可变配气正时与气门升程机构
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国家职业资格全国统一鉴定汽车维修电工技师论文(国家职业资格二级)本田雅阁VTEC电磁阀电路故障的检修与排除姓名:***身份证:44022214准考证号:所在省市:广东省韶关市所在单位:**学校本田雅阁VTEC电磁阀电路故障的检修与排除姓名:***单位:**8**********学校摘要:本文根据一辆本田雅阁2.2轿车(发动机型号F22B1),行驶里程为85000km,故障指示灯(MIL)显示故障诊断代码(DTC)为22,加速缓慢、动力不足的故障现象。
怀疑功率下降与VTEC系统失效大有关系,结合该车TVEC系统对配气相位的性能影响、以及VTEC 结构和工作原理,对这一故障进行了比较深入的分析和讨论,并加以排除。
关键词:故障诊断代码22 VTEC系统VTEC电磁阀压力开关功率下降前言:本田雅阁轿车所用的可变配气正时及气门升程机构(VTEC)是20世纪80年代的研制和开发的技术,VTEC可使配气相位和气门升程根据发动机转速的变化作出相应的实时调整,使气缸的充气量同时满足发动机低速和高转速下的不同需要,从面提高了发动机的动力性和经济性。
一辆本田雅阁2.2轿车,发动机型号为F22B1,SOHC电子控制程序多点燃油喷射,且配置三元催化转化器。
该发动机装备有可变气门正时和气门升程电子控制系统(VTEC)。
行驶约8.5万km,故障灯“CHECK ENGINE”异常亮起,发动机加速缓慢、动力不足,而为了弄清这个问题,彻底解决故障的根源,我作了比较深入的分析和讨论。
论文内容(一)配气相位的性能分析及要求配气相时位是指用曲轴转角来表示进、排气门开闭刻和开启持续时间,主要包括进气门开启提前角、进气门迟后关闭角、排气门开启图1-2提前角、排气门迟后关闭角等。
如图1-1所示:发动机进排气门的运动规律(开闭时刻、开启时间和气门升程),对发动机的性能有着较多影响,最佳的气门运动规律因发动机工况而异。
同一台发动机的转速不同时应有不同的配气相位角。
配气机构主要零部件²一、配气机构的零件和组件²二、可变配气正时及气门升程机构(雅阁VTEC)²二、配气相位²三、气门间隙V ariable V alve Timing System可变气门正时系统,是能改变气门正时或升程,以适应不同转速下扭矩最佳化要求的配气机构。
普通的发动机的气门正时(即配气相位)及气门升程是固定不变的,即进气时进、排气门的重叠角是不变的。
但是,在高转速时,由于进气流速快,燃烧时间短,希望进气门早开,气门重叠角大一些,才能保证进人足够的混合气;而在低速运转时,如果气门重叠角大,混合气又容易从排气门漏出,影响发动机的动力性能和经济性能。
所以,普通发动机难以保证发动机在高速和低速都能得到最佳的性能。
为此,人们开发了可变气门正时系统,大致分为两种方式:①德国宝马公司开发了一种可变凸轮轴转角的控制系统(V ACC)。
用电子控制液压机构使进气凸轮在高转速时可向前转动,从而加大进气门开启的提前角度(不改变气门升程),达到在高转速下进气充足,保持扭矩最大的目的。
②本田公司开发了一种可变气门及升程的电控系统(VTEC)。
每缸有四个气门,每个气门有两个摇臂,每个摇臂有各自的凸轮。
在转速不同的情况下,各气门的动作不同,以保证发动机在高速和低速时的扭矩最佳化,都有良好的动力性和经济性。
低转速时,副进气门几乎不打开,由主进气门进人的混合气在燃烧室中产生强烈的涡流,使混合气分层,其较浓的部分集中到燃烧室的中央,从而保证了稀混合气的燃烧,使低速时也能产生较大的扭矩。
在高转速时,两个摇臂锁在一起,两个进气门同时工作,以保证发动机的高功率。
正时齿带或正时链条Toothed Timing Belt(Timing Chain)正时齿带(或链条)是用于顶置凸轮轴式配气机构的传动机构。
凸轮轴正时齿带轮(或链轮)安装在凸轮轴前端,由曲轴正时齿带轮(或链轮)通过齿带(或链条)驱动。
VTEC全写为Variable valve Timing and lift Electronic Control .VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统,是本田的专有技术,它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化,而适当地调整配气正时和气门升程,使发动机在高、低速下均能达到最高效率。
+在VTEC系统中,其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面,分别顶动摇臂轴上的三个摇臂,当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接,左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门,使两者具有不同的正时及升程,以形成挤气作用效果。
此时中间的高速摇臂不顶动气门,只是在摇臂轴上做无效的运动。
当转速在不断提高时,发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中,电脑对这些信息进行分析处理。
当达到需要变换为高速模式时,电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀,使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞,使三只摇臂连接成一体,使两只气门都按高速模式工作。
当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时,电脑再次发出信号,打开VTEC电磁阀压力开头,使压力机油泄出,气门再次回到低速工作模式。
内燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能,其基本原理是可燃混合气在汽缸内燃烧,产生的高压推动活塞旋转曲轴,输出扭力。
扭力与转速结合,就是发动机的功率。
在发动机的工作过程中,大约只有30%的原始能量做了有用功,因此,最大限度地提高发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。
按照物理学定律,要产生更强的动力,发动机就要消耗更多的燃料。
显而易见,增加燃油燃烧的方法之一是加大发动机尺寸,因为大排量的汽缸相比小型发动机能燃烧更多的燃油;另一种方法是把可燃混合气进行预压缩,这样在固有的发动机内也能填入更多的燃料。
与上述方法不同,本田在发动机技术上采用了另一条道路:即保留发动机尺寸不变,加快燃油的燃烧速度。
也许用下面的例子更能说明问题:用杯子把爆米花从甲地运送到乙地,你可以加大杯子的尺寸,也可以压紧杯中之物以加大每次的运送量,或者也可以简单地加快运送的速度,最终的结果是一样的。
可变配气定时机构讨论课-图文近年来在对发动机的高效率化、降低油耗、提高性能和降低尾气排放的要求越来越高的情况下,作为手段之一的可变配气机构正逐步商业化。
根据内燃机理论上对配气机构的要求,目前成为主流的可变配气机构按功能上可分为两大类:①可变气门正时(VariableValveTiming,VVT),即气门开启与关闭时刻可变。
其原理是低速时,提前关闭进气门减少进气回流;高速时,推迟关闭进气门,充分利用气流的惯性过后充气,提高充气效率.最早是1983年由阿尔法罗密欧公司开始批量生产,现在已逐渐成为主流。
②可变气门升程(VariableValveLift,VVL),即改变气门开启的最大升程。
其原理是在小负荷时,利用较小的气门升程,控制进入缸内的混合气的量,同样可以实现无节气门的负荷控制方式.而且,由于气门升程较小,流过气门的气流速度较快,改善了燃油与空气的混合,进而可以改善燃烧过程。
这种机构1992年首次在本田的VTEC发动机上实现。
另外,在这两大类的基础上,将①和②同时应用于汽油机在一些高档车上应用逐渐多起来。
我们简略介绍六种不同汽车公司开发出来的系统:VTC、VVT-i、VTEC、VVTL-i、Valvetronic、i-VTEC一.VTC1.日产汽车公司称为气门正时控制(VTC),为可变气门正时系统,仅改变进气门的气门正时。
2.组成如图3.3所示,由进气凸轮轴前端之控制器总成、气门正时控制阀、ECM及各传感器所构成。
3.ECM由各传感器信号使气门正时控制电磁阀OFF或ON。
当气门正时控制电磁阀OFF时,电磁阀打开,油压从电磁阀泄放,进气门正常时间开闭,由于无气门重叠角度,故怠速平稳;且由于进气门较晚关,故高转速时充填效率高。
当气门正时控制电磁阀ON时,电磁阀关闭,油压进入控制器,使进气凸轮轴位置改变,进气门提前20‘打开,如图3.5所示,在较低转速时,即可得到较高转矩,如图3.6所示。
二.VVT-i1.丰田汽车公司称为智能型可变气门正时(VVT-i),为连续可变气门正时系统,首先应用在丰田汽车的高级房车LE某US上,目前国产COROLLA、ALTIS及CAMRY也已开始采用。
可变气门正时技术详解引擎配气机构图为什么要“可变气门行程”?活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成,相信这一章的内容不需废话,我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。
气缸进气的基本原理是“负压”,也就是气缸内外的气体压强差。
在引擎低速运转时,气门的开启程度切不可过大,这样容易造成气缸内外压力均衡,负压减小,从而进气不够充分,对于气门的工作而言,这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制;而高速恰恰相反,转速动辄5000rpm,倘若气门依然羞羞答答不肯打开,引擎的进气必然受阻,所以,我们需要长行程的气门升程。
往往,工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性,有想榨取高速区的功率特性,只能采取一条“折中”的思路,到头来引擎高速没功率,低速缺扭矩……所以在这样的情况下,就需要一种对气门升程进行调节的装置,也就是我们今天要说的“可变气门正时技术”。
该技术既能保证低速高扭矩,又能获得高速高功率,对引擎而言是一个极大的突破。
80年代,诸多企业开始投入了可变气门正时的研究,1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”,英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System,也就是我们常见的VTEC。
此后,各家企业不断发展该技术,到今天已经非常成熟,丰田也开发了VVT-i,保时捷开发了Variocam,现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。
一系列可变气门技术虽然商品名各异,但其设计思想却极为相似。
可变气门正时技术之一:保时捷Variocam保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术Variocam通过气门我们可以发现其两个位置,图中每个进气门分别有2种最大行程,绿色位置显然是高速时气门能够达到的最大行程。
控制气门行程变化的,是两组凸轮控制,一组是高速凸轮,既红色部分的凸轮;另一组是低速凸轮,既高速凸轮之间的凸轮。
课时教案
山东凯文科技职业学院教案附页
山东凯文科技职业学院教案附页板书:
发动机电控简介
1、回顾上节课知识
怠速控制系统的功能与组成
节气门制动时怠速控制系统
旁通道式怠速控制系统
2、本节内容
德国大众可变进气相位及气门升程控制系统积碳过多
1.可变进气相位控制系统
2.奥迪可变气门升程控制系统爆燃的控制与爆燃传感器
丰田VVTL-i控制系统磁致伸缩式报然传感器
1.可变配气相位系统VVT
2.可变进气门升程控制机构
3.VVT正时阀电路与检修要点爆燃的检测与控制
丰田VTEC系统的组成
1.凸轮
2.进气摇臂总成
3.正时板
4.VTEC系统的工作原理
(1)低速工况时
(2)高速工况时
(3)VTEC系统的控制原理
(4)改变进气门的配气相位和气门升成条件
扩展i-VTEC系统
(1)VTC系统的组成及工作原理
(2)VTC系统的工作过程
最佳怠速/稀薄燃烧区域,最佳油耗、排气控制区域,最佳扭矩控制区域。
VTEC ----可变气门正时和升程电子控制“最贵的东西不一定是最赚钱的,最赚钱的东西不一定是最好的。
”很容易就能在汽车行业内找到这一句话的例证,大家都说日系车厂精明,是因为他们都把最好的东西用在刀刃上。
要论到最顶尖的发动机技术、最强劲的动力输出,在超级跑车的圈子里面似乎不多见日系车的身影。
但要论到年产量的大小,似乎排在前几名都是我们熟识的日系厂商标。
他们把最好的资源都投入到研发更能兼顾动力和油耗的机型,以更适应消费者需求的产品来争夺市场。
日系品牌众多发动机在国内有着相当可观的保有量,而要数最经典的4款莫过于本田i-VTEC系列、丰田VVT-i系列、日产VQ系列和三菱的4G系列发动机。
下文我们先对本田的i-VTEC系列发动机作深入研究。
i-VTEC技术不单只是本田的看家本领,更是各大厂家大同小异的“CVVT”可变气门正时技术的鼻祖。
自新一代飞度1.3L车型弃用i-DSI引擎转投i-VTEC 阵型后,本田正式对其在国内的所有车型普及i-VTEC发动机。
小至1.3L的低排量,大到2.4L排量,无论是两厢小车还是MPV或者SUV,只要挂的是本田商标,打开引擎盖便能看到那银色的一串英文字母。
到底这简单的5个英文字母背后到底包含了什么独到技术呢?组成部分及与普通发动机的性能比较该系统的主要原件有电控单元控制电磁阀液压执行阀压力开关等组成。
性能比较:VTEC发动机具有高输出公率低速转矩好怠速稳定性好低燃油消耗和低排放的特性。
当发动机处于低速时,“单进双排”状态工作;在高速时,“双进双排”状态工作。
以提高气缸的充气量和发动机的动力性。
工作原理在中低转速时,发动机需要的混合气量并不高,以保持转速的稳定以及减少燃油消耗和污染物排放。
但到达高转速时便需要更大的进气量来满足高动力输出的需求,而发动机进气门的相位(开闭的时机)和升程(开度的大小)便是决定汽缸进气量的最直接因素。
普通的发动机在制造出来后,配气相位和气门升程就固定不变了,无法适应不同转速下发动机对进排气的需求。