丰田5A-FE发动机的整体拆装

丰田5A-FE发动机的整体拆装

一、实验参考课时：40课时

二、实验目的及要求

在发动机和总成拆装过程中，通过对实物的观察、分析、讨论、综合检验、装配、排故、考核，使学生进一一步熟悉和巩固发动机模块中所学的构造、诊断和维修等知识，并形成整体概念，熟悉发动机拆装步骤及主要零件的检验方法：通过对发动机的拆装后，起动发动机，使学生有一定的成就感，进一步提高学生学习专业课的积极

三、实验设备及工量具

1、丰田5A-FE发动机4台；

2、丰田5A-FE发动机控制台4套；

3、电源1台；

4、常用与专用工具4套；

5、汽车专用诊断仪2台；

6、发动机内窥镜1套；

7、各式量具25套。

四、试验内容

发动机解体(以丰田5A-FE发动机为例)，解体前认真观察发动机外部各总成、主要零部件的名称、安装位置、连接关系、它们位于哪个机构、哪个系统。

五、实验操作及步骤

（一）5A-FE发动机的拆卸

1、拆下油底壳的放油螺丝，将发动机内的机油放出；

2、拆下各分缸高压线，拆下固定分电器的两颗螺栓，取下分电器总成；

3、拆下气门室盖上两条发动机曲轴箱通风管；

4、将发电机皮带防护罩拆下；

5、将水泵皮带轮的紧固螺栓松开，拆下发电机，取下发电机皮带；

6、拆下水泵的皮带轮；

7、拆下排气管下方与气缸盖相连的螺母；

8、拆下发动机的机油尺及松开水泵进水口；

9、拆下气门室盖上的螺钉与垫片，取下气门室盖；

10、拆下正时皮带上罩（3号皮带罩）；

11、将排气凸轮轴前方的正时齿轮螺母松开；（但暂时不要拆下）

12、转动曲轴对一缸上止点记号，检查原有的安装的情况；

注意：曲轴皮带轮的记号与正时皮带罩的上止点记号，凸轮轴正时齿轮与排气凸轮轴承盖上的记号。

13、拆下正时皮带下罩（1号皮带罩）的防尘橡胶片；

14、松开张紧轮的坚固螺栓，暂时将张紧轮推向前方固定，松开正时皮带；

15、拆下进气凸轮轴的第一道轴承盖，转动凸轮轴；

16、用一颗6×20×1的螺栓将进气凸轮上的付斜齿轮与主斜齿轮相连；

17、拆下进气与排气凸轮轴的各个轴承盖；

注意：拆卸轴承盖时应注意保持整个凸轮轴的平衡，故同时松开每个轴承盖上的螺栓；拆卸双头螺栓使用10＃套筒＋棘轮扳手，拆卸单头螺栓则使用10＃丁字杆；

18、依次取下各个气门挺杆；

注意：每一个挺杆都不能够搞乱，各气门挺杆顶端有不同厚度调整气门脚间隙垫片。

19、将气缸盖的螺钉按一定的次序松开，并取下；

20、将气缸盖取下，同时取下气缸垫；

21、通过翻转架将发动机翻转1800；

22、将油底壳拆下，并拆下机油集滤器；

23、将曲轴前端固定曲轴皮轮上的大螺母拆下，取下皮带轮；

24、拆下正时皮带下罩（1号皮带罩），取下张紧轮及正时皮带；

注意：正时皮带不要碰到油污；

25、拆下曲轴前端盖与机油泵；

26、拆下飞轮、曲轴后端盖及后盖板；

27、拆下连杆大头的连杆轴承盖；逐缸将连杆与活塞取下；

注意：拆下活塞时应观察活塞或连杆上有无记号，若无则应做记号；

28、拆下曲轴主轴承盖及轴瓦取下曲轴；（注意不要搞乱各道上、下轴瓦）

29、解体完毕。

（二）5A-FE发动机的安装

1、将发动机的缸体内外清洗干净，并清通各油道；

2、将发动机的各种零件及安装发动机的工具及工作场地清洗干净；

3、安装各道曲轴的主轴径轴承，将干净清洁的机油涂在各道轴承工作面上；

注意：不要将每一道轴承、轴承盖搞乱（上、下片轴承也不能错乱）。

4、将曲轴安放入缸体中，并在各道主轴径上再涂一些清洁的机油；

5、安装各道曲轴的主轴径轴承盖，并安装曲轴的径向止推片；

注意：止推片有方向，而且轴承盖上有向前的记号。

6、将各道轴承盖按一定的顺序与上紧的力矩依次上紧；

注意：轴承盖有向前的方向，上紧时由中间一道上起；第一次20：Nm；第二次40：Nm；第三次60：Nm；建议：每上紧一次就转动曲轴一圈对其油隙进行检查，如发现问题则可尽早解决。如图17—1所示。

图 17—1 安装曲轴

7、当上到最后一次时应当每上紧一道就转动曲轴一圈；

8、检查前、后端盖的油封情况；（必要时对其更换）

9、安装曲轴的前端盖、后端盖与后盖板；上紧时应当注意上紧的力矩；如图17—2所示。

注意：飞轮后端盖板的螺栓上紧力矩为：5.6Nm 。

图 17—2 曲轴前后端的安装

10、安装飞轮到曲轴的后端，按一定的力矩与顺序上紧；如图17—3所示。

图 17—3 飞轮的安装

11、用干净清洁的机油涂在将要安装的气缸壁与该缸相应的活塞及曲轴

的连杆轴径上；

12、检查、调整各道活塞环的开口方向；如图17—4所示。

注意：第一道活塞环开口应朝向侧压力小一面，第二道与第一道开口对置；油环开口也要相互错开；

图17—4 活塞环的安装

如果安装新的活塞环则须对每一道活塞环的间隙进行检查，方法如下：如图17—5所示。

图 17—5 活塞环间隙的检查

侧隙测量：第一道环的间隙为：0.04～0.08 mm；第一道环的端隙为：0.25～0.45 mm。

开口端隙测量：第二道环的端隙为：0.35～0.45 mm，第二道环的间隙为：0.03～0.07 mm。

如果间隙超过最大值则更换活塞。

油环的端隙为：0.15～0.50 mm。

13 、转动曲轴到一、四缸的下止点，将活塞安装到相应的气缸中；如图17—6所示。

注意1：如果要安装二、三缸的活塞则应将曲轴转动到二、三缸下止点位置；

注意2：在将活塞装入气缸之前应用短软管套在连杆螺栓上保护曲轴不受损伤；

图 17—6 活塞的安装

14、将该缸的连杆轴承盖与连杆相连，并按一定的力矩将之分次上紧；

注意：各道轴承盖之间不能搞乱，且每一道轴承盖也有朝向的方向（凸点朝前）；如图17—7所示。

上紧的力矩为：第一次29 Nm，第二次转过900；

图 17—7 连杆轴承盖的安装

15、依次安装各活塞到相应的气缸中；

16、安装机油集滤器、并按一定的力矩上紧；

注意：上紧的力矩为9.3 Nm 。

17、安装油底壳按一定的力矩与顺序上紧油底壳螺栓，紧固放油螺栓(44Nm)；

注意：由中间向两边对角依次上紧，上紧的力矩为4.9Nm 。

18、通过发动机翻转架将发动机翻转1800，之后安装气缸垫；

注意：安装气缸垫之前对气缸盖的下平面与气缸体的上平面进行清理；安装气缸垫时气缸垫有朝上记号一面应朝上放置。如图17—8所示。

图 17—8 缸体、缸盖的清理

19、转动曲轴将一、四缸转到上止点的位置，安装已经安装完毕的气缸盖总成；

注意：调整检查每个火花塞的间隙为1.00mm；（必要时更换火花塞）在将气缸盖安装到气缸体时不要损伤气缸垫的工作表面；

20、将各气缸盖螺栓放入相应的螺栓孔中；

注意：进气管一侧的螺栓长度为90mm，排气管一侧的螺栓长度为108mm 检查气缸盖螺栓标准外径8.5mm,最小外径8.3mm,若外径小于最小值应更换螺栓；如图17—9所示。

图17—9缸盖的安装

21、将缸盖螺栓由中间向两边分三次上紧；

注意：上紧的力矩分别为第一次20Nm；第二次转动900；第三次再转动900

22、在各个气门挺杆表面涂上干净清洁的机油后将之依次放入相应的气门挺杆座中；

注意：在每一个挺杆的外表面涂上干净清洁的润滑油；为保证每个气门脚的间隙故一定不能搞乱其相应的位置；

23、在进、排气凸轮轴轴承座上涂上干净清洁的机油，并将两条凸轮轴放入相应的轴承座内；

注意：将进、排气凸轮轴放入时应当将其安装的记号对正；

24、将两条凸轮轴的轴承盖依次放入相应的轴承座内；

注意：每个轴承盖上有相应的记号与安装方向，进气凸轮轴的第一道暂时不装；

25、依次将各道轴承盖上紧；

注意：轴承盖的螺栓上紧力矩为13 Nm 为保证整条凸轮轴的平衡故均匀分两次将各道轴承盖上紧；如图17—10所示。

图 17—10 凸轮轴轴承盖的安装

26、将进气凸轮轴斜齿轮上的维修螺栓取下；

27、安装进气凸轮轴的第一道轴承盖；（上紧力矩为13 Nm）

28、转动凸轮轴使排气凸轮轴的正时齿轮上的孔与第一道排气凸轮轴轴承盖上的记号对正；如图17—11所示。

29、转动曲轴使曲轴前端正时齿轮上的记号与气缸体上的记号对正；如图17—12所示。

图17—11 凸轮正时记号图17—12 曲轴正时记号

30、安装正时皮带张紧轮与弹簧，这时先将张紧轮向尽量左边做暂时固定；

注意：安装张紧轮之前应对张紧轮转动做检查，且张紧轮上不能有油污；张紧轮的弹簧自由长度检查：自由长度36.9mm如果不符则更换弹簧；如图17—13所示。

图 17—13 张紧轮的检查

31、安装曲轴前端正时齿轮及正时皮带，紧固张紧轮固定螺栓；

注意：正时皮带有安装方向，安装后调整挠度，张紧轮固定螺栓的上紧力矩为20Nm；如图17—14所示。

图17—14 正时皮带的安装

安装完毕转动曲轴两圈之后再重新检查各处正时记号是否对齐；如图17—15所示。

图17—15 正时记号的检查

32、安装正时皮带的导片；

33、安装正时皮带下罩（1号正时皮带罩），安装曲轴前端皮带轮；

34、安装正时皮带中罩（2号正时皮带罩）、上罩（3号正时皮带罩）；

注意：各个皮带罩的螺栓上紧力矩为7.4Nm ；

35、安装气门室盖总成，连接两条曲轴箱通风管；

注意：气门室盖上的螺母上紧力矩为：8Nm

36、安装分电器总成，安装分缸高压线；

注意：分电器总成插入排气凸轮轴端有大、小两份；

37、连接气缸盖与水泵的进水管，安装并固定机油尺；

注意：进水管的螺母上紧力矩为15 Nm，而机油尺固定螺栓的上紧力矩为9.3Nm；如图17—16所示。

图17—16 水泵及进水管的安装

38、连接排气管支撑与气缸体的连接螺栓；

39、安装水泵皮带轮；（此时先不必将之上紧）

40、安装发电机，调整皮带的松紧度之后进行固定，再上紧水泵的皮带轮；

注意：发电机的调整螺栓上紧力矩为18 Nm，水泵皮带轮螺栓的上紧力矩为9.3Nm；皮带的挠度为：以20 Nm的力按下皮带中段时可按下5～6mm ；如图17—17所示。

图 17—17 发电机的安装

41、安装发动机的防护罩；

42、加注机油，检查调整油面高度；

注意：机油的加注量为：更换机油滤清器：3.0L，不更换机油滤清器：2.8L，注入干燥的油底壳：3.5L，油面的高度应在机油尺上下刻度线之间。

六、实验考核标准

以能否启动发动机为考核依据。

附件：

丰田5A-FE发动机使用说明与部分参数

一、汽油机的技术规格

型号：5A-FE 型式：直列四缸，水冷，双顶置凸轮轴，16汽门机构，齿带

及齿轮驱动，屋脊型燃烧室。电控系统型式电控燃油喷射系统EFI，开环控制及闭环控制两种。流量控制：速度密度方式（D－J）；电子点火系统ESA；带爆震传感器怠速控制系统ISC。

气缸数: 4 缸径X行程(mm×mm): 78.7×69.0。

排气量: 1-3-4-2 压缩比: 9.3 怠数转速(r/min): 700±50 。

点火正时：怠速时上止点前10±2°(TE1与E1端子接通时)。

气门间隙进气(mm)：0.02±0.05 (冷态) 排气(mm)：0.03±0.05 。

额定功率(kW/r/min)(NET) 63/6000 最大矩扭(N·m/r/min)(NET)

110/5200±200。

全负荷最低燃油消耗率(g/kW·h) ≤280。

燃油牌号(RON) 90号以上汽油闭环控制发动机必须使用无铅汽油。

润滑方式：压力与飞溅复合式。

机油规格： SAE 10W-30 API质量等级： SG级以上。

机油容量(L)： 3.5(干式充满) 冷却方式：强制循环水冷。

发动机质量(Kg)：111±2(不带起动机，有机油，无水，带线速，带离合器) 外型尺寸(长X宽X高)(mm×mm×mm): 670×589×644。

怠速排放CO(%) ≤2.5 HC(ppm) ≤600。

二、主要检查项目与调整参数

1、发电机，水泵皮带松紧度： 98N压力下新皮带挠度7～9mm，使用过的皮带挠度11.5～13.5mm .

2、气门间隙(mm)：进气0.02±0.05 ,(冷态下) 排气0.03±0.05.

3、火花塞间隙(mm): 0.7～1.0.

4、怠速转速(r/min): 700±50.

5、点火正时：怠速(转速700±50r/min)时，上止点前10±2°(T与E1端子接通时) 。

6、怠速污染物排放：CO≤2.5% HC≤600ppm 。

7、机油容量： 3.5L(干式充满)；3.1L(湿式充满)；机油量应在标尺的F与L刻线之间正时皮带松紧度： 20N压力下挠度5～6mm。

三、汽油机的使用与保养

1、使用注意事项

（1）使用时应按本说明书所介绍的保养方法及各项规定进行调整，保养。

（2）对于开环控制汽油机调节怠速混合气时一定要用一氧化碳测试仪。没有一氧化碳测试仪，万不要调节怠速混合气。

（3）为了提高三元催化器的转化效果，降低排气中CO，HC，NOX浓度，闭球控制汽油机装用了氧传感器，以保证空燃比接近理论空燃比。闭环控制汽油机无需调整怠速排放。

（4）不要打开电控单元(ECU)的盖或外壳，如果触摸集成电路(IC)的脚管，则IC可能因静电而损坏。

（5）没有取得合格证书及没有经过专门培训的人员不能进行ECU的维修。

（6）检查软管和导线接头，确保连接牢固正确。

（7）对开口销，垫片，O型圈和油封等，不能重复使用。

（8）应按规定使用90号以上无铅汽油。

（9）在运转过程中，发现不正常现象要及时停车检查。

2、润滑系统的保养

该机使用机油规格为：SAE 10W-30，API等级：SG级以上。

（1）检查发动机机油是否变质，进水，褪色或变稀。如果能看出质量变差，则应更换机油。

（2）检查机油油面。

汽油机停机5分钟后，机油液面应在机油尺的L和F之间。如果偏低，应检查有无泄漏并添加机油到F标记处，并注意不要加到F标记以上。

（3）换用新机油

机油经过一定时间的使用后应当全部放出，更换新机油。更换时，应在汽油机处于热状态下从机油盘内放出机油。如果在机油盘内有大量的杂质，用轻质锭子油冲洗，绝对禁止用汽油或煤油冲洗。在从加油口注入机油时，应把加油口擦净，以防混入杂质。加入机油后，须等5分钟后方能检查机油油面的高度。加注完毕，应把盖子盖好。

3、冷却系统的保养

汽油机在运转时，冷却系统内必须有足够的冷却水以保证汽油机的正常工作，因此每次出车时必须检查并及时补充清洁的软水而禁止使用含碱较大或矿物质较高未经处理的硬水。

散热器盖或散热器加水孔四周不应有过多的铁锈或水垢沉积，冷却液使用优质品牌乙二醇基冷却液，维修手册的说明进行混合(推荐含量在50%以上，但不超过70%)。禁止使用乙醇冷却液。

四、汽油机的检查

1、检查正时皮带

注意：不要弯曲，扭转或外翻正时皮带，不要让正时皮带接触机油，水或蒸气，在拆装凸转轴正时皮带轮的安装螺栓时，不要利用正时皮带的张力。

检查皮带安装是否正确，如果皮带齿有开裂右损坏，应检查凸轮轴是否卡住了；如果皮带表面有明显的裂纹或损坏，应检查皮带张紧轮有无锁死；如仅在一侧有磨损或损坏，应检查皮带导向轮和每个皮带轮的定位；如果皮带齿有明显磨损，则应剑查正时皮带罩有无损坏，安装是否正确，皮带轮齿上有无异物，必要时更换皮带，正常情况下每150000km更换皮带。

2、气门间隙的检查

提示：在发动机冷态时和调节气门间隙。

(1)转动曲轴皮带轮，将皮带轮上的凹槽与一号正时皮带罩上的正时标记“O”对准。检查凸凹轮轴正时皮带轮的“K”标记是否与轴承盖上的正时标记“O”对准，如果未对准，则将曲轴旋转一周(360°) (2)用侧隙规测量1,2缸进气凸轮及1,3缸排气凸轮与气门挺杆之间的间隙，应满足以下要求：

气门间隙进气：0.15～0.25mm，排气：0.25～0.35mm 。

(3)将曲轴皮带轮旋转一周，使皮带轮上的凹槽与1号正时皮带罩上的正时标记“O”对准，检查3，4缸进气门及2，4缸进气门，测量气门间隙。正常情况下，每20000km(或24个月)检查调整气门间隙。

3、V型皮带的检查

每行驶2万km(或24个月)检查一次，方法如下：

(1)目视检查V型皮带槽有无过度磨损，编绳散开，轮条表面有无剥落等。如发现问题应更换皮带，但皮带上有楞一侧有裂纹是允许的。

(2)用98N(10kgf)如图所示处向皮带加压，检查皮带的挠度，应为：新皮带7～9mm 旧皮带11.5～13.5mm 如果不符合上述规定，应调节皮带的张紧度。

说明：新皮带是指在运转的发动机上使用不到5分钟的皮带：旧皮带是指在运转的发动机上使用不少于5分种的皮带；

(3)V型皮带的安装

安装皮带时应保证皮带和皮带的轮槽配合好，安装完毕后，用手检查确认轮槽底部的皮带未从槽上滑脱，然后起动发动机运转5分种重新检查皮带的张力。

4、发动机机油的更换

正常情况下每5000km(或6个月)更换发动机机油，在使用条件恶劣时，每2500km(或3个月)更换。

5、机油滤清器的更换

用专用维修工具拆下机油滤清器，工具号为：SST 09228-06501。正常情况下每10000km(或12个月)更换，在使用条件恶劣时5000km(或6个月)更换。

(1)检查和清理机油滤清器的安装表面；

(2)检查新的机油滤清器的零件号是否和原来的相同；

(3)在新的机油滤清器的垫片上涂抹干净的发动机机油；

(4)轻轻地将机油滤清器拧入，等垫片触及底座时加以拧紧；

(5)用专用维修工具再拧紧3/4圈；

6、火花塞的更换

正常情况下每10000km(或12个月)检查，每20000km(或24个月)更换。

(1)目视检查火化塞有无电极磨损，螺纹损坏。如不正常，应更换火花塞。推荐的火花塞型号为：DENSO K16R-U。

(2)小心弯曲电极外侧以达到规定的电极间隙：0.8mm。

(3)用火花塞扳手安装火花塞，拧紧力矩为：18N.m(1.8kgf.m)

7、燃油过滤器的更换

正常情况下每40000km(或24个月)更换。

8、PCV系统的检查更换

正常情况下每20000km(或12个月)更换。

(1)从缸盖一侧往PCV阀中吹空气，检查气路是否畅通。

(2)从进气室一侧往PCV阀中吹空气，检气路是否畅通阀中吹空气，检查气路是否不畅通。若工作情况不符合上述规定要求，则应更换PCV阀。

注意：不要通过PCV阀吸入空气，PCV阀中的石油类物质是有害的。

9、发动机全部软管及其接合部正常情况下每40000km(或24个月)检查，每80000km(或48个月)更换，以后每20000km(或12个月检查)。

五、保养周期和保养内容

为延长汽油机的使用寿命，在使用过程中应按以下程序进行保养工作。

1、每日保养

(1)检查汽油，冷却水及机油液面，必要时添加

(2)消除蓄电池上的灰垢及溅出的电解液，保证通气孔的通顺。当电解液不足时，应及时加注蒸馏水；

(3)检查有无渗漏油，水等现象；

(4)起动汽油机后，听其运转是否正常，并检查仪表的工作情况。

2、每行驶1000公里后的保养

(1)完成每日保养的内容；

(2)必要的检查和调整；

(3)检查蓄电池的电解液比重或电压；

(4)检查ECU，发电机，火花塞等电器附件的接头有无松动现象；

(5)检查汽油机各处的紧固状况。

3、每行驶5000公里后的保养

(1)完成每行驶1000公里后的保养内容；

(2)检查蓄电池有无裂纹及漏电现象；

(3)检查发电机的工作情况是否正常；

(4)更换机油。

4、季节性保养

(1)冬季在冷却液中加入入冻液；

(2)根据季节变换蓄电池电解液的浓度。

六、汽油机长期保存及重新使用的注意事项

1、汽油机的长期保存

(1)将散热器，气缸体及水泵中的冷却水放净；

(2)拆除蓄电池；

(3)汽油机的技术状况应完好，表面应光洁；

(4)拧下各缸火花塞，向缸内注入30g脱水机油，并转动曲轴15～20转，然后再装上火花塞；

(5)向各润滑点加注脱水润滑油；

(6)放净汽油箱内的汽油并清洗油箱；

(7)用防护材料(如帆布，防水布或油纸等)包盖汽油机，需要作封闭的管口应作封口处理；

(8)放置汽油机的室内要通风，干燥，清洁，严禁与具有腐蚀性的物品一起存放；

(9)每6个月至少怠速运转20分钟。

2、长期保存后重新使用的注意事项

(1)加注冷却水，检查水管接头的紧固情况；

(2)加注机油至规格高度；

(3)加注汽油并检查供油系统各管路和接头情况，排出管路中的空气；

(4)加注蓄电池的电解液至规定高度；

(5)接上蓄电池，并在接头上涂凡士林；

(6)检查各电路/管路的紧固情况；

(7)起动汽油机