的变化转换为电信号,加
17、速踏板被踩下的程度,全开,全关,VPA,VPA2,输出电压(V),0,5,VPA,VPA2,EPA2,EPA,Hall ICs,磁铁,VCPA,VCP2,发动机ECU (ECM),服务要点,发动机控制系统 ETCS-I - 对于无接触式加速踏板位置传感器，没有检查程序,接触型,不接触型,节气门位置传感器 VC E2 : 1.25 2.35 k at 20C (68 F),检查,Inspection,节气门位置传感器 没有,检查,服务要点,发动机控制系统 ETCS-I - 对于无接触式加速踏板传感器，没有检查程序,接触型,加速踏板位置传感器 VC E2 : 1.64 3.28 k at 20C
18、(68 F),加速踏板位置传感器 没有,不接触型,检查,检查,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ACIS (声控进气系统) 2段式声控进气系统 (仅对ATM车辆),进气控制阀和执行器,真空罐,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 ACIS -系统图,进气控制阀,执行器 （膜片）,VSV 真空开关阀,真空罐,到进气室,发动机 ECU (ECM),节气门 开度,发动机 转速,参考,发动机控制系统 ACIS - 运作（在重载中速范围）,节气门开度 (),关 (VSV: 开),有效进气歧管长度: 长 最大进气效率 : 发动机在中速范围,2200,4600,60,发动机转速 (rpm),(参考值),
19、参考,发动机控制系统 ACIS - 运作（其他范围）,有效进气歧管长度: 短 最大进气效率 :发动机在高速范围,节气门开度(),2200,4600,60,发动机转速(rpm),(参考值),开 (VSV: 关),1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油泵控制 带燃油泵电阻的2级转速控制 气囊张开时，油泵切断控制,发动机 ECU (ECM),FC,+B,FPR,油泵 电阻,油泵 继电器,开路 继电器,燃油泵,F/PS,气囊 传感器 总成,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 改变结构以符合LEV-II燃油蒸汽排放法规,活性碳罐,碳罐切断阀,蒸气压力传感器,去进气歧管,排放阀
20、,碳罐压力阀,节流通道,空气滤清器,该结构比常规的真空控制型简单,-A only,参考,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 常规真空控制型,活性碳罐,碳罐切断阀,蒸气压力传感器,去进气歧管,来自空气连接管,排放阀,ORVR阀,压力开关阀,碳罐压力阀,空气进入阀,空气排出阀,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 位置图,活性碳罐,碳罐 切断阀,蒸气压力 传感器,排放阀,碳罐 压力阀,空气滤清器,服务孔,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 活性碳罐总成,碳罐 切断阀,碳罐 压力阀,活性炭罐 (3.0升 ),来自燃油箱,接大气 （新鲜空气）,去进气气管
21、,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 燃油蒸气导板防止蒸气不经过活性碳净化而直接送入进气歧管,新型 (有蒸气导板),老式 (无蒸气导板),包含有蒸气*,去进气歧管,来自燃油箱,去进气歧管,来自燃油箱,清洁的空气,吸收蒸气,*: 这会影响到发动机空-燃比控制,蒸气导板,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 碳罐压力阀可控制从燃油箱到活性炭罐的燃油蒸气的流量,加油时 （碳罐压力较大),碳罐压力阀,燃油蒸气 来自燃油箱,来自燃油箱,节流通道,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 在系统控制和限制燃油蒸气的流量期间，节流通道可以防止产
22、生大量的真空度,来自燃油箱,节流通道,节流通道,如果大量的燃油蒸汽进入进气歧管，系统监控不能正确地执行。,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 空气滤清器可以防止新鲜空气中的灰尘和杂物进入系统,通新鲜空气,去活性炭罐,这空气滤清器是免维护的,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 当空气滤清器堵塞时，发动机故障警告灯常亮，并显示故障代码：DTC P0446,检测到： DTC P0446 (碳罐切断阀堵塞故障）,检查碳罐切断阀 是否 OK.,空气滤清器堵塞,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 当放气阀打开时，储存的燃油蒸气从活性炭罐中排出,E
23、CM,打开,打开,去进气歧管,大气,储存的燃油蒸气,占空比,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 加油时，燃油蒸气进入活性炭罐并被净化,ECM,关,开,开,内部压力增加,净化燃油蒸气,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 当初始条件满足时，ECM发出一个真空信号给这系统，并通过监控系统检测系统故障,P1,初始条件满足时,P2,P1,0 mmHg,燃油箱压力,排放阀,碳罐切断阀,ECM 监控燃油箱压力增加量,开,关,开,关,B值,A值,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 系统监控 (第一步),ECM检测到燃油箱压力增加量(P1),燃油箱压力
24、,排放阀,碳罐切断阀,P1,0 mmHg,15 秒,P1,关,关,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 系统监控 (第二步),ECM 打开排放阀并将真空引入燃油箱,燃油箱压力,排放阀,碳罐切断阀,开,关,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 系统监控 (第三步),燃油箱压力,排放阀,碳罐切断阀,B值,A值,A值以下,ECM 检测燃油箱压力(P2)增加量,P2,P2,5 秒,B值,关,关,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 系统泄漏判断方法,P2 测量,*: 参考值储存在 ECM中,系统控制正常,P1测量,故障指示灯常点亮，ECM储存以下故障代码,服务要点,发动机
25、控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 真空开关阀（VSV）监控 (正常情况),放气,系统监控,排放阀,系统泄漏判断,碳罐 切断阀,燃油箱 压力,开,关,开,关,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 真空开关阀（VSV）监控 (排放阀常开故障),DTC P0441被纪录下来, 故障指示灯点亮,ECM检测到P1值时，燃油箱压力迅速下降,保持恒定、轻微的真空状态,故障判断,排放阀,碳罐 切断阀,燃油箱 压力,正常状态,开,发动机 起动,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 真空开关阀（VSV）监控 (排放阀常闭故障),DTC P0441, P0442 和 P0446被纪录下来 ,故障指
26、示灯点亮,排放阀,碳罐 切断阀,燃油箱 压力,关,故障判断,压力没有变化,没有引入真空,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 真空开关阀（VSV）监控 (碳罐切断阀常开故障),排气阀,碳罐 切断阀,燃油箱 压力,开,DTC P0441, P0442 和P0446被纪录下来 ,故障指示灯点亮,故障判断,产生轻微的真空,不可能完全引入真空,服务要点,发动机控制系统 燃油蒸汽排放控制系统 真空开关阀（VSV）监控 (碳罐切断阀常闭故障),排放阀,碳罐 切断阀,燃油箱 压力,DTC P0446被纪录下来 ,故障指示灯点亮,故障判断,大量的真空被引入,关,1GR-FE 发动机,发动机控制系统
27、起动保持功能 一旦点火开关转到“START”位置，起动机运转直到发动机起动为止,起动机,点火开关,发动机起动,“Start”,运转,自动执行,“ON”,停止,仅限自动变速箱车辆,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 系统图,ST,ACC,NE,THW,驻车/空档 位置开关,音响和照明,起动机 继电器,起动机,发动机水温 传感器,曲轴位置 传感器,ACC 切断继电器,点火 开关,发动机ECU (ECM),ST,ACC,NE,THW,驻车/空档 位置开关,音响和照明,起动机 继电器,起动机,发动机水温传感器,曲轴位置传感器,ACC 切断继电器,点火开关,发动机 ECU (ECM),参
28、考,发动机控制系统 起动保持功能 当发动机正在运转时，ACC 切断继电器暂时切断ACC 电路，以免附件照明运作。,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能(运作),点火 开关,起动机 继电器,ACC切断 继电器,NE 信号,时间,Start,自动控制,判断,0.2秒 或更长,ON,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 发动机启动的判断,发动机冷却液温度. (C),判断水平 (rpm),500,900,0,参考值!,机密,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 最大起动时间随发动机冷却液温度变化而变化,参考值!,发动机冷却液温度.(C),最大起动时间 (sec
29、.),当发动机冷却液温度较低时，时间限制会更长,5,0,机密,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 保护发动机运转 如果转动点火开关，也不会起动起动机,Start,点火开关,ON,OFF,发动机已经起动,700 rpm,起动机 继电器,NE 信号,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 发动机转速在1200 rpm 或更高时，即使点火开关停留在“START”位置，起动机超速保护功能终止起动机起动,时间,1200 rpm,驾驶员 故意操作,OFF,起动机 继电器,NE 信号,Start,点火 开关,ON,1GR-FE 发动机,发动机控制系统 起动保持功能 起动机过热保护功能使起动机的起动时间最长30秒，即便驾驶员进行故意的操作,起动机 继电器,NE 信号,30 秒,驾驶员 故意操作,OFF,发动机不能起动 (故障),Start,点火 开关,ON,时间,Thank you,