丰田皇冠2JZ-GE轿车行驶中加速不良故障排除

    摘要:针对2JZ-GE发动机进、排气系统特有的设计结构的分析，本文作者结合自身对该车型多次的维修实践，谈谈进排气两系统相辅相成的作用，提高发动机进气率，增加发动机加速时动力性的一些体会。
    关键词:丰田室冠2JZ-GE发动机进、排气系统 谐波增压进气系统 岩棉共振消声 预防措施
    一、进、排气系统问题的提出
    一辆丰田皇冠2JZ-GE发动机，无论是低温还是热车状态，车辆怠速不稳，行使过程中加速无力。在此之前，经过两间修理单位检修后，仍未解决。据车主说，已经更换新的燃油滤清器、机油滤清器和汽油泵，保养了燃油系统和点火系统。
    打开发动机罩盖，找到在进气歧管附近的一个标有“Diagnosis”的小盒，打开此诊断盒的塑料盖，用一根导线将其对应的插孔短路，然后将点火开关旋到“ON”位置，但不起动发动机，保持节气门全关闭的状态，此时仪表板上"GHFCK-ENGINE"检查灯发出连续均匀短闪烁，表明发动机电喷控制系统电路工作正常。
    通过对该发动机结构的了解和造成故障出现的原因分析，一般可按下述检查程序来进行检查和排除。
    1发动机外部附件的检查。
    (1)检查空气滤消器和进气管道，拆下空气滤清器外壳，取出空气滤清器，观察到它更换新件不久，较干净。
    (2)检查进气歧管L真空软管和进气胶管。各管安装位置正确。没有老化、破裂和漏气。
    2.检查点火提前角。
    用正时灯将第一缸高乐线夹住，对曲轴皮带轮点火提前角的测定为9-100之间(怠速750转/分)，点火提前角确很合理(标准为100BTDC)。
    3.检查气门间隙。
    用塞尺对进、排气门间隙的检查，进气门的间隙在0.15-0.25mm之间，排气门间隙在0.25-0.35mm之间，两者均在标准间隙里面。
    4.检查点火线路系统。
    每条高压线内阻均小于25Kn。分火线、分火盖、分火器没有爆裂，接头座没有氧化和击穿等现象。
    5.检查喷油嘴工作情况。
    让发动机怠速运转，分别拔下喷油嘴插头，每次发动机降速差较均匀，发动机发抖程度相同，说明喷油嘴喷油质量良好。
    6检查燃油压力。
    用汽油表并联接到喷油嘴分配管进油管接头上。令发动机怠速运转，检查燃油压力。
┌──────────┬───────┬────┐
│工作条件            │燃油压力(STD) │实测油压│
├──────────┼───────┼────┤
│带真空管时          │196-235KPa    │210KPa  │
├──────────┼───────┼────┤
│不带真空管时        │265-304KPa    │280KPa  │
├──────────┼───────┼────┤
│关闭点火开关停机Smin│>147 KPa      │l85 KPa │
└──────────┴───────┴────┘
上述实测燃油泵工作正常。

    7.检查燃油泵电路。
    取下燃油泵ECU连接器，用电阻表检查连接器的E与车身接地应导通，装上燃油泵ECU连接器，启动发动机检查各端子电压是否符合下表标准

。
┌───┬───────┬───┬───┐
│检查端│检测条件      │标准值│实测值│
├───┼───────┼───┼───┤
│+B-E  │点火开关“ON" │11-14V│13.58V│
├───┼───────┼───┼───┤
│FP-E  │突然升速*     │12-14V│13.53V│
│      ├───────┼───┼───┤
│      │怠速          │8-10 V│9.2V  │
├───┼───────┼───┼───┤
│FPC-E │突然升速*     │4-6V  │5.5V  │
│      ├───────┼───┼───┤
│      │怠速          │2.5V  │2.8V  │
└───┴───────┴───┴───┘

    注:*一可升至6000r/min.
    上述实测表明燃油泵控制电路正常,韶油泵工作良好。
    8.对节气门位置传感器、进气真空传感器、水温传感器、进气温度传感器等。
    通过使用电眼睛X-431对上面传感器的数据流检测，都较正常。
    当车辆档杆位于P位时，发动机怠速运转，突然急踩油门踏板，让发动机达到6000转/分，然后急收油门踏板，发现发动机在急加、减速过程中，进气歧管谐波进气增压控制阀没有工作。正常时，该阀在4000转l分左右时，要开始打开，然后急减速到低速时，要返回关闭，表明发动机进气谐波增压控制系统没有工作。
    路面行使时，当车辆加速到65-85km/h时，发动机加速无力，同时排气管前消声器伴随着较大“罗罗”敲打声音，在发动机低速或者高速运转试域，该声音较小，由此判断前消声器(岩棉)损坏了。由谐波增压进气系统不能正常工作和前消声器的损坏，影响发动机进气效率降低，特别是中高速发动机输出功率的降低，是导致加速无力的主要原因。

    二、谐波增压进气系统分析
    1.波长可变的谐波进气增压控制系统(ACIS)。
    丰田皇冠2JZ-GE发动机采用ACIS系统。该发动机进气管长度虽不能变化，但由于在进气管中部加设一个大容量的空气室和电控真空阀，实现了压力波传播路线长度的改变，从而兼顾了低速和高速的进气增压效果。
    2.ACIS系统检查和排除。

按上图程序检查可知:
    (1) 谐波增压控制没有完全关闭，仍留有较小的开度。阀轴被汕泥卡死转不动。
    (2)真空电磁阀损坏(内阻无限大)正常标准内阻:38-44.5Ω。
    上述两个故障，导致发动机低中速时，控制阀关闭不严，形成不了长波的谐波增压;高速时，空气没有完全打开，形成不了短波的谐波增压。低、中高速都不能正常发挥谐波增压进气的功能，不能提高进气效率，直接影响混合气燃烧效果，从而导致发动机工作不稳定，加速无力。
    更换新的真空电磁阀，清洗修理进气增压控制阀。让发动机冷却液达到正常工作温度，经检查，发动机中、高速加速性能良好。进气没有回火，但排气管前消声器仍存在有“罗罗”的明显敲击噪音。
    三、岩棉共振消声分析
    发动机的排气压力为0.3-O.5MPa ,温度500-700℃，这表明排气有一定能量，同时由于排气之间歇性，在排气管内引起排气压力的脉动。若将发动机所排气体直接排放到大气中将产生强烈的、频谱比较复杂的噪声，其频率从几十赫兹到一万赫兹以上。
    排气消声器的功用是消减排气噪声，通过逐渐降低排气压力和衰弱减排气压力的脉动，使排气能量耗散殆尽。
    2JG-GE发动机排气系统由前中后三个排气消声器组成。
    由于发动机可然混合气的不完全燃烧，特别在中速急加速时，发动机的最大扭矩的输出排气歧管里排气温度高达700-800℃，同时排气中噪音只是中、高频声音。另外，吸声材料岩棉损坏，前消声器不能衰减排气压力脉动，降低排气压力，造成排气管背压升高，发动机急加速时进气充气效率降低，导致发动机输出扭矩降低，加速不良，排气噪音大。
    通过更换排气管中段(前中消声器总成)之后，车辆在路面行驶过程巾，特别在急加速时，排气系统没有原来噪声发生。
    在发动机进气歧管上接真空表，人档杆位于P位，关闭发动机全部附件，发动机在怠速时，测得进气歧管真空度为60KPa，当节气门急加速时，更换前真空表指示在4.2-82.3KPa内摆动，更换后真空表指示在6.3-82.6KPa内摆动。从真空表显示出，更换排气管中段后，排气背压降低(( 4.2KPa降到6.3KPa )，发动机进气效率提高一些，加速性得到一定改善。
    四、采取的预防措施
    1.提高进气系统的进气效率。
    (1)定期保养空气滤清器，检查进气软管和空气缓冲器等是否破裂和漏气。
    (2)定期清洗谐波增压控制阀。保持该阀关闭灵活不阻滞。
    (3)定期调整发动机进排气门间隙，保持发动机气门配气相位角度。
    (4)定期检查排气系统是否变形、损坏、漏气。排气吊胶是否完好。
    2.保持发动机可堆混合气最佳然烧状态。
    (1)定期调整点火定时。
    (2)定期检查或更换冷却液(2年或者4万千米更换一次)，注意附水箱液面高度;定期清洁冷气散热器、水箱散热网的表面脏物和调整水箱风扇皮带的张紧力。
    (3)定期保养点火系统。
    (4)使用93号或者以上的无铅汽油。
    (5)发动机转速在750-2500转之间加速过程中，燃油泵低速运转供油。达到2500转以上时，燃油泵高速运转供油。增加发动机加速时的供油量，提高加速动力性。定期检测其线路，保证正常的运转状态。定期更换燃油滤清器(2万千米)和清洗燃油泵过滤网。
    3.避免前消声器损坏，防止宕棉过早失效.延长使用寿命。
    在发动机工作过程中，不完全燃烧的招油和从进气门导管渗入燃烧室的机油，在氧气和高温的作用下，产生积碳。由于排气门油封的老化，渗漏机油进入排气支管，在高温气体作用下，形成焦油和有腐蚀性气体，造成岩棉失效。为避免这些形成，应采取以下的预防措施：
    (1)使用等级较高的润滑油SE或者以上等级。相对缩短更换机油，机油本质区别滤清器的周期8001)千米或者5个月(原厂规定1万千米或者6个月)。因为广东省全年的平均气温偏高。
    (2)定期清洗气门室上PVC阀和废气管道。防止曲轴箱废气压力过大。发动机时活塞环和气门轴封窜漏气机油量过大。
    五、效果分析
    由于对谐波增压进气系统和岩棉消声结构和性能有充分的认识，并采取上述的预防措施，有效地保证增压控制阀的正常工作和前消声器的使用寿命。该车从这次维修后，使用五年之后((25万千米左右)前消声器才会损坏。在此期间，该车发动机一直保持良好的动力性和经济性。原来前消声器一年半更换一次((8万千米左右)，由于排气管中段(前、中消声器)价格不非(1500元l条)和发动机不正常燃烧造成供油点火系统的维修保养。其维修材料工时费大大地增加。但现在，该车大大地降低了维修成本。

 

丰田皇冠轿车发动机动力不足的维修

    摘要:本文主要介绍一辆丰田皇冠轿车，由于用错发动机点火器，造成该车动力不足的故障，通过对故障现象进行分析、检测，找出故障原因并进行修复的过程。
    关键词:动力不足 点火器 IGT信号 IGF信号
    0 引言
    随着汽车技术和电子技术的迅速发展，电子技术在汽车上得到了广泛的应用，从发动机的燃油喷射、点火装置、急速装置、进气控制、排放控制、故障诊断到底盘的传动系、行驶系、转向系、制动系和车身及辅助装置普遍采用了电子控制系统，电子控制系统在汽车上的广泛应用，使汽车的动力性、燃料经济性、安全性、舒适性都得到显著的改善和提高，汽车排放对环境的污染从根本上得到了控制，同时也给汽车维修工作带来了新的挑战。我在汽车维修工作中，碰到了各种各样的故障。
    1 故障现象
    有一辆丰田皇冠轿车，发动机型号为2JZ-GE，总行程25万公理，入厂维修。车主委托维修车辆动力不足，踩下加速踏板，发动机转速4000r/min左右时，发动机加不起油，转速上不去。接过该车的维修维修任务后，我首先对该车故障进行确认，将点火开关转到ON位置，发动机故障灯不点亮。启动发动机，发动机怠速正常，踩下加速踏板，发动机中、低转速时加速’}生能良好，当转速达到4000r/min时，发动机不能提速，并严重喘气。
    2 故障检测与分析
    2JZ-GE型发动机动力不足的原因有以下几方面机械方面的故障，如节气门发卡，不能全开，空气滤清器和燃油滤清器堵塞等;电控信号电路故障，如燃油喷射控制、进气系统、点火系统等电控电路;废气再循环(EGR)工作不良。
    由于本车不能读取故障码所以我先对发动机进行如下检查。
    2.1打开发动机盖，检查发动机各管路没有泄漏现象。
    2.2如果供油不足将影响发动机高速运转，所以检杳燃油压力。
关闭发动机，把燃油压力表用三通管连接在汽油滤清器至发动机输油管中间，启动发动机。怠速时，油压表的燃油压力为270kPa。加速时燃油压力为270-280KPa,满足260-300KPa的压力范围。反复加速，直到故障从新出现。当节气门体阀门打开，发动机不能加速时燃油压力为270-280Kpa，说明燃油压力正常。
    2.3检测进气岐管压力传感器电压。打开点火开关，用万用表检测传感器VC-E2电压为5V, PIM-E2电压为3.65V，说明管压进气岐力传感器正常。
    2.4检测节气门位置传感器。检查节气门体阀门活动自如，没有卡滞现现象，打开点火开关，用万用表检测传感器的IDL-E2端子电压为0V，稍微扳动节气门体闹门，电压变为12V，正常。检测传感器VTA-E2端子电压为0.3V，扳动节气门体阀门至全开位置，电压独渐增大到3.9V，正常。说明节气门位置传感器及线路良好。
    2.5启动发动机，观察废气再循环装置(EGR)在发动机各工况下工作符合要求。
    通过以上检查，虽然未能找到发动机故障，但排除诸多因素对发动机的影晌，缩小了发动机可能的故障范围。考虑到电喷发动机具有自诊断功能，发动机可能存在故障码，我接着对发动机故障灯线路进行检修。
    拆下组合仪表发现故障灯以烧坏，换好灯泡后，打开点火开关，故障灯点亮。装复组合仪表后，用导线想接检查连接器的下E1和E1端子，打开点火开关，故障灯闪亮，输出14号故障码。
    14号故障码为点火信号系统故障，故障现象为点火器连接6次没有点火确认信号(IGF )输送到ECU,故障范围为点火器到ECU之间的IGT.IGF电路短路或开路，分电器、点火器、ECU故障。
    
 

3 故障排除
    根据14号故障码的故障范围，对点火系统进行检测。检测点火器与ECU的IGT.IGF连线的导通性，导通性正常，检测其对搭铁的导性，不导通，正常.检测分电器里面的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器与ECU的NE.G1.G2.G一端子连线的导通性，导通性正常，检测其对搭铁的导性，不导通，正常;检测NE,G1.G2传感器线圈的电阻为:NE-G- 175欧姆、G 1-G- 170欧姆.G2-G-170欧姆，检测传感器与转子的空气间隙为0.3mm，正常。启动发动机，在怠速工况下检测NE-G- .G1-G ,G2-G-都有脉冲电压产生，检测IGT-E1,IGF-E1也有脉冲电压产生，正常。通过上述检查未能找到故障原因，发动机加速到4000r/min左右时故障照样产生，中低转速时加速正常，4000dmin左右就产生故障，这时各个信号是否都有脉冲电压产生呢，我决定用示波器进行检测。
    接上ADC2000示波器，分别检测NE.G1.G2,IGT.IGF信号的波形,NE.G1.G2.IGT信号随着发动机转速的不断增加，波形连续不断出现，转速4000r/min左右出现故障时波形也正常出现，说明曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器.ECU工作正常IGT信号在中低速时波形正常，当转速4000r/min左右出现故障时，波形出现时有时无周期性变化，用双通道同时接上IGF和IGT信号进行波形比较，IGT信号波形出现时有时无周期性变化时,IGT信号波形正常，说明发动机故障由点火器引起。
    根据以上检测分析结果，更换新的同型号点火器后试主，结果故障继续出现。为什么两个点火器都会引起发动机故障昵? IGF、IGT波形分析，发动机故障好象超速断油控制。
    发动机超速断油控制ECU通过发动机转速传感器测得转速大于6000r/min的额定转速时，为了避免超速运转带来的机件损坏以及减少废气污染，会及时发出断油控制信号，令喷油器停止喷油，使发动机转速强制下降，当转速下降到约5900r/min时，ECU便发出恢复喷油的指令。
    会不会是错用四缸点火器呢，发动机的转速是由点火器的点火次数来确定的，四缸发动机6000r/min断油时点火次数为12000次，六缸发动4000r/min时点火次数为12000次，两个数字正好相符。就是说，四缸点火器装在六缸发动机上，4000r/min时点火器停止IGT信号，ECU进行超速断油控制，3900r/min时点火器恢复IGF信号，ECU便发出恢复喷油的指令。将点火器装在四缸发动机上进行试验，发动机工作正常说明是用错点火器。咨询车主知该车几天前外出途中，因发动机故障换过点火器。
    重新装上六缸点火器后试车，发动机作正常，故障灯不再点亮，清除故障码，故障排除。
    4 故障总结
    该车故障是人为引起的。我在这次的故障排除中，因为没有及时向车主了解情况，且没有先修复发动机自诊断系统，在故障检测中，采用传统的检测方法，走了弯路，浪费了较多的时间。在以后的汽车维修中，应先向车主了解情况，对有自诊断功能的系统尽可能的先进行自诊断读取故障码，确定故障范围，再进行检测，少走弯路。

2010款一汽丰田新皇冠新技术讲解_上_

    全新的一汽丰田新皇冠(CROWN)现已上市，相比上一款车型，无论是车的外形设计还是内饰都有很大的改变。特别是在车型配置上，很多先进电子技术的应用，使车辆的操控稳定性和舒适性、安全性有很大的提高。新皇冠采用了空气悬挂，可变齿轮比转向系统(VGRS)、适应自适应可变悬挂系统(AVS)、智能泊车辅助系统(IPA)等先进配置(仅4.3L车型)。主被动安全配置在新皇冠上都得到了进一步升级，车辆动态综合管理系统(VDIM)负责在新皇冠车型上综合控制车辆安全性能;预碰撞安全系统(PCS)则负责在碰撞的前一刻对车内乘员提供足够的保护;最后还有10气囊(最高级别车型设备11个空气囊)的被动安全防护。另外，新皇冠采用了自适应雷达定速巡航系统(DRCC)、G-BOOK智能副驾等先进配备。为了方便对这些新技术的了解，在此对其进行技术讲解。
    一、车辆动态综合管理(VDIM)系统
      (一)主要特征
    1.与传统制动控制系统中独立受控的ABS}  TRC和VSC功能相比，VDIM以综合系统的方式来管理这些功能。
    2.此外，VDIM与电动转向(EPS)系统和可变传动比转向系统(VGRS)一同实施协同控制，以提高车辆“行驶、转弯和停车”时的动态性能。
    (二)车辆动态综合管理概念图(如图1所示)。
    常规型:各功能均有其相应的控制部位且独立运行。
    VDIM:各功能彼此紧密协作运行。

      (三)VDIM控制配置结构  (如图2所示)
    从控制配置结构图中可以发现，VDIM结合转向控制对发动机输出功率和制动性能进行综合控制，以确保车辆前进、转弯和停止时的主动安全性。

     (四)示范
    下面就车辆发生制动侧滑这种现象，对传统制动系统和 VDIM系统进行一下比较，如图3所示。
    常规:传统的制动控制系统车辆转向行驶时，控制系统根据横摆率和减速度传感器的信号、车速传感器和转向角传感器判断车辆是否发生侧滑，当检测到车辆处于侧滑时，启动VSC系统使车辆稳定行驶。此时，如果驾驶员突然进行制动控制，制动控制系统启动ABS系统，为防止对车轮抱死而侧滑，若发生侧滑则启动VSC系统进行稳定。因为各个系统都独立运行，缺少紧密性和快速执行性，使车辆行驶有些不稳定。
    VDIM:  VDIM车辆转向行驶时，根据从横摆率和减速传感器，速度传感器和转向传感器的信号，计算出车辆可能打滑。此时，如果驾驶员突然制动，在VDIM以综合系统的方式来管理这些功能，控制减少车辆的不稳定到最低限度，在VDIM系统的控制下，确保车辆行驶较传统制动控制系统更加平稳。

二、空气悬挂系统
(一)功能
    自动车身高度控制:无论多少乘客和行李都可以保持车身在恒定高度;根据门灯开关信号，预估乘客以及行李数量，迅速调整车身高度。
    高速控制:在车辆达到规定速度或更高时，降低车身高度，以增加车辆空气动态性能并提供更好高速稳定性。
    车身高度选择功能:驾驶员可以根据需要操作高度控制开关，调整车身在正常高度或高位车身高度。
      (二)系统图
    电控部分如图4所示。
    机械部分如图5所示。

三、智能泊车辅助系统(IPA)
    (一)概述
    通过查看后方视野和引导线辅助驾驶员泊车，并且能自动控制转向盘的转动达到目标泊车位置，如图6所示。
    智能泊车辅助系统不是车辆自己完成泊车，而是帮助倒车库的系统。
      (二)工作原理图(如图7所示)
    说明:环境温度传感器信号用来校正超声波传感器探测的距离。

四、碰撞预测安全系统PCS
（一）概要
1.碰撞预测安全系统（雷达式）根据从各种传感器接收的信息预测车辆与障碍物可能发生的碰撞。此系统通过配合其他系统工作减轻碰撞中受到的损伤：优化乘员保护装置（如座椅安全带卷收机构）特性的系统和减轻碰撞状况的系统（如制动控制系统）。
2.此系统采用毫米波雷达传感器来预测与前方车辆或障碍物可能发生的碰撞。系统将在碰撞发生前收紧座椅安全带并执行制动辅助控制和制动控制。
3.此系统有四种预碰撞控制：预碰撞安全带控制、预碰撞制动辅助（BA）控制、预碰撞制动控制和预碰撞警告。
预碰撞警告：
当系统判定此车辆存在与其前方障碍物发生碰撞的危险时，会通过多信息显示屏和警告蜂鸣器警告驾驶员并辅助避免发生碰撞。
预碰撞安全带控制：
如果碰撞预测传感器检测到碰撞是不可避免的，则碰撞预测安全系统拉紧安全带，这样可提高碰撞时座椅安全带预紧器的性能。驾驶员采取紧急制动或车辆失控时，会发生相同情况。
预碰撞制动辅助控制：
当系统判定此车辆存在与其前方障碍物发生碰撞的危险时，制动辅助设置为备用模式。然后，当驾驶员踩下制动踏板时，液压制动压力增加，提高制动性能。
预碰撞制动控制：
当系统判定车辆与障碍物的碰撞是不可避免的，系统执行制动控制，减低碰撞速度。 
（二）主要元件位置
主要元件位置如图8、图9所示。

（三）主要元件的功能
毫米波雷达传感器：向前发射毫米雷达电波，利用反射的毫米无线电波检测前方有无行驶车辆、车距和相对速度，并将这些信息传输至行驶辅助ECU。
制动执行器总成：
1.接收来自行驶辅助ECU的制动辅助备用请求信号并将制动辅助切换到备用模式。驾驶员踩下制动踏板时操作制动辅助。
2.即使驾驶员未施加制动，如果防滑控制ECU接收到来自行驶辅助ECU的碰撞预测制动请求信号，则也会施加制动。
3.根据从主缸压力传感器接收的信号判断已施加紧急制动，并将座椅安全带工作信号输出至座椅安全带控制ECU。
4.判定有无前轮打滑趋势或后轮打滑趋势，并将座椅安全带工作信号输出到座椅安全带控制ECU。
5.将车速信号传输至行驶辅助ECU。
座椅安全带控制ECU：接收来自行驶辅助ECU或防滑控制ECU的座椅安全带工作请求信号并操作座椅安全带。
行驶辅助ECU：根据从毫米波雷达传感器接收的信息判断碰撞是否不可避免。然后，如有必要，则输出座椅安全带工作信号和制动辅助备用请求信号。
具体关系如下：
当行驶辅助ECU基于传感器信号判断存在发生不可避免碰撞时，如图10所示。
防滑控制ECU基于传感器信号判断处于车轮打滑或紧急制动状态时，如图11所示。

（四）动作方式
当车速和相对速度在其工作区域内时，如图12所示。
即使驾驶员没有踩下制动踏板，当系统判断碰撞不可避免时将施加制动减低碰撞速度，如图13所示。
当取消开关ON时，PCS制动控制及制动控制工作时的警告信息将取消，其他PCS安全功能仍能工作。

第十三代新皇冠VGRS系统概述

一、可变传动比转向系统概述
可变传动比转向系统(Variable Gear Ratio Steering简称VGRS)的运用，改变了普通转向系统传动比恒定的缺点，由转向控制ECU根据转向角传感器信号和车速信号计算出转向执行器总成的目标转动角度，并且通过转向执行器总成的转动角度与驾驶员转动方向盘的角度相加来控制前轮的转向角。因此，其转向机构的传动比可根据车辆行驶状况而动态变化，从而实现车速从低速到高速范围内良好的转向操作灵活性和车辆稳定性。VGRS特性曲线如图1所示，VGRS系统控制概念如图2所示。

二、可变传动比转向系统部件的功能
可变传动比转向系统零部件的功能如表1所示。

三、可变传动比转向系统结构及工作原理
可变传动比转向系统组成如图3所示。

1.转向执行器总成
转向执行器总成由壳体、电动机、减速机构、输出轴和锁止机构组成，如图4所示。
电动机采用高功率、低噪音的直流无刷电动机作为伺服电机，封装在转向执行器总成壳体内；由永磁铁、线圈和转子轴组成，转子轴与谐波齿轮减速器的波动发生器相连接，将电动机的转矩传输到谐波齿轮减速机构，如图5所示。其作用是由转向控制ECU发出的信号控制，并根据方向盘的转动方向顺时针或逆时针旋转。转角传感器作用是检测电动机的转子轴位置和旋转速度。
锁止机构安装在电动机上，主要由固定在电动机上的锁架，安装在壳体上的锁杆及使锁杆作用的电磁阀组成，如图6所示。在系统发生故障时，锁止机构可以机械锁止电动机，使电动机停止旋转。锁止机构激活时，转向ECU切断锁止电磁阀的电流，回位弹簧推动锁杆与锁架齿槽啮合，以机械锁止电动机的转动，锁止解除时，转向控制ECU接通锁止电磁阀的电流，使锁杆与锁架脱开，电动机转动，如图7所示。

减速机构采用了结构紧凑、减速比、大高精度的谐波齿轮传动装置，它是利用机械波控制柔性齿轮的弹性变形来实现运动和动力传递。谐波齿轮传动减速机构如图8所示。谐波齿轮传动减速机构说明如表2所示。

在上述零件中，当刚轮固定，波动发生器凸轮由电动机带动旋转，凸轮在柔性齿轮内转动，就迫使薄壁滚珠轴承及柔性齿轮发生弹性变形。这时柔性齿轮变形成椭圆形齿轮，随波动发生器凸轮旋转的相反方向转动，椭圆形长轴上的齿与刚齿轮上的齿啮合，而短轴上的齿则脱开，形成“啮入—啮合—啮出—脱开”，使柔齿轮相对刚轮发生错齿位移，如图9所示。

波动发生器凸轮顺时针(逆时针)转动一周，柔性齿轮相对刚齿轮逆时针(顺时针)转过了2个齿。因为柔性齿轮比刚齿轮少2个齿，而与柔齿轮相啮合的驱动齿轮齿数与柔齿轮齿数相等。因此，驱动齿轮输出轴也相对刚齿轮转过2个齿，如图10所示。谐波齿轮传动比=柔性齿轮齿数／刚齿轮齿数－柔性齿轮齿数。

2.可变传动比转向系统工作原理
根据车辆行驶在低、中速范围要求转向响应灵敏性和高速范围要求转向响应无需过度灵敏，VGRS系统通过转向执行器总成输出轴顺时针(正向)或逆时针(负向)的角位移来控制增大或减小前轮转向角的目的。
低、中速行驶时，驾驶员顺时针(右转)转动方向盘，转向控制ECU根据目标转向角，使转向执行器总成内的电动机逆时针旋转。电动机转动通过波动发生器输入到减速机构，电动机与柔齿轮传动比降为50∶1。转向执行器总成内的柔性齿轮带动驱动齿轮输出轴相对方向盘所连接的转向执行器总成内的刚齿轮的顺时针角位移。
因此输出轴顺时针转动角度要比方向盘转动角度大，其值等于方向盘实际转角加上转向执行器总成转角。这样前轮将增大偏右转向角，提高了车辆低、中速转向的响应，防止车辆转向不足，如图11所示。
高速行驶时，驾驶员顺时针(右转)转动方向盘，转向控制ECU根据目标转向角，使转向执行器总成内的电动机顺时针旋转。电动机的转动通过波动发生器输入到减速机构，电动机与柔齿轮传动比降为50∶1。转向执行器总成内柔性齿轮带动驱动齿轮输出轴相对方向盘所连接的转向执行器内刚齿轮发生少量的逆时针角位移。因此输出轴顺时针转动角度要比方向盘转动角度小，其值等于方向盘实际转角减去转向执行器总成转角。这样前轮将减小偏右转向角，迟缓了车辆高速转向的响应，防止了车辆转向过度，如图12所示。

四、可变传动比转向系统故障诊断及系统初始化
电源电压低或过高或车辆处于极低温度下(－30℃以下)，VGRS系统将自动关闭。另外，VGRS系统具有失效保护功能，以防止转向执行器总成内电动机和转向控制ECU过热，如果电动机和转向控制ECU的温度降低至一定范围，则VGRS系统将恢复正常。
1.可变传动比转向系统故障诊断
VGRS系统发生故障，系统将进入失效保护功能运行，转向控制ECU切断转向执行器总成内锁止电磁阀的供电，锁止转向执行器总成内的电动机，以传统转向机构(恒定转向传动比)运行，并且转向控制ECU将亮起组合仪表上的主警告灯，多信息显示屏上将显示“CHECK VGRS”信息，同时鸣响多功能蜂鸣器，以提醒驾驶员VGRS系统发生故障，如图13所示。
(1)VGRS系统故障码的读取方法
①用诊断连接线，连接诊断插座
DLC3的13号端子(TC)和4号端子(CG)，如图14所示。
②将发动机开关置于ON(IG)位置。
③多信息显示屏显示“DIAG VGRS”系统开始搜索故障。
④如果系统正常，则显示“DIAGVGRS OK”。
⑤如果系统出现故障，则显示“DIAGVGRS XX”(“XX”是一个2位数字的DTC)。
(2)VGRS系统故障码的清除方法
①将发动机点火开关置于ON(IG)位置。
②用诊断连接线在8秒内连接并断开诊断插座(DLC3)的13号端子(TC)和4号端子(CG)4次。
③将发动机开关置于OFF位置。
2.可变传动比转向系统初始化和校准
VGRS系统发生如表3所示项目，需进行系统校准和转向角传感器初始化。
(1)转向角传感器初始化的操作方法
将发动机开关ON(IG)位置，检查并确认主警告灯亮起数秒；然后以高于35km/h的速度直线行驶5s或更长时间，在此步骤结束，转向控制ECU存储器使方向盘恢复至中心位置。此时，如果方向盘仍偏置5°~10°，需进行VGRS系统校正。
(2)VGRS系统校准的步骤
①使轮胎朝向正前方(驾驶车辆确认方向盘置中)。
②读取VGRS系统故障码。如果出现51号故障码，则重新确认方向盘置中。如果方向盘偏心，则进入转向执行器解锁，步骤⑦。如未出现51号故障码，进入步骤③。
③进行转向执行器角度初始化，具体操作如下：
a.启动发动机，将方向盘置中；
b.用诊断连接线，连接DLC3的12号端子(TS)和4号端子(CG)，13端子(TC)和4号端子(CG)；
c.从诊断插座(DLC3)的12号端子(TS)上断开诊断连接线，并向左转动方向盘180°以上；
d.再将诊断连接线连接到DL3的12号端子(TS)上；
e.从DLC3的13号端子(TC)上断开诊断连接线，并向右转动方向盘180°以上；
f.再将诊断连接线连接到DLC3的13号端子(TC)上；
g.从DLC3上断开诊断连接线，将发动机点火开关置于OFF位置。
(注：以上从b至f步骤必须在1min内完成，如果在这些步骤中出现故障，则重新执行上述步骤。)
④调节转向执行器角度，具体操作如下：
a.确保发动机开关置于OFF位置，不要触动方向盘；
b.用诊断连接线，连接DLC3的12号端子(TS)和4号端子(CG)；
c.将发动机开关置于ON(IG)位置；
d.这时测试模式被激活，确认多信息显示屏上显示“VGRS Test Mode”，等待5s；
e.将发动机开关置于OFF位置；
f.从DLC3的12号端子(TS)和4号端子(CG)上断开诊断连接线；
g.再将发动机开关置于ON(IG)位置。
⑤检查主警告灯，具体操作如下：
a.确认主警告灯熄灭；
b.将发动机开关置于OFF位置，然后置于ON(IG)位置；
c.确认主警告灯工作正常。
⑥检查方向盘工作状态，具体操作如下：
a.启动发动机；
b.执行转向角传感器初始化；
c.驾驶车辆确认方向盘置中。
⑦进行上述步骤②后，方向盘偏心，则进入转向器解锁步骤：
a.将发动机开关置于OFF位置；
b.从蓄电池负极端子上断开电缆；
c.断开转向执行器上的线束连接器L72；
d.用一根跳线电缆连接转向执行器上
的7号端子(LV+)至12V蓄电池正极端子，用另一根跳线电缆连接转向执行器上的16号端子(LG+)至12V蓄电池负极端子，上述通电时间不要超过3min，如图15所示；
e.将方向盘置中(必须确认保证安装方向盘时，连接转向执行器总成的电动机的螺旋电缆在中间位置)，如图16所示；
f.从转向执行器上断开12V蓄电池正负极跳线电缆；
g.将连接器L72连接到转向执行器上；
h.连接蓄电池负极电缆；
i.向左和右转动方向盘约3°，能感觉到反作用力。

第十三代新皇冠车辆动态综合管理(VDIM)系统简介

近年来，随着汽车行驶速度的提高及道路行车密度的增大，汽车的主动安全性受到了各大汽车制造厂商的高度重视。汽车主动安全性是根据汽车理论对汽车内部的结构、装置，进行合理、有效地设计，来主动预防事故的发生。丰田汽车公司用在高端车型上的VDIM(Vehicle Dynamics Integ rated Management－车辆动态综合管理)系统，就是车辆主动安全性装置的一个技术亮点，目前该系统已经装备－汽丰田生产的第十三代新皇冠。VDIM系统是整合了过去常规型车辆的防抱死制动控制(ABS)、电子制动力分配控制(EBD)、斜坡起步辅助控制(HAC)、制动辅助控制(BA)、牵引力控制(TRC)、车辆稳定性控制(VSC)加上转向协同控制－动力转向(EPS)和可变传动比转向控制(VGRS)，上述各功能平滑控制，协同运行的车辆动态综合管理系统。如图1所示。它使车辆行驶、转弯、停止等基本运动性能迈上了一个更高的台阶，达到了人车一体的境界。

一、车辆动态管理(VDIM)系统概述

车辆在起步、行驶、转弯和停止时，由于轮胎抓地力的影响和驾驶员操纵方向盘不当，会引起车辆的纵向侧滑和横向侧滑。车辆动态管理就是通过对发动机输出扭矩控制和制动性能控制，结合转向协同控制，在车辆发生纵向和横向侧滑，车姿出现不稳定前，进行预调节，及时消除车辆不稳定状态，从而提高了车辆在各种行驶状态下的主动安全性，如图2所示。

1 转向协同控制(EPS&VGRS)：动力转向ECU总成和转向控制ECU协同控制，根据车辆工作状态，提供转向辅助。
2 防抱死制动系统(ABS)：车辆紧急制动或在附着力低的道路上制动，ABS有助于防止车轮抱死而滑移。
3 电子制动力分配(EBD)：EBD控制是利用ABS，根据车辆行驶状况在前后轮之间合理分配制动力。此外，在转弯制动时，它还控制左右车轮的制动力，以帮助稳定车辆的行驶。
4 制动辅助(BA)：制动辅助的主要作用是在紧急制动期间，驾驶员踩制动踏板的力量不够，无法产生较大的制动力时为驾驶员提供辅助制动力，以确保车辆制动性能。
5 牵引力控制(TRC)：车辆在光滑的路面上起步或加速，该控制功能有助于防止因驾驶员过度踩下加速踏板引起驱动轮打滑的现象。
6 车辆稳定控制(VSC)：车辆转弯期间，如果出现严重的转向不足或转向过度时，该功能有助于防止车辆侧滑。
7 斜坡起步辅助控制(HAC)：车辆在陡峭或打滑的山坡上起步时，斜坡起步辅助控制检测到车辆向后的移动状况，执行车轮制动，防止车辆倒退。
8 紧急制动灯控制：紧急制动时，紧急制动灯控制使制动灯闪烁，以警告尾随车辆的驾驶员。


二、车辆动态管理(VDIM)系统主要零部件及功能

VDIM系统组成如图3所示，零部件功能如表1所示。

三、车辆动态管理(VDIM)系统中协同转向控制原理

1 前轮打滑控制
(1)车辆在较高行驶速度状态下转弯，由于驾驶员过度转动方向盘，会使前轮失去抓地能力，发生越过度转动方向盘，前轮侧滑越严重。以使车辆不按照正常向右轨迹转弯(转向不足)，为防止上述现象的发生。
(2)防滑控制ECU通过检测到车辆的转向角传感器、车速传感器、横摆率和加速度传感器的信号，计算出目标横摆率和实际横摆率间差异来制定前轮打滑的状态。车辆的实际横摆率小于驾驶员操纵方向盘所产生的目标横摆率(由车速和方向盘转向角制定)，表示车辆将以大于目标行驶轨迹的角度转向。因此，防滑ECU判定前轮打滑趋势增大。

(3)防滑控制ECU根据前轮打滑趋势的程度采取对策，在不带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU会请求ECM采取降低发动机输出扭矩，向两个后轮施加制动来降低车速。并且，同时向处于外侧的前轮施加制动和通过动力转向EPS ECU，增大向右操纵方向盘的阻力，防止前轮继续打滑。在带VGRS系统车辆上，防滑控制ECU除了采取上述措施外，还会协同转向控制ECU增大转向机构传动比，以限制前轮的转向角。动力转向EPS ECU会在方向盘的回转方向上产生辅助扭矩，这样可以控制驾驶员的转向操控来稳定车姿。前轮打滑控制如图4所示。

2 后轮打滑控制
(1)车辆在行驶转弯过程中，如果后轮失去抓地能力，会使车辆超出转弯轨迹(转向过度)，为防止上述现象发生。
(2)防滑控制ECU通过检测到的转向角传感器、车速传感器、横摆率和加速度传感器的信号，计算出车辆打滑角度和车辆侧偏角速度(单位时间车辆打滑角度的变化率)的值来判定后轮打滑的状态。车辆打滑角度大且侧偏角速度过大时，防滑控制ECU判定后轮打滑趋势增大。
(3)防滑控制ECU根据后轮打滑趋势的程度采取对策。在不带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU会请求ECM采取降低发动机输出扭矩，对转向外侧的前轮和后轮施加制动，使车辆产生向外的惯性力矩以帮助抑制后轮打滑趋势。同时，动力转向EPS ECU协同控制以提高反向辅助力矩，方便驾驶员进行转向操控来适当校正因后轮打滑引起的转向过度。在带VGRS车辆上，防滑控制ECU除了采取上述措施外。根据后轮打滑的程度，协同转向控制ECU使转向执行器总成调整转向传动比，以控制前轮转向角稳定车姿。后轮打滑控制如图5所示。


3 车辆左右车轮在摩擦系数差异较大的路面上紧急制动控制
(1)如果左右车轮在摩擦系数差异较大的路面上实施紧急制动，左右车轮间的制动效果差异会产生横摆力矩，导致车辆甩尾。在这种状况发生时，不带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU会启动VSC控制和动力转向控制协同运行，对左右车轮施加不同的制动及转向辅助力矩。方便驾驶员进行转向操控来稳定车姿。
(2)带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU除采取上述措施外，协同转向控制ECU使转向执行总成输出合适的转向传动比，控制前轮转向角，以稳定车姿，修正甩尾现象。车轮在摩擦系数差异较大的路面上紧急制动控制如图6所示。

4 左右轮在摩擦系数差异较大的路而上突然起步或加速控制
(1)如果车辆左右轮在摩擦系数差异较大的路面上突然起步或加速，导致驱动轮打滑，引起车姿不稳，并会对加速性能产生负面影响。在这种状况发生时，不带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU会启动TRC控制和动力转向控制协同运行，对打滑的驱动轮实施制动及转向辅助力矩，方便驾驶员进行转向控制来稳定车姿。同时，防滑控制ECU请求ECM实施发动机输出扭矩控制，使加速效果得到改善。
(2)在带VGRS系统的车辆上，防滑控制ECU除了采取上述措施外，协同转向控制ECU使转向执行器总成输出合适的转向 传动比，控制前轮转向角以稳定车姿。车轮在摩擦系数差异较大的路面上突然起步或加速控制如图7所示。

四、VDIM系统故障诊断及校准

如果防滑控制ECU检测到VDIM系统发生控制故障时，防滑控制ECU启动失效保护模式运行。并且ABS警告灯、制动警告灯、打滑指示灯和主警告灯都会亮起。通过故障码检查方法，观察ABS警告灯闪烁模式读取故障码或从多信息显示屏上读取故障码。

1 VDIM系统失效保护
(1)如果输入防滑控制的各种传感器信号或制动执行器系统发生故障，则防滑控制ECU将禁止向制动执行器供电，并通过CAN总线向ECM发出VSC系统故障的信息。
(2)制动执行器停止电磁阀工作。ECM根据来自防滑控制ECU的信号，使VSC系统请求ECM调节发动机扭矩功能停止运行。然后车辆按照与未配备ABS、TRC和VSC系统的车辆相似的方式运行。
(3)ABS控制禁用，但EBD控制继续，直至无法运行该控制。如果EBD控制不能运行，则制动警告灯亮起以警告驾驶员。
(4)如果VSC开始前，VSC系统零件发生故障，则VSC系统停止工作。如果VSC工作时，系统零件发生故障，则系统将逐渐停止工作，以免引起车辆稳定性发生骤变。如果VSC控制不能进行，则警告灯将亮起以告知驾驶员系统控制已终止。
(5)在带多信息显示屏的车辆，如果EBD系统、BA系统或TRC系统有故障或ABS控制、VSC控制无法执行，则主警告灯亮起的同时，多信息显示屏上显示警告信息。

2 VDIM系统故障码(DTC)检查
(1)用诊断连接线，连接DLC3的13号(TC)端子和4号(CG)端子。
(2)将点火开关置于ON(IG)位置。
(3)通过组合仪表中的ABS警告灯闪烁读取代码或读取多信息显示屏上输出的故障码。

3 VDIM系统故障码(DTC)清除
(1)用诊断连接线，连接DLC3的13号(Tc)端子和4号(cG)端子。
(2)将发动机开关置于ON(1G)位置。
(3)5秒内踩下制动踏板8次或以上，清除存储在ECU中的故障码(DTC)。
(4)检查多信息显示屏和ABS警告灯未输出故障码(DTO)。
(5)从诊断插座(DL3)端子上拆下诊断连接线。
(6)不能通过断开蓄电池端子电缆或LH ECU－IG保险丝来清除故障码(DTC)。
(7)故障码检查／清除后，检查并确认将发动机开关置于ON(1G)位置约3秒钟内，ABS警告灯和打滑指示灯应熄灭。
 
4 VDIM系统校准
在更换VSC相关零件或进行前轮定位调整后，需根据表2所示执行系统校正。
注意事项：只有在清除储存的系统信息后，才能存储新的系统信息。获取横摆率和加速度传感器零点时，车辆必须保持静止状态，不要振动、倾斜，不要启动发动机和移动车辆。确保车辆停止在坡度小于1°的水平路面上执行校准程序。
(1)清除零点校准数据和系统信息
①将发动机开关置于OFF位置。
②检查并确认方向盘置中。
③检查并确认换挡杆置于P。
④将发动机开关置于ON(IG)位置。
⑤ABS警告灯和打滑指示灯持续亮起3秒熄灭，指示初始检查完成。
⑥用诊断连接线，在8秒内连接和断开DLC3的12号(TS)端子和4号(CG)端子4次或以上。
⑦检查并确认ABS警告灯亮起(闪烁)，并RVSC警告显示在多信息显示屏上。
⑧进入执行横摆率和加速度传感器零点校准程序。
(2)执行横摆率和加速传感器零点校准，并存储系统信息
①将发动机开关置于OFF位置。
②检查并确认方向盘置中。
⑧检查并确认换挡杆在P。
④用诊断连接线连接诊断插座(DLC3)的12号(TS)端子和4号(CG)端子。
⑤将发动机开关置于ON(IG)位置。
⑥在水平路面上保持车辆静止5秒或更长时间。
⑦通过检查多信息屏，确保VSC处于测试模式。通过检查并确认ABS警告灯闪烁(亮起0.125秒，熄灭0.125秒)，确保ABS处于测试模式。
⑧将发动机开关置于OFF位置，并从DLC3上断开诊断连接线。

2010款一汽丰田新皇冠动态雷达巡航控制系统技术简介
一、概要
1.动态雷达巡航控制系统有两种模式：定速控制模式和车距控制模式。
2.巡航控制开关用于两种模式间的切换。巡航控制系统模式开始时处于车距控制模式。
3.动态雷达巡航控制系统主要由行驶辅助ECU、毫米波雷达传感器和ECM控制。
4.组合仪表总成告知驾驶员控制状态。
二、组成
常规定速巡航控制系统图，如图1所示。

说明：设定速度在40km/h到200km/h之间。
◆ 
车速跌至低速临界值以下时(大约40km/h)，记忆设定速度保持
◆ 
车速下降至低于设定速度临界值16km/h时，记忆设定速度解除动态雷达巡航控制系统图，如图2、图3所示。

1.主要元件
动态雷达巡航控制系统主要元件如图4所示。


2.主要元件位置
动态雷达巡航控制系统主要元件位置如图5所示。


三、主要部件的功能
1.毫米波雷达传感器：向前发射毫米波，利用反射的毫米波检测前方有无行驶的车辆、车距和相对速度，并将这些信息传输至行驶支持ECU（如

图6所示）。
2.巡航跟车距离设定控制开关：
系统处于车距控制模式时，驾驶可操作距离控制开关选择3种车距：长、中和短（如图7所示）。
3.行驶支持ECU：系统处于车距控制模式时，行驶支持ECU根据来自毫米波雷达传感器的信号检测前方车辆。然后，行驶支持ECU计算所需的加速

率或减速率以获得目标车距，并将请求信号输出至ECM和/或防滑控制ECU。
4.制动控制ECU：系统在车距控制模式下工作时，制动控制ECU根据通过ECM接收的来自行驶支持ECU的制动请求信号驱动制动执行器。此外，ECU

将诸如车轮转速和估算的车辆加速度等信号传输至行驶辅助ECU。
注明：毫米波雷达传感器的检测范围：水平角度大概20°，垂直角度大概4°，检测距离大约120m。
当车辆以80km/h的速度行驶时，各车距设定的大约距离如下所示：
◆ 
长：约50m
◆ 
中：约40m
◆ 
短：约30m
◆ 
如果车速低于80km/h，则距离将短于上述距离。

四、跟车距离控制模式
定速控制：与常规巡航控制系统中的定速控制模式相同。
车距控制：处于车距控制模式时，系统识别并判定自车和前方车辆所在车道。因此，系统可根据车速保持适当的车距，并使车辆在跟车控制下行
驶。
1.驾驶员可操作转向盘上的距离控制开关选择３种车距：长、中和短。
2.此模式主要由４种控制组成：定速控制、减速控制、跟车控制和加速控制。
3.自车以100km/h的速度行驶，
且前方车辆以80km/h的速度行驶时，控制示例如图8所示
4.行驶支持ECU通过ECM将
目标加速率、目标减速率和制动请求信号传输至制动控制ECU来控制发动机和制动器以增加和降低车速。
条件功能操作范例说明：
◆ 
恒定速度控制在100km/h 
◆ 
从100km/h到80km/h的减速控制
◆ 
跟车控制在80km/h
◆ 
从80km/h到100km/h的加速控制 

丰田第十二代皇冠轿车使用的技术
2003年12月丰田汽车公司推出的新皇冠轿车(crown)装备了许多先进技术(见图1)。迄今丰田皇冠己经进入第十三代。它不仅是丰田的主要车种，而且可以说，也是丰田最新技术的样板。其先进技术不仅包含发动机、变速器、转向系等基本构成，而且也扩大到主动安全与被动安全等领域。

    一、采用新型V6发动机
    新型皇冠发动机是以搭载在出口美国的Suv的1GR型V6发动机为基型，采用3L 3GR-FE型与2.5L 4GR-FE型的新型直喷式汽油机(见图2和表1)。丰田的HARRIER等轿车上搭载了IMZ型发动机。可是INZ型发动机其排量没有扩大余地，而以排量为4L的TGR型发动机为基础，重新开发了前置后驱动(FR)轿车用V6发动机。这表示在不远将来，4L排量级的V6也将搭载在其他的FR车上。
    就如人们所看到的3GR-FSE与4GR-FSE两种机型，都是直喷式汽油机，与原来的直喷式直列6缸汽油机不同。V6直喷式汽油机采用了在燃烧室内经常以理论空燃比混合气的燃烧方式，即称为“理论空燃比直喷"(stoichiometric direct injction)方式。“理论空燃比直喷”为了满足日本国十交通省所规定的二星级排放气体性能，以在丰田wish轿车搭载的2L直列4缸发动机上应用。采用分层燃烧时尽管可以改善燃油经济性，但是限制NOx排放很困难。3L级发动机由于排放气体量多，其包括的NOx量也增加。而理论空燃比直喷方式虽然有利于降低排放，但是对提高燃油经济性不利。为此，丰田设计人员采用高压缩比(3GR型为11.5, 4GR型为12.0)以及双可变气门正时系统(Dual VVT-i)与滚了式摇臂等构件。从原理上讲，采用高压缩比有利于充分发挥直喷优点，而由于燃烧室内利用燃烧的蒸发热加以冷却，所以提高了抗爆震性能并为采用高压缩比提供了条件。高压缩比意味着高膨胀比，能够提高燃烧气体的能量转变为机械能的效率。
    所谓“双可变气门正时系统”就是在进气门与排气门都采用可变气门正时机构(见图3)。而VVT-i(可变气门正时系统)则是通过液压与叶轮(Vane)的作用连续改变凸轮的相位为特征的，根据发动机运转状态分别控制进气门与排气门的正时。这种控制有两大工作特点。首先，在发动机起动或怠速或低负荷时，能够消除气门重叠，防止排气向进气道倒流。由此，确保燃烧稳定，也有利于提高燃油经济性。排气向进气倒流，这是因为在低负荷时进气道压力低，排气压力高的缘故。
    当发动机处于高转速、高负荷工况时，由于使进气门关闭正时延迟而使用相同气门正时，其结果，能够最大限度利用进气惯性增压，所以，在高转速、高负荷时提高了容积效率和扭矩特性。
    在中负荷时增加气门重叠度，使内部废气再循环量增加，限制NOx的发生量，而且也有利于减少泵吸损失，从而也降低了燃油耗。换言之，如果增加内部废气再循环量，则燃烧温度下降，所以能够限制在高温时易于生成的N0x。
    在低中速、高负荷情况下，也与上述情况相同，保持气门正时控制，这是因为能够提前进气门关闭正时的缘故，通过防止进入气缸内的进气回流到进气遣，而提高容积效率，并使低速扭矩提高。
    滚子式摇臂(roller rocker arm)是为了降低气门机构的摩擦损失而采用的。利用滚子式摇臂改变与凸轮的摩擦为滚动摩擦，以减少摩擦损耗。特别在低转速时有明显效果。
车辆在城市街道行驶时，发动机经常在低转速工况运转就能明显改善油耗。滚子式摇臂已经用在sienta轿车搭载的INZ-FE发动机上。预计在今后丰田其他发动机上也逐步采用。






    二、丰田专用的爱新精机公司制造的6档自动变速器(AT)
    3L 3GR型采用6档自动变速器，而2.5L 4GR型则采用了5档自动变速器。前者已在celsior高级轿车上应用，而后者已在陆地巡洋舰(Land Cruiser)上采用。德国宝马7系列或捷豹XJ6档自动变速器均采用德国ZF制造的，而丰田则采用爱新精机公司制造的。ZF与爱新两大公司的变速器构造不同，ZF是购买了法国研发人员的专利而开发的;而爱新精机则是独立自平开发的产品。
    爱新制造的6档自动变速器的构造是由3组行星齿轮、4组多片制动器、4组多片离合器、4个单向离合器构成(见图4)。其中，1组行星齿轮是行星齿轮之间相互啮合构成的双重行星齿轮，其他2组为单纯行星齿轮。而在5档自动变速器中，有3套多片离合器、3个单向离合器。
    其实，爱新精机的产品为丰田配套外，还为保时捷CayEVVE TURBD/德国大众TOUAREG V8/奥迪TT提供2种6档自动变速器。后者正在采用与ZF相同的构造。据从爱新公司技术人员获悉，ZF制造的变速器，其部件数少而与丰田配套的s档自动变速器则价格便宜。部件数量少的ZF式自动变速器如果大批量生产，则成本也会下降。
    在采用新型自动变速器的同时，也采用了空档控制(neutral contyol)与低速档控制(downshifr control)。空档控制是停车时在接近空档状态下，降低发动机负荷，限制燃油耗与振动。低档控制的功能主要在减速时达到4档之前进行低速档交换，扩大燃油切断的转速范围，以提高燃油经济性。过去，由于这种控制伴有换档冲击，因而没有在Celsior旧本凌志)或皇冠轿车上应用，但其他车早已采用。

    三、新型悬架与转向系
    在第十二代皇冠轿车卜采用了新开发的悬架和转向系。前悬架是以现行的Celsior(日木版凌志)用悬架为基础而开发的，后悬架则是在原来的基础上作了改进(见图5)。在较多采用铝合金部件的前悬架也与Celsior有许多相同之处。转向器配置在车轴前部，被称为“前钮”的高位上悬架臂型双横臂式悬架。这种结构是考虑到转向与制动时使车轮的前端(toe)向外侧变化的缘故。转向与制动时低悬臂套管发生挠曲，但是转向横拉杆球节不挠曲，所以车轮前端向外侧变化。这有助于车辆的运动朝稳定方向前进，使驾驶员具有稳定感。而过去的构造是向后侧倾斜，车轮前端向内侧方向变化。
    后悬架由上悬臂分开形成单侧5连杆的构造。这是以同时提高侧倾刚度与外形紧凑为目的而开发的。为了提高侧倾刚度必须把上臂位置向上提高，但引起后座空间变小。所以，把A型上臂分为几个部分，只使横连杆向上移动。由少向前部延仲的支承杆(trailing rod)的位置不变，就不会影响车厢内部空间。同时减振器与原来一样，安装在后侧的低臂上。这一点与减振器直接安装在车轮悬挂架(wheel carrier)的Celsior的后悬架小同。
    如前所述，在前悬架上采用了多种铝合金件，其中前悬架构件(suspension member)是最大铝制部件。为了进行大型悬架构件的整体铸造，采用真空压铸方法。在金属液浇铸之前使模具内形成真空必须改善金属熔液流动性，可以说是最适合于大型薄壁铸件。这种铝制悬架构件用于提高前后重量载荷的分配。
    直动式电动动力转向己经在丰田燃料电池车FCIIV上首先应用，在皇冠轿车上应用是第二次(见图6)在花冠牌等轿车上应用的转向管柱式电动动力转向不适用于皇冠级车辆上，所以采用了直动式动力转向系。类似的动力转向也己经在本田雅阁和马自达RX-8上采用，不过皇冠用电机有所不同。本田或马自达使用带电刷的直流电机，而丰田则使用无刷电机。这种无刷电机也用于丰田混合动力汽车与纯电动汽车上，由于无磨损的电刷，所以使用寿命长。
    无刷直流电机使用的电压不详，但是，与丰田prius混合动力车采用的THS- II相同，12V的蓄电池电压升高后再供给电机。在燃料电池车FCHV上电动动力转向系供给的是42V电压。混合动力系统已经实用化的丰田汽车公司在有关整车汽车公司中最多生产无刷电机的，其生产成本也低。这或许也在电动动力转向系中采用这种先进电机的原因。与前述的滚了式摇臂新技术推广一样，最近丰田公司提出了在其多种产品中也要推广多项先进技术。
    作为提高碰撞安全性的新技术，可以举出铝制发动机罩。由于铝制发动机罩易十变形，当与行人碰撞时减缓对行人头部的碰撞，从而降低碰撞强度。为了保证这种特性在整个发动机罩必须是相同的，所以，发动机罩的内侧使用波状成型的内板。尽管钢制发动机罩使用多孔内板，减少白重，但是，在整个发动机罩不可能获得均匀碰撞能量的吸收性。
    在传统的铝制发动机罩的内板中，使用了如prius混合动力车那样的有多个圆锥状凸起的(防冲击锥体)(shock Cone)这种形状为美国铝合金材料制造商拥有的专利，而阜冠轿车的波状成型内板系由日本国内的钢铁公司开发。这种铝发动机罩的新技术不是由铝制造公司开发的而是由钢铁制造公司开发真是令人称奇。

    四、利用近红外线的夜视系统
    在主动安全方面丰田的夜视系统继在陆地巡洋舰越野车(Land Cruiser Signas)应用之后也在皇冠轿车上使用。这种系统在夜间用近红外线照相机拍摄前方野视，并由车载平视系统(HUD)在前风窗玻璃上加以显示。这与捷豹(jaguar)的夜视系统或凯迪拉克特维尔车型上使用的夜视系统一样。
    皇冠轿车采用的夜视系统是由远光共用的近红外线投光器、安装在前风窗玻璃上部的近红外线照相机、设置在驾驶员正面的仪表板内的平视系统(HUD)装置与附属升关等构成。
    在近红外线投光器中，设有远光/近红外线的切换电磁开关/可见光线截止滤波器，在使用夜视系统时作为近红外线发挥作用。近红外线照相机以人肉眼不能看见的近红外线变换为图象信号，并由液晶显示仪显示出为人眼看得见的图象。这种图象通过设置在前风窗玻璃上的半透明反射镜(half mirror)反射成为虚象，让驾驶员看见前方障碍物。
    皇冠轿车用夜视系统与凯迪拉克特维尔车型一样，由安装在前风窗玻璃上的半透明反射镜进行反射的已经实用化的夜视系统。
    迄今在夜视装置中分为近红外线型与远红外线型。皇冠轿车用夜视系统与捷豹用夜视系统是近红外线型，而凯迪拉克特维尔则使用远红外线型。
    近红外线型必需设置投光器，而远红外线型则用于检测物体或牛物发射的远红外线。
    两者不同之处在于可视化距离。近红外线型的可视范围为40~250m，而远红外线型则达到400~500m。为了防止夜间行人多的时候发生碰撞事故，以近距离可视化的夜视装置较为适宜，所以丰田汽车公司选择了近红外线型夜视系统。另一方面，远红外线型尤其适合诸如勒芒24小时车赛等场面的夜间赛车活动。
    当使用远光时，照明认视范围可以更加远，但是这又取决于行人的服装。如果穿黑衣的行人即使使用远光也不宜看见。可是，当与夜视系统组合使用，则不论使用近光或远光时，都与行人服装的颜色无关，能够认视200m范围内的行人或障碍物，这种认视范围超过了远光的照射范围(180m)，而即使近红外线型夜视系统也超过了这样的范围，能比远光看得更远。
    如上所述，当使用夜视系统时滤光器截去了远光的可视光线，由此，远光只投射近红外线，由于近红外线光为人眼所不能看见，就不会对交会车的驾驶员产生眩目。此外，夜视系统的平视系统(HUD)能够显示单色黑白图象。这是近红外线可视化装置没有彩色显示的原因。不过，虽然不能用彩色图象显示，却能够显示穿黑衣服的行人。
    五、扩大照射范围的智能自适应前方照明系统(AFS)
    在阜冠轿车上又设置了另一个主动安全装置一自适应前方照明系统(AFS:Adaptive Front Lighting System)。这种照明装置已经在Harrier或Celsior轿车上使用。

但与皇冠轿车用的规格不同。在皇冠轿车上在近光前照灯之下增加了专用灯，共计有6个灯。为了扩大车辆转向时的照明范围设置了AFS专用灯，而该专用灯的执行机构也可以获得简化。在近光前照灯中设有光轴自动调整装置，所以当增加AFS可变机构时，系统就变得较复杂。AFS专用灯在车辆直线行驶时熄灯。当车速超过30km/h，转向系的转向角超过21°时则内侧的AFS专用灯亮，根据转向的转向角或车速，只有内侧的专用灯能够改变照射方向。最大照射角度左侧为12°，右侧为24.5°(见图7)，与Harrier轿车用的相同，右侧的可变角较大，从而使照射角度显著增加。在皇冠轿车上由于增加了AFS专用灯，能够比Harrier具有更大的照射角度。
    据报道，采用多项新技术的新型皇冠轿车也预计向海外出日，特别是与海外市场的德国车进行竞争。

皇冠3.0轿车换档时冲击严重故障

    故障现象:一辆皇冠3.0轿车装备了A340E自动变速器。行驶里程100000km，起动发动机，踩住制动踏板，分别将自动变速器选档手柄从N位拉至D位和R位时，变速器内部发生猛烈冲击，车起步后，车速升高缓慢。
    故障检查:由于引起自动变速器换档冲击的原因有很多，本着从简单检杳的原则，我们首先进行读取故障码，结果发现没有故障码，这就排除了自动变速器电路故障。然后我们又对变速器油进行检查，发现变速器油中含有很多黄色的磨屑。从磨屑的颜色分析可以肯定是变速器内的铜质部件磨损产生的。为了进一步分析变速器油质的成分。我们便拆下了变速器的油底壳，发现油底壳内的杂质几乎都是黄色的磨屑，并且磨屑的大小不一，大的有3~4mm长，1~2mm宽，磨屑的表面发亮，可能是由于旋转切削力的作用下形成的。我们对自动变速器内部结构进行分析，铜质材料受旋转切削力的作用，这样的部件只有变速器后部的减摩垫片。故障部位找到了，我们就将自动变速器解体，结果发现与后离合器接触的铜质减摩垫片切削掉很多，并且发现铜垫小是本车的零件。询问车主，车主告诉我们这铜垫是前半个月才换的。我们就更换铜垫，将变速器装复，冲击消失，故障排除。
    故障分析:本例故障主要是由于车主在不正规修理厂检修自动变速器导致的。
    通过本次故障诊断与排除，也可以提醒驾驶员朋友，当汽车发生故障时，一定要把车拉到正规的修理厂进行检修。

A340E自动变速器升挡时车身严重抖动

故障现象
    一辆1993款、装配A340E自动变速器的丰田皇冠乘用车，行驶里程为45万km。该车升挡时车身抖动。
故障诊断与排除
    试车时，发现在车速70km/h左右车身严重抖动，并且有加速不良的现象。怀疑自动变速器电控系统有故障，于是进行如下检查。
    首先读自动变速器电控系统故障码，但自诊断系统无故障码输出。
    再检查自动变速器油，发现油液有糊味，而且颜色发黑。经询问得知，已经近两年没有换过自动变速器油了。
    接下来检测油压，测得在D挡怠速时油压约400kPa，失速时油压约1000kPa;在R挡怠速时油压约550kPa，失速时油压，500kPa。标准值为:D挡怠速时油压363-422kPa，失速时油压902-1147kPa;R挡怠速时油压500-598kPa，失速时油压1236-1589kPa。检测结果在标准范围内，说明自动变速器油压没有问题。
    做失速试验，测得D挡时的失速转速21 OOr加in, R挡的失速转速约2200 r/min,低于标准值(2300-2600r/min):
    通过对自动变速器的检查没发现明显的故障。根据试车时的现象，怀疑自动变速器电控系统有故障，于是对电磁阀进行检查。A340E自动变速器控制电路如图1所示，各挡位执行元件工作情况见表1。
    将两个换挡电磁阀和1个锁止电磁阀拆下，测量电磁阀电阻都在11~15 Ω之间，正常。再将电磁阀通上电源，也都能正常工作。在两个换挡电磁阀上分别并联上两个发光二极管，按表1各挡位执行元件工作情况。开车上路试验。检查两个换挡电磁阀的工作情况，检查结果与表1相符。说明换挡电磁阀和锁止电磁阀均正常。
    根据以上的检查，再结合试车时的故障现象，怀疑发动机有故障，于是对发动机进行检查。用导线跨接故障检查插接器中的TE1与曰两端子，这时仪表盘上的Check警告灯显示正常代码，说明发动机电控系统没有故障。检查点火线圈、高压线、火花塞，均正常。最后，接上汽油压力表测燃油系统的压力，怠速时油压约200kPa，符合标准196一235kPa。断开油压调节器上的真空管，压力无变化(而标准值应达到265~304kPa)。将真空管插回，急加速时油压略有下降，说明燃油系统有故障。检查汽油滤清器、油压调节器、油泵控制单元，均正常。根据检查的结果，确定汽油泵有故障，更换汽油泵及自动变速器油。上路试车，故障消失。
故障分析
    该车在自动变速器升挡时所需扭矩增大，而汽油泵工作不良，发动机不能输出足够的功率，引起车身抖动。而过了升挡点后，汽油泵提供的油压基本上可以保证车辆正常行驶，可能加速性能会略有不足。
    专家提示:在维修自动变速器升挡冲击故障时，不能排除发动机出现故障的可能性。

皇冠(3.0)轿车发动机故障灯有时点亮

 

   故障现象：一辆皇冠(3.0)轿车累计行驶里程180000km。该车搭载2JZ-GE型发动机车主说行车时加速迟钝发动机故障灯有时点亮，灯亮后会熄灭，重新启动故障灯不再点亮。
    故障诊断:接车后首先进行发动机故障自诊断。将检查端子TE1和E1短接后，观察故障灯未显示任何故障码。接着对车辆进行路试，路试时打开空调首先感觉到加速确实迟钝。路试了40km，未观察到有故障码显示。对此怀疑爆震传感器有问题需要改变试车方法即从怠速转速到急加速使发动机转速超过5000r/min三次，如果爆震传感器存在故障就会存储故障码52(左侧爆震传感器信号不良)或55(右侧爆震传感器信号不良)。依照这个想法，随即进行了三次超过5000r/min的急加速试验果然出现了故障码55。将故障码清除后再做同样试验仍然显示故障码55。路试完毕，拆开右边的杂物箱，拆下ECU，从ECU插头处用示波器测量B6脚与B14脚的波形，发现加速及高速时都有爆震信号出现幅值大约可达380 mV。既然信号送到了ECU引脚,为什么还出现故障码呢? 是不是点火时间不正确使ECU不产生爆震信号？或是爆震信号因机械原因(如个别螺栓松动)产生干扰信号引起存储故障呢?试着调整点火时间，检查紧固周围的螺栓，再次试车仍然出现故障码55。接下来在进气管下方找出了左侧爆震传感器，又找到右侧爆震传感器，故障原因明白了。原来这两个传感器的引线都是折断后重新铰接的。连接的地方已经生锈出现了接触不良。重新处理好接线后，试车再也没有故障码出现。但加速还是不好，最后按维修手册要求(TDC 10°)调整点火时间，调整CO电位计(由原来的0.24V调节到2.48V),试车，加速不良故障解决。

 

皇冠(3，0)轿车发动机在怠速时排气管冒黑烟

    故障现象:一辆皇冠(3，0)轿车在清洗喷油器后发现发动机在怠速时排气管冒黑烟，但高速时工作正常。
    故障诊断:接通发动机故障自诊断系统时，故障灯亮。
利用诊断仪读出的故障码为26解释混合气过浓。对冷启动喷油器实施断电(断油)试验，故障依旧。然后,考虑到进气歧管绝对压力(真空度】是燃油喷射发动机决定喷油量的主控制信号之一,于是用真空表测量进气歧管绝对压力传感器真空软管处(在节气门后方)的进气管真空度其值为34kPa(标准值61一70kPa),测量接通活性炭罐真空软管处(在节气门前方)的进气管真空度，其值为62kPa(标准值30 --38kPa)。实际上在怠速情况下，由于节气门基本关闭，节气门后方与发动机汽缸连接应该处于较高的真空状态;而其前方通过空气滤清器与大气相连，应该处于较低的真空状态。但上述测量结果正好与此相反说明节气门前后两根真空软管接反。将两根真空软管的接头调换,清除故障码试车故障排除。