本田VTEC發(fā)動機工作原理

第一章VTEC配氣機構(gòu)的基本構(gòu)造和工作原理VTEC配氣機構(gòu)基本簡介配氣機構(gòu)是進、排氣管道的控制機構(gòu)，它按照氣缸的工作次序和工作過程的規(guī)定，準(zhǔn)時地開閉進、排氣門，向氣缸供應(yīng)可燃混合氣或新鮮空氣并及時排出廢氣。此外，當(dāng)進、排氣門關(guān)閉時，保證氣缸密封，進飽排凈，四行程發(fā)動機都采用氣門式配氣機構(gòu)。VTEC發(fā)動機每個汽缸都裝備了同一般氣門同樣動作的4個氣門：2個排氣門、1個主進氣門和1個副進氣門；每個汽缸進氣凸輪均有3個，其輪廓均不相似，即氣門升程和持續(xù)啟動角均不相似，中間凸輪的升程、氣門持續(xù)啟動角主凸輪和副凸輪都大，如圖1-1所示。圖1-1各階段氣門以及凸輪位置狀況在發(fā)動機低速狀況下，2個進氣門由它們各自的凸輪（主、副凸輪）來控制，主凸輪的升程和氣門持續(xù)啟動角較大，由主進氣門供應(yīng)汽缸混合氣，而副凸輪的升程和氣門持續(xù)啟動角極小，此時副進氣門打開很小的一種角度，恰好能制止汽化的汽油沉積在氣門頭上，防止燃油積留在副進氣門及管道內(nèi)，并且這種設(shè)計還可使燃燒室內(nèi)形成渦流，從而獲得良好的低速扭矩和響應(yīng)性；當(dāng)發(fā)動機需要輸出較大功率時，3個搖臂由電控液壓系統(tǒng)鎖在一起而同步動作，2個同步活塞使3個搖臂串在一起，如圖1-2所示。此時，主、副進氣門通過中間搖臂聯(lián)接成一種整體，由中間凸輪（高速凸輪）來控制，2個進氣門以相似的升程運動，而主、副搖臂不再與它們各自的凸輪（主、副凸輪）接觸，直到VTEC系統(tǒng)關(guān)閉為止，這樣在高速時也能獲得良好的扭矩特性。[1]圖1-2發(fā)動機大功率時3個搖臂同步工作氣門搖臂組構(gòu)造與工作過程在進氣門搖臂軸上，每個汽缸有3個搖臂并排在一起，其中主、副搖臂都是驅(qū)動氣門，中間搖臂壓在一種內(nèi)裝彈簧的失效器上。在主搖臂內(nèi)有一油道與搖臂軸油道相通，在主搖臂的腔內(nèi)有一正時液壓活塞；右邊副搖臂腔內(nèi)有一同步活塞，在正時液壓活塞與同步柱塞間有一回位彈簧，如圖1-3所示。單氣門與雙氣門操作的切換依托發(fā)動機轉(zhuǎn)速來完畢，為了協(xié)助切換，在主搖臂上裝有一種正時板。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，正時板在彈簧的作用下?lián)踝≌龝r液壓活塞向右運動，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高后由于離心力和慣性力的存在，使得正時板克服彈簧作用力而取消對正時活塞的鎖止，并在控制油壓的作用下使正時活塞向右運動，使單氣門操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換為雙氣門操作狀態(tài)，如圖1-2所示，由雙氣門變?yōu)閱螝忾T操作則相反。圖1-3氣門搖臂組構(gòu)造控制系統(tǒng)構(gòu)造與工作過程VTEC的控制系統(tǒng)重要由電控單元、控制電磁閥、控制液動閥、壓力開關(guān)等構(gòu)成，重要是采用不一樣的進氣凸輪變化氣門升程和定期，其接通與關(guān)閉由控制單元根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機負(fù)荷、車速、冷卻水溫度、VTEC壓力開關(guān)等信號確定在氣缸蓋旁有VTEC控制閥總成，位于控制閥體三角形板上的圓柱形電磁閥為VTEC控制電磁閥，在閥體上橫置的另一電器元件即為VTEC壓力開關(guān)，在閥體內(nèi)部有一液壓執(zhí)行閥。在控制電磁閥沒有打開時，在彈簧力的作用下液壓執(zhí)行活塞在最高位置，這時機油經(jīng)活塞中部的孔流回油底殼，如圖1-4所示。[2]圖1-4VTEC控制系統(tǒng)當(dāng)發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，控制電磁閥接受到控制單元的信號而打開，接通油路，一部分機油便流到液壓控制活塞的頂部，使活塞向下運動，關(guān)閉回油道，使機油經(jīng)活塞中部的孔沿?fù)u臂軸流到各氣門搖臂的液壓腔，流入正時活塞左側(cè)，如圖1-5所示，使同步活塞移動，將主、副搖臂和中間搖臂鎖成一體，一起動作，使氣門啟動時間延長，啟動的升程增大，從而到達變化氣門正時和氣門升程的目的。壓力開關(guān)負(fù)責(zé)檢測系統(tǒng)與否正處在工作狀態(tài)并將信號傳送給控制單元。[3]圖1-5VTEC閥工作原理第二章VTEC系統(tǒng)電磁閥故障檢修VTEC電磁閥故障分析檢修當(dāng)儀表板上的發(fā)動機故障指示燈（MIL）被點亮?xí)r，通過鑒定措施進行故障代碼的讀取，若故障代碼（DTC）為21，則表明發(fā)動機VTEC電磁閥或其電路有故障。此時按下述措施進行故障分析。(1)重新設(shè)置ECM/PCM（即清除故障代碼）并再次啟動發(fā)動機（必要時可進行路試），重新讀取故障代碼。假如MIL不再閃爍故障代碼21，則闡明VTEC系統(tǒng)只是存在間歇性故障。此時應(yīng)當(dāng)檢查VTEC電磁閥與ECM/PCM的連接導(dǎo)線不良的現(xiàn)象。(2)假如MIL仍閃示故障代碼,關(guān)閉點火開關(guān),拆開VTEC電磁閥插頭，如圖2-1所示，檢查VTEC電磁閥插頭1號端子與車體搭鐵之間的電阻假如被測電阻值，假如不在14-30歐姆范圍內(nèi)，則闡明VTEC電磁閥有故障，應(yīng)更換。圖2-1檢查VTEC電磁閥的電阻(3)假如環(huán)節(jié)2檢測的電阻值為14-30歐姆，則應(yīng)按圖2-2所示檢測VTEC電磁閥插頭1號端子與ECM/PCM插頭端子B12之間的導(dǎo)通狀況。圖2-2檢查VTEC電磁閥導(dǎo)通狀況假如檢測成果為不導(dǎo)通，則闡明ECM/PCM的端子B12與VTEC電磁閥插頭之間的綠/黃導(dǎo)線有斷路故障。(4)假如環(huán)節(jié)3的檢測成果為導(dǎo)通，則按圖2-2所示檢查VTEC電磁閥插頭1號端子與車體搭鐵之間的導(dǎo)通狀況，假如檢測成果為導(dǎo)通，則闡明ECM/PCM的端子B12與VTEC電磁閥插頭之間的紅/黃導(dǎo)線有短路故障。(5)假如環(huán)節(jié)4的檢測成果為不導(dǎo)通，則連接VTEC電磁閥插頭,拆下10mm直徑的螺栓，裝上專用工具低壓壓力表（0）和機油壓力表接頭（07NAJ-P070100）,連接轉(zhuǎn)速表,檢測發(fā)動機轉(zhuǎn)速分別為1000r/min、r/min和4000r/min時的機油壓力值。注意：應(yīng)盡量縮短測量時間（不要超過1min），由于發(fā)動機是在無負(fù)荷狀態(tài)下工作的。假如檢測的機油壓力均高于49kPa,則應(yīng)檢測VTEC電磁閥與否有故障，必要時予以更換。(6)假如環(huán)節(jié)5檢測的機油壓力均低于49kPa，則關(guān)閉點火開關(guān),拆開VTEC電磁閥的電插頭,將蓄電池的正極與VTEC的紅/黃端子相連接。啟動發(fā)動機，檢查發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000r/min時的機油壓力值。假如此時的機油壓力低于250kPa,則應(yīng)檢查VTEC電磁閥與否有故障，必要時予以更換，假如此時的機油壓力高于250kPa，則用一種確信無端障的ECM/PCM進行替代，并再次檢查。假如此時車輛的故障癥狀和MIL的故障顯示均不再出現(xiàn)，則更換本來的ECM/PCM。[4]對故障代碼為“21”、“22”的分析使用解碼器測得汽車出現(xiàn)故障21或22，則表明汽車的VTEC系統(tǒng)電磁閥出現(xiàn)故障。故障21，22分別代表的故障為：故障代碼21表達VTEC可變氣門電磁閥控制線路不良；故障代碼22表達VTEC可變氣門油壓開關(guān)線路不良。[6]VTEC系統(tǒng)工作條件:(1)采用VTEC-E系統(tǒng)在引擎轉(zhuǎn)速2500RPM以上時,車速達5KM/HR以上,水溫在-5.3℃(2)采用VTCE系統(tǒng)在引擎轉(zhuǎn)速4800RPM以上,車速達20KM/HR以上(手排),或5KM/HR以上(自排),水溫在60℃以上,且引擎進氣為負(fù)壓力條件時,主電腦A4腳會輸出+12伏特電壓,使電磁閥作用,使進氣門啟動行程增長。(3)電磁閥線圈內(nèi)部電阻為14-30歐姆。(4)可變氣門壓力開關(guān)在KEY-OFF時,壓力開關(guān)內(nèi)接點是導(dǎo)通的。(5)接上油壓表,當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速在1000,,和4000RPM時,油壓應(yīng)在0.5kg/cm2以上。(7PSI)否則表達VTEC(6)直接將VTEC電磁閥通電打開,并將引擎加速到3000RPM,油壓應(yīng)在2.5kg/cm2(36PSI)以上,否則表達機油泵不良或潤滑系統(tǒng)漏油。[5]2.3VTEC電磁閥的檢查通過VTEC系統(tǒng)基本構(gòu)造和工作原理的分析表明故障基本為電磁閥的堵塞所引起。如下是它的檢修流程。(1)從氣缸蓋上拆下VTEC電磁閥總成，檢查其濾清器與否堵塞。假如堵塞，則應(yīng)更換機油濾清器和發(fā)動機機油，同步必須更換電磁閥的密封墊（部分密封墊規(guī)定一旦拆下便應(yīng)更換）。(2)假如電磁閥濾清器未堵塞，則用手指推進VTEC電磁閥，檢查其上、下運動狀況。(3)假如VTEC電磁閥手檢正常，則應(yīng)按上述故障分析中簡介的措施檢查發(fā)動機機油壓力。[7]2.4實例分析一廣州本田雅閣2.3L轎車“CHECKENGINE”異常亮起。故障現(xiàn)象：一輛廣州本田雅閣2.3L轎車，故障燈“CHECKENGINE”異常亮起。故障排除：用故障指示燈(MIL)顯示故障診斷代碼(DTC)為21，含義為VTEC電磁閥電路有故障。該發(fā)動機型號為F23A3，SOHC電子控制程序多點燃油噴射，且配置三元催化轉(zhuǎn)化器。該發(fā)動機裝備有可變氣門正時和氣門開度系統(tǒng)VTEC，其目的是用來改善低轉(zhuǎn)速時發(fā)動機扭力和高轉(zhuǎn)速的功率。VTEC系統(tǒng)是由發(fā)動機電腦根據(jù)轉(zhuǎn)速信號、車速信號、水溫信號和發(fā)動機負(fù)荷信號進行控制。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速在4800r/min以上，車速達20km/h以上，水溫在60℃以上，且發(fā)動機進氣為負(fù)壓等條件時，主電腦B12輸出12V電壓，使位于氣門室罩左后方的液壓管道控制電磁閥打開，讓油壓作用在VTEC系統(tǒng)的傳動機構(gòu)上，從而增長進氣門啟動行程。電磁閥線圈的內(nèi)部電阻為14-30Ω。若該電磁閥及其線路不良，就會產(chǎn)生發(fā)動機故障代碼電磁閥下方的油壓開關(guān)，通過油壓信號來監(jiān)測電磁閥與否動作，若電磁閥不打開，則壓力開關(guān)的電阻值為0Ω。此車的狀況是，在高速行駛后恢復(fù)怠速狀態(tài)，電磁閥仍有12V電壓，意即壓力開關(guān)仍處在斷開狀態(tài)，于是發(fā)動機電腦鑒定VTEC系統(tǒng)有故障。檢查壓力開關(guān)線路，有12V電壓輸出及負(fù)極回路搭鐵良好，闡明問題在壓力開關(guān)自身工作不良。檢查機油清潔度，發(fā)現(xiàn)比較臟，急需更換。拆下壓力開關(guān)清洗，并用壓縮空氣吹干，測量內(nèi)部電阻為0Ω，闡明壓力開關(guān)良好，從而推論是油垢粘污壓力開關(guān)內(nèi)接點，使其閉合后仍處在斷開狀態(tài)，因此產(chǎn)生發(fā)動機故障碼“22”。經(jīng)油品化驗，機油嚴(yán)重變質(zhì)，也許是使用劣質(zhì)機油引起。裝回壓力開關(guān)，并更換了VTEC電磁閥濾清器及O形密封圈，發(fā)動機也換了三濾和機油，再通過拔掉發(fā)動機室中的保險/繼電器盒內(nèi)的BACKUP(7.5A)熔絲10s后，清除故障碼，然后進行路試，故障警示燈不再異常亮起。2.5實例分析二故障現(xiàn)象，一輛款廣州本田雅閣2.4轎車，行駛里程為25000km，出現(xiàn)加速緩慢、動力局限性的故障現(xiàn)象。故障診斷與排除，根據(jù)車主描述，首先用檢測儀對PGM-FI系統(tǒng)和A/T系統(tǒng)進行檢測，沒有故障碼。D擋和R擋的失速都是2500r/min，正常。進行時滯試驗：D擋為1.1s，R擋1.2s，各個擋的反應(yīng)都正常。對發(fā)動機及自動變速器進行基礎(chǔ)檢查，成果也正常。用檢測儀對PGM-FI系統(tǒng)進行動態(tài)數(shù)據(jù)流的讀取，進氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、點火正時、噴油時間、VTEC電磁閥等與動力有關(guān)的數(shù)據(jù)成果都正常。接著對汽車進行路試，發(fā)現(xiàn)故障在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2300～2600r/min時最明顯，只能通過加大油門才能使汽車提速?？紤]到在2300～2600r/min時正是VTEC系統(tǒng)開始工作的時候，那么動力下降與否與VTEC系統(tǒng)有關(guān)呢？把原VTEC電磁閥的導(dǎo)線插頭斷開，并與新電磁閥相連，再給新電磁閥接一條地線，然后用電工膠布臨時固定，以防止其出現(xiàn)短路現(xiàn)象。這樣原車的電磁閥原封不動，只是導(dǎo)線接到新電磁閥上，這樣做重要是為了讓VTEC系統(tǒng)失效。試車后，發(fā)現(xiàn)VTEC系統(tǒng)失效前與失效后的區(qū)別不大，行駛時同樣感覺加速緩慢、動力局限性。因此，可以肯定VTEC系統(tǒng)有故障。首先測量系統(tǒng)的油壓，當(dāng)發(fā)動機3000r/min時，接通電磁閥，測量其工作油壓為2.0kgf/cm2(1kgf/cm2=98kPa)，不正常(原則油壓不小于2.5kgf/cm2）；發(fā)動機機油壓力為3.5kgf/cm2，油壓正常。為何VTEC系統(tǒng)的工作油壓過低,通過拆檢電磁閥總成，發(fā)現(xiàn)VTEC電磁閥的濾清器嚴(yán)重堵塞；檢測電磁閥電阻為14.8Ω，通電試驗，其工作正常。通過度析認(rèn)為，系統(tǒng)工作油壓低是由于濾網(wǎng)堵塞引起的。于是清洗電磁閥的濾清器，將電磁閥重新安裝好，啟動發(fā)動機，在檢測條件下測量VTEC系統(tǒng)油壓，其油壓為2.6kgf/cm2，VTEC系統(tǒng)工作正常。2.6維修小結(jié)“加速緩慢、動力局限性”，這在電控發(fā)動機當(dāng)中是一種常見的、綜合性的故障。在排除配置有VTEC系統(tǒng)的電控發(fā)動機此類故障時，除了要考慮其他有關(guān)系統(tǒng)外，還必須考慮VTEC系統(tǒng)對加速性能的影響。尤其是VTEC系統(tǒng)出現(xiàn)故障，而用專用電腦檢測儀又無法讀取故障碼的狀況下，往往VTEC系統(tǒng)的故障被忽視。第三章其他機件的檢修VTEC系統(tǒng)一般故障重要出目前它的電磁閥上，但有時其他機件也會出現(xiàn)機械方面的故障。3.1滯差動作總成的檢修在雅閣轎車上滯差動作總成裝于汽缸蓋上。檢查時，先將此總成從汽缸蓋上拆下來，然后用指尖推進柱塞，假如柱塞不能平滑運動，應(yīng)予以更換。[9]3.2正時板同步總成正時板和回位彈簧裝在進氣搖臂軸的凸輪軸支架上，如圖3-1所示。圖3-1正時板總成A-正時板B-回位彈簧C-同步活塞檢查時，應(yīng)查看正時板、回位彈簧和套管有無劃痕或裂紋，有無因過熱而變色等現(xiàn)象，檢查彈簧與否可靠地連接在凸輪軸支架和正時板上。3.3同步組件的檢修在拆下?lián)u臂總成之后，應(yīng)將搖臂與同步組件分離，以便進行如下檢查。一是檢查正時彈簧，如有異常應(yīng)更換；二是檢查搖臂和同步活塞有無磨損、卡滯、擦傷，有無過熱跡象（變藍(lán)），必要時予以更換；三要從凸輪軸支架上拆下機油控制噴嘴，清洗后再裝上。[8]3.4VTEC系統(tǒng)搖臂機構(gòu)的檢查VTEC系統(tǒng)搖臂機構(gòu)為整個系統(tǒng)的動作執(zhí)行機構(gòu)，其工作不正常將直接影響整個系統(tǒng)及發(fā)動機配氣機構(gòu)的工作。因此，對此機構(gòu)的檢查相稱重要，一般有兩種檢查措施：手動檢查及特殊工具檢查。3.4.1手動檢查氣門間隙及配氣正時對的的狀況下，拆開氣門室蓋，搖轉(zhuǎn)曲軸，帶動凸輪軸轉(zhuǎn)動，觀測進氣門搖臂與否都能正常運動。再逐缸在凸輪的基圓上（該缸活塞處在上止點TDC位置），用手指按動中間進氣搖臂觀測中間進氣搖臂應(yīng)能單獨靈活運動，否則闡明此機構(gòu)有故障，應(yīng)將中間進氣搖臂、主進氣搖臂和副進氣搖臂作為整體拆下，檢查中間和主搖臂內(nèi)的活塞，活塞應(yīng)能平滑地移動。否則應(yīng)視狀況修理或更換。假如需要更換搖臂，應(yīng)將中間、主、副搖臂作為整體更換。3.4.2專用工具檢查法專用工具檢查法是指用壓縮空氣模擬壓力機油對系統(tǒng)機構(gòu)進行檢查，在檢查前先進行上述手動檢查，以保證在氣門間隙及配氣機構(gòu)運動正常的前提下進行該項檢查。注意：在使用氣門檢查工具之前，應(yīng)保證接于空氣壓縮機上的氣壓表讀數(shù)超過400kPa;用毛巾蓋住以保護正時皮帶。專用工具檢查法是指用壓縮空氣模擬壓力機油對系統(tǒng)機構(gòu)進行檢查，在檢查前先進行上述手動檢查，以保證在氣門間隙及配氣機構(gòu)運動正常的前提下進行該項檢查。注意：在使用氣門檢查工具之前，應(yīng)保證接于空氣壓縮機上的氣壓表讀數(shù)超過400kPa;用毛巾蓋住以保護正時皮帶。檢查操作環(huán)節(jié)：(1)拆開氣門室蓋，用專用工具堵住釋氣孔，如圖3-2所示。圖3-2專用工具堵住釋氣孔(2)在搖臂軸末端有一用螺釘封住的檢查孔，將此孔的密封螺釘拆掉，然后連接氣門檢查工具，如圖3-3所示。注意：重新擰緊密封螺栓前，擦去螺栓螺紋和凸輪軸托架螺紋上的油垢。圖3-3氣門檢查工具的連接(3)在檢查孔處接上一種專用接頭，再通過這個專用接頭接上壓縮空氣管道，然后再通入大概400kPa的氣壓，作用于搖臂的同步活塞A和B上。(4)這時同步活塞仍應(yīng)不向外移動，然后再向上扳動正時板，如圖3-4所示，當(dāng)正時板被扳高到2～3mm時，同步活塞應(yīng)彈出，將中間進氣搖臂與主、副進氣搖臂聯(lián)接為整體，參見圖1-3，仔細(xì)觀測同步活塞的接合與否靈活自如。注意：可從中間搖臂、主搖臂和副搖臂之間的間隙處看到同步活塞；將正時板嵌入正時活塞上的凹槽內(nèi)時，活塞便被鎖定在彈出位置；向上推進正時板時，用力不要太大。圖3-4正時板的位置(5)保持壓力時，保證主進氣搖臂和副進氣搖臂通過活塞連接在一起，當(dāng)用手推中間進氣搖臂時，它與主進氣搖臂和副進氣搖臂之間不應(yīng)有相對運動（中間搖臂應(yīng)不能單獨活動）。假如中間搖臂能單獨活動，則應(yīng)將中間進氣搖臂、主進氣搖臂和副進氣搖臂作為整體進行更換。(6)停止向同步活塞A和B施加氣壓，向上推進正時板。這時，同步活塞應(yīng)回到本來位置，同步活塞A和B應(yīng)脫開嚙合，3只搖臂間互相在凸輪上，并被良好地壓縮。(7)拆下專用工具，檢查每個游動件總成能否平滑地移動，假如不能平滑地移動，則應(yīng)更換游動件總成。無運動干涉，否則應(yīng)將進氣搖臂作為整體進行更換。(8)用手指按動每一失效器總成，看失效器與否能將中間搖臂壓.(9)檢查完畢后，MIL（故障警示燈）應(yīng)不亮。[10]第四章總結(jié)本文從VTEC的基本構(gòu)造的分析及工作原理的剖析出發(fā)，重點論述了VTEC電