汽车发动机配气机构新技术的检修

论文题目： 汽车发动机配气机构新技术的检修摘要：本文重点讲述了本田汽车的i-VTEC系统工作原理与故障检修，丰田公司“VVT-i” 的工作原理与故障检修。该机构可改善任何发动机转速和负荷以及车速状态下的燃油效率，并减少有毒气体的排放。关键词：汽车、发动机、配气机构、新技术、检修、i-VTEC、VVT-i前 言随着人们环保意识的加强，各国采用更严格的汽车发动机废气排放标准，要求汽车更高效、更节能、更环保。发动机的配气机构对发动机高效、节能和环保有重要的影响。配气机构的功用是按照发动机各缸的工作过程和顺序，定时开启和关闭进、排气门，保证及时吸进新鲜的充足的空气(或混合气)，及时地排除废气，当气缸处于压缩冲程和做功冲程时，气门应有足够的密封性，以保证发动机的正常运转。气缸吸入新鲜空气或可燃混合气愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。提高充气效率的措施是：减少进气门处的流动损失；减少整个进气管道的流通阻力；减少对空气(或混合气的)热传导；减少排气系统对进气流的阻力；合理选择配气相位。目前汽车发动机配气机构采用的新技术有本田公司的可变气门升程（VTEC）和可变配气相位。本田汽车的i-VTEC系统由VTEC系统和VTC系统组成。VTEC机构通过采用多个凸轮外形来改变气门升程和气门正时。VTC则利用机油压力来改变进气凸轮轴的相位，连续改变进气门正时。该机构可改善任何发动机转速和负荷以及车速状态下的燃油效率，并减少有毒气体的排放。丰田公司可变配气相位称为“VVT-i”。一本田VTEC的工作原理与检修（一）本田VTEC的构造本田F23A3和F20B1发动机配气机构为16气门、单顶置式凸轮轴(SOHC)，带有可变气门正时和升程电子控制系统(VTEC，全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control”)，改变进气门的正时和升程，使发动机在低、高速均有良好的动力性和经济性。与普通发动机性能差别如图1所示。可变气门升程（VTEC）的结造如图2所示。控制气门打开的高度，根据不同工况，提供发动机相应的进气量。在低速时，此系统能使发动机产生高燃烧效率且低燃油消耗率，降低废气排放。而在高速时其产生的高功率从而提高汽车的动力性能。两进气门分为主进气门与次进气门。在主凸轮和辅助凸轮之间增加了升程较大中间凸轮。三个凸轮分别驱动三个进气摇臂：主摇臂、中间摇臂，辅助摇臂。主凸轮驱动主摇臂，打开主进气门。辅助凸轮驱动辅助摇臂，打开次进气门。中间摇臂不驱动任何进气门。在主摇臂内装有正时活塞、同步活塞A。在中间摇臂内装有同步活塞B。在辅助摇臂内装有止推活塞。（二）本田VTEC的控制过程可变气门升程的控制原理，如图3所示。PCM根据发动机的负荷、转速、水温和车速等信息，决定何时改变气门升程及正时。改变气门升程及正时条件：发动机转速为2300r/min 3200r/min(依进气歧管压力而定)；车速为10km/h或更快；发动机冷却水温度为70或更高；发动机负荷由进气歧管负压判断。在低速时，发动机控制模块(PCM)使电磁阀截止，发动机机油不能通过电磁阀到达进气摇臂轴内，主摇臂内油压降低，止推活塞在弹簧作用下，将同步活塞推回原位，三摇臂分离。如图4所示。这时主气门打开，次气门微开，让空气流动，以免混合气遇到冷的进气管壁析出汽油。这样发动机在2300r/min 3200r/min以下，进气量减少，相应喷油也减少。满足发动机低速时耗油少，废气排放低的要求。在高速时，发动机控制模块(PCM)使电磁阀接通时，发动机机油通过电磁阀到进气摇臂轴内，进入主摇臂，机油压力推动正时活塞，同时推动同步活塞A与同步活塞B，将三个摇臂贯穿为一体，如图5所示。中间凸轮驱动中间摇臂，中间摇臂带动主、辅摇臂一起动作，同时打开两个进气门，而且升程最大，使进气量增大，满足发动机大功率的要求。（三）VTEC的故障检修1MIL指示灯亮。连接SCS短路插头后，显示代码(DTC)21：VTEC电磁阀电路故障。2检查VTEC控制系统：（1）进行发动机控制模块(ECM)、动力系统控制模块(PCM)的设置。（2）起动发动机。（3）待发动机预热至正常工作温度(冷却风扇启动)。（4）进行路试。在1档时加速，使发动机转速超过6000r/min，使发动机保持此转速至少2min。如果在首次路试过程中MIL指示灯不亮，则需重复两次以上本测试。MIL指示灯是否亮并显示代码21？否间歇性故障，系统此时正常。检查VTEC电磁阀和ECM/PCM处的导线是否连接不良或松动。是进行下一步。3检测VTEC电磁阀。关闭点火开关。断开VTEC电磁阀插头。检查VTEC电磁阀插头1号端子与车体地线之间的导通性。是否为1430？否更换VTEC电磁阀是进行下一步。4检查VTEC电磁阀插头1号端子与ECM/PCM插头B12号端子之间的导通性，如图6所示。是否导通？否排除ECM/PCM(B12)与VTEC电磁阀插头之间绿/黄导线的短路故障是进行下一步。5检查VTEC电磁阀插头1号端子与车体地线之间的导通性。是否导通?是排除ECM/PCM(B12)与VTEC电磁阀插头之间的绿/黄导线的短路故障。否进行下一步。6如图7所示，检测VTEC电磁阀：（1）连接VTEC电磁阀插头。（2）卸下10mm螺栓，如图所示装上专用工具。（3）连接转速表。（4）起动发动机。（5）将发动机预热至正常工作温度(冷却风扇转动)。（6）检查发动机转速为1000、2000、4000 r/min时机油压力。说明：尽量缩短测量时间，发动机无负荷条运转不要超过1min。压力是否低于49kPa(05kgf/cm2)?否检查VTEC电磁阀。是进行下一步。7检测VTEC电磁阀：关闭点火开关。断开VTEC电磁阀插头。将蓄电池正极端子与绿/黄端子相连接。起动发动机，并检查发动机转速为3000 r/min时的机油压力。压力是否高于250kPa?否检查VTEC电磁阀。是使用确信无故障的ECM/PCM进行替换，并重新检查。如果此时症状消失，那么，原来的ECM/PCM损坏。二丰田VVT-i工作原理与检修（一） 配气相位用曲轴转角表示进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位，如图8所示。为进气提前角，在1030之间；为进气迟后角，在4048之间。进气门开启持续角为+180+。为排气提前角，在4080之间；为排气迟后角，在1030之间。排气门开，启持续角为+180+。由于进气门在上止点前提开启角，排气门在上止点后推迟关角，进、排气门同时开启，+称为进、排气门叠开角。配气相位对进气量影响极大。同一台发动机转速不同配气相位应不同，转速愈高，进气惯性大，提前角和迟后角也应愈大。常规发动机将配气相位定在某一常用转速下。很难满足发动机的性能要求。现代发动机广泛可变配气相位。如本田的i-VTEC和丰田的VVT-i。VVT-i系统用来控制进气凸轮轴在40角范围内保持最佳的气门正时，实现所有速度范围提高扭矩和燃油经济性，减少废气排放量。（二）丰田的VVT-i的结构1VVT-i控制器VVT-i控制器由与进气凸轮轴连结的叶片和正时链轮壳体组成。在进气凸轮轴上有提前、滞后油路，传送机油压力，使VVT-i控制器叶片沿圆周方向旋转，连续改变进气门正时。VVT-i控制器结构图见图9。当发动机停机时，进气凸轮轴在滞后状态，以确保启动性能。液压没有传递至VVT-i控制器，锁销会锁止VVT-i控制器。2凸轮轴正时机油控制阀凸轮轴正时机油控制阀是发动机ECU根据转速等信号控制滑阀的位置，分配机油压送到VVT-i控制器，完成提前、滞后和保持功能。控制阀的结构图见图10。（三）丰田VVT-i的工作原理丰田的VVT-I控制系统的位置如图11所示。发动机ECU根据曲轴位置传感器、空气流量计、节气门轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、水温传感器和车速信号，进行计算最优气门正时，控制凸轮轴正时机油控制阀的位置，使VVT-i控制器产生提前、滞后或保持动作，从而使凸轮轴旋转，改变配气相位，如图12所示。此外，发动机ECU根据来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号检测实际的气门正时，从而尽可能地进行反馈控制，以获得预定的气门正时。1提前的控制过程发动机ECU给电磁阀通电，接通提前油路，如图13（a）所示。图13（d）中A进油，B回油，使凸轮轴顺时针旋转，使进气门提前打开。2保持的控制过程发动机ECU给电磁阀断电，电磁阀在弹簧的作用下，回到中间位置，如图13（b）所示，防止机油从VVT-i控制器中流出。图13（d）中A，B油路封闭，凸轮轴位置保持不变。3滞后的控制过程发动机ECU给电磁阀通电，接通滞后油路，如图13（c）所示。图13（d）中A回油，B进油，使凸轮轴逆时针旋转，使进气门推迟打开。三VVT-i的检修（一）OBD-故障码P1346，MIL故障码181故障位置：VVT-i传感器/曲轴位置传感器范围内问题。2故障原因：机械故障(正时皮带跳齿、齿带过长)；发动机和ECT/ECU有故障。3故障码P1346检查：故障码P1346检查电路如图14所示。检查气门正时，若正常，则检查并更换发动机和ECT/ECU；若不正常，则调整气门正时。（二）OBD-故障码P1349，MIL故障码591故障位置：VVT-i系统故障。2故障原因：气门正时不正常；凸轮轴正时机油控制阀(OCV)有故障；VVT-i控制器总成有故障；发动机和ECT/ECU有故障。3故障码P1349检查故障码P1349检查电路如图15所示，检查步骤见表1。表1 故障码P1349的检查步骤1检查气门正时若正常，则进行下一步检查若不正常，则调整气门正时2检查凸轮轴正时机油控制阀(OCV)工作状况(1)启动发动机，脱开OCV连接器并检查发动机转速，发动机转速应正常(2)将蓄电池电压施加在OCV端子间并检查发动机转速，发动机应怠速不稳或失速若正常，则进行下一步检查若不正常，则进行第4步检查3检查发动机和ECTECU将点火开关转至ON位置，用示波器检测发动机和ECTECU连接器E9端子24(OCV+)与23(OCV)间的波形若正常，则VVT-i系统正常若不正常，则检查并更换发动机和ECTECU4检查凸轮轴正时齿轮若正常，则更换VVT-i控制器总成若不正常，则更换凸轮轴正时齿轮5检查凸轮轴正时机油控制阀若正常，则进行下一步检查若不正常，则更换凸轮轴正时机油控制阀6检查凸轮轴正时机油控制阀滤清器若正常，则进行下一步检查若不正常，修理或更换凸轮轴正时机油控制阀滤清器7清除故障码，进行模拟检查，读取故障码，应没有故障码P1349若正常，则VVT-i系统正常若不正常，则检查并更换发动机和ECT/ECU（三）OBD-故障码P1656，MIL故障码391故障位置：OCV电路故障。2故障原因：OCV电路断路或短路；OCV有故障；发动机和ECT /ECU有故障。3故障P1656检查故障码P1656检查电路见图15，检查步骤见表2。表2 故障码P1656检查步骤1检查发动机和ECT/ECU若正常，则进行下一步检查若不正常，则检查并更换发动机和ECT/ECU2检查发动机和ECT/ECU将点火开关转至ON位置，用示波器检测发动机和ECTECU连接器四端子24(OCV+)与23(OCV)间的波形若正常，则进行下一步检查若不正常，则修理或更换配线和连接器3检查发动机和ECTECU与凸轮轴正时机油控制阀(OCV)间的配线和连接器(1)检测发动机和ECTECU连接器E9端子24与OCV端子1间的电阻，应为1或更小(2)检测发动机和ECTECU连接器E9端子24与21间的电阻，应为1M或更大(3)检测发动机和ECTECU连接器E9端子23与OCV端于2间的电阻，应为1或更小(4)检测发动机和ECTECU连接器E9端于23与21间的电阻，应为1Mn或更大若正常，则检查是否是间歇性故障若不正常，则修理或更换配线和连接器参考文献：1丰田花冠轿车维修，尹力会主编，2005年3月辽宁科学技术出版社出版。2广州本田雅阁轿车维修手册，周小明主编，2003年1月国防工业出版社出版。3奥迪A6轿车维修手册，夏天主编，2003年1月国防工业出版社出版。4一汽宝来轿车维修手册，孙越、张大勇主编，2002年8月人民交通出版社出版。