随着汽车汽油机的高速化和废气排放法规的日趋严格,配气机构固定不变的缺点变得越来越突出,为此,可变气门机构作为内燃机设计的新技术已经迅速发展起来。本田公司的可变气门配气相位和气门升程电子控制系统(VTEC)可以使发动机在高速时改变气门正时和升程,在电脑EOM的控制下,还可以改变高速时进、排气门开启的重叠时间,使发动机在高速范围由于VTEC作用而输出更大功率。.
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VTEC机构的组成(以本田雅阁F22Bl发动机为例)
和常规的高速发动机一样,装有VTEC机构的发动机每个气缸都配置有2个进气门和2个排气门, 2个进气门分为主进气门和次进气门,与之对应的凸轮、摇臂分别称为主、次凸轮和主、次摇臂。在主次摇臂、主次凸轮之间还设有中间摇臂和中间凸轮,3个摇臂并列在一起,均可在摇臂轴上转动,中间摇臂不与任何气门直接接触。中间凸轮按发动机双进、双排气门最佳工况设计,升程最大;主凸轮升程小于中间凸轮;次凸轮升程最小,最高处只稍微高于基圆,通过次摇臂稍微打开次气门。中间摇臂的一端和中间凸轮接触,另一端在低速时可自由活动。三个摇臂在靠近气门一端均有一个油缸。油缸内都安置有利用油压控制的活塞,分别称为正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞。https://www.qcwxjs.com
VTEC机构工作原理
VTEC机构采用一根凸轮轴上设计两种配气正时和气门升程凸轮(高速型和低速型)的方式,ECU根据传感器提供的发动机转速、负荷、冷却液温及车速信号,进行分析计算处理,向VTEC电磁阀输出信号进而控制油路开闭进行高速、低速或低速、中速、高速的切换。
发动机低速运转时,电磁阀不通电使油道关闭,此时,3个摇臂彼此分离,主凸轮通过
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主摇臂驱动主进气门,中间凸轮驱动中间摇臂空摆;次凸轮的升程非常小,通过次摇臂驱动次进气门微量关闭。如图3所示。
(1)两段式控制:包括低速和高速两种进、排气门工作状态
VTEC
不工作时,电磁阀不通电使油道关闭,正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内,与中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内,次同步活塞则和弹簧一起位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液压油道相通,油道的开闭由ECU通过VTEC电磁阀来控制。
发动机处于低速工况时(如图4所示),ECU无指令,油道内无油压,活塞位于各自的油缸内,各个摇臂均独自做上下运动。主摇臂紧随主凸轮开闭主进气门,供给发动机在低速工况时所需的混合气;次凸轮迫使次摇臂微微起伏,次进气门微微开闭;中间摇臂虽然随着中间凸轮大幅度运动,但它对任何气门均不起作用。此时吸入的混合气不到高速时的一半,发动机的运转十分平稳。
当发动机高速运行时(如图5所示),即发动机转速在2300~3200 r/min之间、车速大于l0 km/h,水温大于10℃,发动机负荷到达一定程度时,ECU向VTEC电磁阀供电以开启工作油道,压力油由工作油道进入油缸,推动活塞,压缩弹簧;主摇臂、中间摇臂和次摇臂被主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞串联为一体,成为一个同步活动的组合摇臂。https://www.qcwxjs.com
因中间凸轮的升程大于另外两个凸轮,配气定时提前,故组合摇臂随中间摇臂一起受中间凸轮驱动,主、次气门都大幅度地同步开闭,配气相位处于最佳状态,吸人的
混合气量增多,满足发动机高速、大负荷的进气要求。
(2)三段式控制:包括低速、中速和高速三种进、排气门工作状态。
2000年后本田车系装置的VTEC都是三段式的。中间凸轮(快正时、高升程)尺寸最大;主凸轮(慢正时、中升程)为中尺寸;次凸轮(慢正时、低升程)尺寸最小。
第一段:低速,三件式的摇臂独立运作,因此主摇臂靠主凸轮驱动主进气门,次摇臂靠次凸轮驱动次进气门,这两者凸轮的正时都与中凸轮(此时并没有动作)来得低。
第二段:中速,通一路油压将主、次摇臂连接在一起,这时中置摇臂仍独立运作,即然主凸轮大于次凸轮,因此这两侧的摇臂皆由主凸轮所驱动,结果将使得进气门得到慢正时、中升程。
第三段:高速,如图5油压将3个摇臂全都接连在一起,又由于中凸轮最大,因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动,所以得到快正时、高升程。
详细作动如图6所示。
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(汽车维修技术网 原创 https://www.QcwxJs.com/)
VTEC系统的检修
(1)VTEC电磁阀检查。
拆下VTEC电磁阀总成后,检查电磁阀滤清器,若滤清器有堵塞现象,应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫一经拆下,必须更换新件。拆开VTEC电磁阀,用手指检查阀的运动是否自如,若有发卡现象,应更换电磁阀。
(2)VTEC电磁阀电阻的检测。
从VTEC电磁阀上拆下连接器,测量电磁阀电阻应为14~30Ω。电磁阀连接导线与ECM AZ端子应导通。
(3)VTEC电磁阀或电路故障的检修
如果VTEC在发动机低速状态一直工作,发动机会因进气量不足而无力;如果一直在高速状态下工作,发动机的燃油消耗量就会增加。当VTEC系统出现故障时,发动机故障指示灯MIL就会点亮,显示出
故障码 。其中
故障码 21说明VTEC电磁阀或电路有故障,按以下步骤进行检查:
①清除
故障码 ,再重新调取
故障码 ;
②关闭点火开关,拆开VTEC电磁阀线束连接器,测量电磁阀线圈电阻应为14~30Ω;
③检查VTEC电磁阀与电脑之间的接线是否断路;
④启动发动机,达到正常工作温度后,检查发动机转速分别为l000r/min、2000r/min和4000r/min时的机油压力;
⑤用换件法检查电脑是否有故障。
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(4)摇臂检查。
拆下气门室盖,在压缩上止点时,用手推动3个摇臂应能独立自由动作,不应连锁。用400kPa压力的压缩空气从检查油孔处注入,并堵住泄油孔,这时同步活塞应能把3个摇臂连锁;不注入压缩空气,3个摇臂又分开独立动作。
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维修结束语
当今世界,汽车科学技术不断向前发展,追求高效低耗、减小排放污染、寻求新的能源,已成为人们关注的焦点。据统计,2008年,东风本田在汽车市场上表现比较抢眼,前10个月销售10.07万辆,比2007年同期增长113.85%,远远超过去年全年6.34万的销量,已经完成全年销售目标。 东风本田创造佳绩的原因在于搭载新开发的1.8Li-VTEC发动机,具备相当于2.0L级别发动机的动力性能,相当于1.5L级别发动机的油耗,很快受市场青睐,成为热捧车型。