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花冠论坛 >  丰田2ZZ-GE引擎翻新和装配

发表于 2018-04-06 12:36    IP属地:未知

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丰田2ZZ-GE引擎翻新和装配
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“花冠”或“卡罗拉”,是街头巷尾到处可见的买菜车,没有花哨的大轮毂,大尾翼,战斗的外形,一般人是不会把其和“性能”联系起来的。稍微懂一点的车的车迷也许知道曾经“AE86”的疯狂,但毕竟那是30年前的故事了。然而大部分人所不知道的是,丰田也曾经在花冠上打造过一台小钢炮——花冠XRS。引擎盖下藏着的不再是朴实耐操的1ZZ-FE引擎,而是超级跑车莲花Elise上同款2ZZ-GE 1.8L高转速引擎。虽然GE和FE只有一字之差,但GE引擎拥有8500rpm以上的极限转速,180hp以上的马力,并且通过修改极限转速可以在自吸状态下就可以突破200hp,使得其成为了一台暴烈的机器。时至今日,2ZZ-GE依然是丰田一票小车的动力改装首选——只要是装载1ZZ-FE的车辆,都可以轻松移植2ZZ-GE,使其成为“扮猪吃老虎”的典型。

关于2ZZ-GE的技术数据,我曾经撰文详述(见丰田的无名英雄——花冠XRS 2zz-ge高性能自然吸气引擎网页链接 )。然而小排量高速引擎温度高环境恶劣,VVTL-i活动部件多,积碳和老化现象比较严重。对整机整修翻新能保证马力功率达到原厂设计值,也方便进一步的提升马力,是移植前必须要做的。此外该引擎一些软肋,如机油泵总成,气阀弹簧容易磨损,也可以在翻新时更换保证引擎的健康运行。

汽车使用的引擎虽然复杂,但并不是天顶星科技,还是在人类的认知范围以内。对于爱好者而言,具备足够精确的量具,完整的零件供应,在图纸的指导下,是可以组装出满足要求的引擎的。但是另一些工作则需要大型设备:如积碳的清洗,接触面的平整,以及最后的清洁。但所幸一些设备较好的精修店和汽车设备生产作坊具备这些机器。有了机器和量具的帮助,会使引擎的装备最大限度接近原厂,以保证引擎性能的充分发挥。

组装引擎的日本技术人员
一般而言,引擎翻新包括如下步骤:
1. 引擎的拆卸,简而言之就是把引擎彻底分解成零件,这一步较为简单
2. 零件的清洗,用各种清洗设备,去除零件表面的积碳,氧化层,锈迹,灰尘
3. 零件的检查和重整:用各种量具测量零件的参数,如需整修,则用相应机床整修(需在原厂合理误差范围以内)。
4. 零件的装配和调整。这一步也是最关键的一步,需要反复调整以确保装配参数正确。
一般1和4可以由一般汽修厂,爱好者完成,而2,3两个步骤则推荐由具备专业机床的厂商进行。
以上论述的是引擎翻新的一般方法。对于高性能引擎,还有一种特殊的翻修方法就是所谓的“蓝印”,英文叫做blue printing。蓝印的宗旨是利用高精度设备使引擎的装配误差更小,运行更加平稳,可靠性更高,更能承受大马力(更高的转速或者更大的增压压力)。相比普通的翻新,“蓝印”引擎有以下特色:
1. 平衡性更好,不仅静态平衡,也在高转速下尽量做到动态平衡。
2. 各个重复的单元(如气缸容积,气阀弹力,曲轴轴承间隙,凸轮轴间隙)一致性更好。
3. 选用高质量替代零件,以改变引擎的性能,如通过选用锻造或者切削活塞连杆曲轴来获得极限转速,极限增压压力等。
关于引擎“蓝印”我推荐以下教科书:

该书全面阐述了引擎“蓝印”所需的各个部分和装配/调整流程。
关于这一台2ZZ-GE我不打算进行“蓝印”,但仍然采用原厂标准进行。气缸头,缸盖,凸轮轴,摇臂等保留,而缸体由于磨损过大只能报废处理。所幸新缸体价格不贵,并且已经按原厂的标准装配完成,节省了大量时间。本帖也主要讲述装配和调整的过程,该过程不仅适用于2ZZ-GE引擎,也适用于所有铝制引擎。

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发表于 2018-04-07 05:51    IP属地:未知

引擎工作,有一个顺手的支架非常重要,引擎需要牢固的安装在支架上,支架应当方便平移,旋转,以方便操作。国内很多修理厂直接把引擎放在水泥地上操作,不仅容易擦伤引擎,还会造成大量灰尘引入,实为传说中“引擎不能拆,越拆越坏”传说的来源。
首先用引擎液压吊吊起,然后用螺栓/螺母安装在引擎工作台架上:

取下进气歧管和排气歧管。排气歧管由于烧蚀严重,可以用丙烷灯灼烧+WD-40处理:

取下后的样子:

这是引擎的正前方,可见只用了附件皮带沟通了曲轴轮,空调,水泵,还有发电机,并用张紧器张紧。取下张紧器,曲轴轮,水泵轮和水泵,空调

取下围绕气门室盖一圈的固定螺栓后就可以取下气门室盖了。可见到进气凸轮轴上有硕大的VVT-i调节机构。和1ZZ-FE不同的是,每个气门上方都有摇臂,摇臂中央为摇臂轴。

按照维修手册所示取下正时链盖,正时链及张紧器,然后按照顺序拧松凸轮轴轴承盖,取下凸轮轴,最后彻底松开连接汽缸头和缸体的螺栓,取下汽缸头。中间过程很多都没有拍照,在此省略。

上图较好的显示了2ZZ-GE引擎汽缸头的结构,凸轮轴已经被移除,摇臂轴被部分抽出。红色箭头为摇臂(左下角已经被移除),摇臂上方有两个金属光泽的滚轮/滚面控制气门升程。摇臂移除后可以看到下面两个气门(白色箭头)。黄色箭头部分为凸轮轴盖,内表面兼作轴承。由于凸轮轴盖是冷冻断裂结构,和汽缸头一一对应,不可更换或者变更位置。

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发表于 2018-04-08 11:37    IP属地:未知

国内外不管是汽修还是配件的差距真的好大。三八节收一07年底上牌2.5 E83,车况不错(曲前油封和油底壳垫轻微漏油)准备换全车油水,也顺便说说我遇到的配件和修理的事情。
       先说说配件吧,配件大多来自京东和亚马逊自营,通用的6速变速箱滤网和垫,分动箱油和前后差速器油来自淘宝,变速箱配件和卖家说好都是meyle品牌,结果收到货垫是副厂货,就一个密封袋装着,卖家咬死说是德国进口专业厂出品;分动箱油和前后桥用的美孚75W-90 LS,只有淘宝水货,选择在一家较大的水油商购买,我也不知道真假,当真油用。后刹车片,京东客服回复车架号和产品不匹配,只有天猫博世刹车片,收到货封口的防伪码为后贴,客服回复说可能是库房看防伪码已经断裂重新贴,小心拨开两层防伪码倒是都能通过博世的认证,看里面包装和说明书等倒也不错,也当真的用吧。
       换冷却液,但是没有气枪吹干净同时想用循环机换变速箱油,所以联系了本地论坛一家知名度较高的修理厂搞这两项。小工应该没有拆过冷却液放油螺丝,硬拿套筒把塑料的放油螺丝卡扣拧断,这玩意太小众,本地汽配城连副厂都没有还只有从广州发;考虑到好多修理厂没有扭力扳手,查看维修手册自带两把合适的扭力扳手,结果给人家都不用,给工人说油底壳螺丝装配顺序,人家说知道怎么装,反正拧上、拧紧完事,自以为是的家伙。循环机十几二十个接头,没有我这个车可以用的,结果白跑一趟后悔死了,还不如买两个大的内六角拆注油螺丝,自己干。这家修理厂的大工,小工对人的态度是很好的,螺丝坏了积极处理,但是修车在我看来还是处于蛮力阶段。
       所以,我这屌丝宝马以后还是自己弄吧,就是没有举升机用安全支架还是很麻烦。拿到手跑了差不多3000km,查看电子油尺居然不烧机油(也不知道是不是油尺刻度范围比较宽),也算是小小的惊喜。
       换分动箱和后桥油,发现按维修手册量加,居然都不够注油螺丝下沿,但保险起见也加到螺丝下沿,不知道这样可以不????

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发表于 2018-04-08 11:50    IP属地:未知

引用 徐楷 于 18-04-08 11:37 发表的回复
国内外不管是汽修还是配件的差距真的好大。三八节收一07年底上牌2.5 E83,车况不错(曲前油封和油底壳垫轻微漏油)准备换全车油水,也顺便说说我遇到的配件和修理的事情。
       先说说配件吧,配件大多来自京东和亚马逊自营,通用的6速变速箱滤网和垫,分动箱油和前后差速器油来自淘宝,变速箱配件和卖家说好都是meyle品牌,结果收到货垫是副厂货,就一个密封袋装着,卖家咬死说是德国进口专业厂出品;分...
看了你的描述,其实本来是很简单的东西,却造成了诸多问题。
首先是配件上的,Meyle的GM变速器油滤和油底壳垫虽然是塑料包装(没有纸盒子),但是塑料袋上有印刷的Meyle的蓝标。
放冷却液一般是放不完的,吹也没有用,因为有残余的冷却液位于引擎缸体的下半部分。正确的方法是从2个地方放冷却液:1. 水箱(散热器)底部的蓝色放水螺丝,2. 引擎2号汽缸(从前往后数)副驾驶侧侧壁。很难看见,但是可以摸到。两个都放掉能把大多数冷却液放掉,但是还有极少数积沉在汽缸水套底部是放不掉的。不过如果原来就是原厂的,换新的原厂冷却液,这一部分影响不大。如果要换非原厂的,或者非原厂换原厂,只能用清水反复冲洗,把积沉在汽缸水套底部的冷却液完全替换成清水,再加注新的冷却液。这样就可避免新旧混杂。
3. 分动箱和后桥用的油是一样的,但是考虑到英制(美国厂商卖的油多半是英制1夸特,约等于0.9升)和公制差异,会有可能一瓶不够。所以应当加到螺丝下沿,你的做法是正确的。

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发表于 2018-04-08 12:14    IP属地:未知

引用 huajiachicat 于 18-04-08 11:50 发表的回复
看了你的描述,其实本来是很简单的东西,却造成了诸多问题。
首先是配件上的,Meyle的GM变速器油滤和油底壳垫虽然是塑料包装(没有纸盒子),但是塑料袋上有印刷的Meyle的蓝标。
放冷却液一般是放不完的,吹也没有用,因为有残余的冷却液位于引擎缸体的下半部分。正确的方法是从2个地方放冷却液:1. 水箱(散热器)底部的蓝色放水螺丝,2. 引擎2号汽缸(从前往后数)副驾驶侧侧壁。很难看见,但是可以...
可能是我描述不对,变速油滤的确是meyle的,塑料包装也有meyle蓝标,也有钢印。垫的包装就是透明自封带用黑色记号笔写了型号,路边批发市场那种包装袋;垫子生产工艺和拆下原厂差别较大,就是一个橡胶垫连定位凸起都没有。原车换过副厂副水箱,冷却液也换成红色的了,考虑到老车防冻液对发动机是个不定时炸弹,淘宝和汽配城原厂防冻液不敢买,所以京东百适通国内分装防冻液,维修手册添加量10l多点,实际更换大概7L,过几天准备放3L出来,把购买的剩余防冻液加进去,放家里占地方。闲鱼一条K+Dcan诊断线,驱动和瑞金软件调试不好,不知道你用过没有

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发表于 2018-04-09 11:55    IP属地:未知

这一篇主要来讲讲如何清洗引擎
引擎是分解了,但是你得到的是一批积满了机油,积碳,甚至还有油泥的脏东西,怎样把东西清理干净,恢复其亮闪闪金属本色呢?或者至少得把积碳和油泥清理干净。这时候引擎的清洗就十分重要了。
引擎的清理方式可以分为两种:物理清理和化学清理。物理清理使用一种或多种物理方法,如高温培烧,激光烧蚀,喷丸打击等方式将残留的机油,污垢,积碳除去,并形成一层致密的氧化膜。化学清理则使用(通常为液态的)清洗剂,通过溶解,化学反应等方式去除。
从原理上看,物理和化学方法各有优缺点。物理方法适用面广,从铝制引擎到铸铁引擎都可以适用,在已有设备的情况下,速度快,无污染,成本低。但缺点是设备成本较为昂贵,适合大型修理厂。化学方法设备成本低,只需要一个容纳的了发动机的清洗槽,适合小规模的清洗。在选择合适清洗剂的情况下,对金属的伤害小,能最大程度保证质量。但是缺点是时间长,清洗剂成本大,且后处理是一个难题。
关于清洗剂,目前可谓是八仙过海各显神通。弱的如洗洁精,洗碗液有之,强者有烤箱清洁剂(强酸)者有之。但是目前常用的有以下几类:
1. 有机溶剂类
有机溶剂最大的优点是适用面广,完全不伤金属,无论是铸铁,铝合金,还是镁铝合金零件都可以放心大胆使用。当然缺点也不少,最主要的两者是价格昂贵和污染大,废液处理也往往是个难题。
有机容易常见两类,一类是挥发性(常常做成气溶胶形式),特点是挥发性好,无残留,去油排水能力一流,当然缺点是对付积碳能力相对较差。常见的有brake clean,各式各样的刹车清洗液:

这种刹车清洗液挥发性强,气味强,需要在通风地方进行并且严禁烟火。
第二种是非挥发性的,敞口放置不会蒸发,对空气的污染相对较少。特点是去积碳能力强,溶解性强。而且在有循环过滤装置下可以反复使用。最常见的就是以化油器清洗剂(Carburetor Cleaner)为代表的各类部件清洗剂(Parts Clean)

这类溶剂闪电高,挥发性低,不易燃,蒸汽也少,相对安全。但是残留在零件上会比较麻烦,需要用高挥发性的继续处理。
第三类则是代用品,如汽油,变性乙醇。汽油价格便宜,适合处理一些污垢为主的零件(如引擎外部零件),变性乙醇的挥发性好,可以用于组装前最后清理,去除残留的其他清洗剂。两者挥发性强闪电低,需要额外注意防火防爆。

2. 水性类。水性清洁剂价格便宜,不易造成污染,后处理方便。但是水性清洁剂的最大问题在于必须要选用合适的清洁剂。如果不合适,会造成关键设备的腐蚀和氧化,最后对引擎装配精度造成影响。一般说来,铸铁部件,不锈钢部件对清洗剂的容忍度较高,而铝制部件,镁铝合金部件对清洗剂容忍度较低。水性清洁剂通常以浓缩剂形态售卖,越浓清理强度越大,但是腐蚀风险也越高。
1. 中性清洗剂(pH=7)
最常见的就是洗洁精和去污粉。稍微强一点的有viper 7,中性清洗剂最安全,去污能力尚可,但是对付积碳和顽固污渍通常是无可奈何的。SuperClean有一款,pH略大于7,也可以归为此类(Superclean的产品线多,需要谨慎选择)。


2. 碱性清洗剂(pH>7)
碱性清洗剂对机油,积碳有着较强的去污能力,能达到类似前文有机溶剂的标准,常见的有紫色包装的Super Clean,对铸铁部件绝对安全,会腐蚀铝制,镁铝合金部件,但可以在严格控制稀释倍数和接触时间下使用。

3. 弱酸性清洗剂
弱酸性清洗剂通常含用柠檬酸或者其他有机酸组分,去锈能力强于去油能力。常用于闲置较久,有轻度生锈的铸铁部件,对于铝制,铝镁合金部件一方面不容易生锈,另一方面这两种金属过于活泼,不适用弱酸性清洗剂。常见的有:

也有一些人使用烤箱清洗剂来清理引擎部件,同为酸性清洗剂,不推荐使用

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发表于 2018-04-27 08:54    IP属地:未知

稍微扯远一些,给大家汇报一下去积碳神器“SuperClean”的效果
上面一楼已经说了,SuperClean属于碱性去油剂,对油渍,积碳有很好的去污效果。买来的是1加仑装桶装浓缩液,可以直接使用也可以稀释后使用。一般对付积碳只能直接使用。由于铝和氧化铝都溶解于碱,清洗步骤一定要快,并且用大量清水冲洗干净后擦干或者晾干。
我手上这台2ZZ-GE的汽缸本体由于磨损严重打算废弃。买来的新缸体自带曲轴下座,所以下座也不需要了,其积碳严重正好用来作为试验目标:
曲轴下座原本样子,可见积碳极为严重:

已经做了初步清理的下座上支撑面,凹槽就是大瓦位置,曲轴坐落于上:

请出去积碳神器:

直接把SuperClean浓缩原液喷在零件上,可见积碳开始慢慢溶解:

静置3-5分钟后,开始用大量水稀释:

直到没过零件,静置5-10分钟,可以用尼龙毛刷轻轻刷增强去污效果:

最后用大量清水冲洗干净,晾干:

效果是明显的,大部分积碳已经被除去了,铝表面有少量氧化但不至于影响使用。还剩少量积碳可以重复上述过程。这样看来,SuperClean的效果还是很明显的。

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发表于 2018-05-22 23:01    IP属地:未知

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发表于 2018-07-04 07:02    IP属地:未知


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发表于 2018-07-04 08:51    IP属地:未知


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