156
AUTO TIME
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场
张文品
广东省交通运输高级技工学校 广东省广州市 510000
摘 要： 随着社会的不断进步，在新一代发动机中，宝马 N 型发动机有不少的技术革新。全变量气门控制系统便
是其中之一，灵活的双凸轮轴配气相位VANOS 控制机构及安全的全变量气门升程控制机构，使BMW 的配气机构实现电子控制，这有利于发动机的统一管理。文章介绍宝马新一代N46发动机全变量气门的工作原理和故障实例检修，通过这些检修案例，并结合多年的实践经验，总结了自已在维修新型电喷发动机故障方面的经验，希望这些检修技术能给相关的同行提供借鉴参考。
关键词：宝马N46 全变量气门 发动机抖动 故障检修1 配气机构的作用与原理
配气机构的作用是通过按照发动机各缸的工作循环和点火顺序，开启和关闭各气缸的进、排气门，使新鲜气体进入气缸，已燃废气排出。气体被吸进气缸愈多，则发动机功率愈大。所以，为了使气缸多进气，发动机的进、排气门均设计成早开迟闭。
由于气门的早开迟闭，这就造成了气门重叠（进排气门同时打开）。同时由于气体的流动惯性都比较大，较短时间不会改变流动方向，因此只要气门重叠角选择适当，就不会出现废气倒流入进气歧管和新鲜气体随同废气排出的可能。
若气门重叠角过小，会导致进气不足、排气不净，影响发动机的功率与排放；同时若气门重叠角过大，进气管内压力较低时，就可能出现废气倒流进入进气歧管，并且造成大量混合气没有燃烧就排出，影响发动机的功率与排放。
2 宝马N46全变量气门控制系统结构及工作原理
全变量气门控制系统的是通过控制气门
升程，与可变凸轮轴控制系统VANOS 的配合，可使气门重叠角在最佳范围内工作，使气缸的进气和排气保持在最佳状态。安装了全变量气门控制系统的发动机，不仅能降低油耗、增加功率，更能使排放更佳（据统计油耗可降低10%左右）。
宝马N46全变量气门系统由气门控制单元根据发动机的工况，控制偏心轴马达（直流电机）的旋转，使气门开度在0.3-9.7mm 间变化，实现气门全变量控制。在传统的气门机构中，发动机负荷是反映在节气门上，而全变量气门控制系统的负荷却由进气门的开度来实现。只有进气门安装有全变量气门控制系统，排气门安装的是传统机构。全变量气门控制系统与传统的机构比较有以下优点：减少排气中的有害物质，功率更大，扭矩更高，行驶舒适性提高，对负荷状态改变有瞬时反应，经济性好。
2.1 全变量气门机构的组件
全变量气门机构的组成如图1。
全变量气门升程是利用一个中间杠杆，及一根带有异型偏心凸轮的偏心轴实现的，
中间杠杆支承在偏心轴上。进气凸轮轴转动时，中间杠杆围绕着偏心轴转动，通过偏心轴的偏心凸轮可以调节中间杠杆的旋转中心，因而确定中间杠杆工作曲线在哪一个区域与凸轮推杆的滚子接触，进而决定气门升程。
为了减少磨擦，中间杠杆与凸轮轴、偏心轴、凸轮推杆的接触都是通过滚子实现。止动弹簧将中间杠杆、偏心轴、凸轮推杆、凸轮轴压紧在一起，使中间杠杆保持在正确
BMW N46 Full V ariable V alve Control System and Troubleshooting
Zhang Wenpin
Abstract ：
W ith the continuous progress of society, the BMW N-type engine has many technological innovations in the new generation of engines. The full variable valve control system is one of them. The fl exible dual camshaft valve phase V ANOS control mechanism and the safe full variable valve lift control mechanism enable BMW's valve mechanism to be electronically controlled, which is conducive to the unifi ed management of the engine. This article introduces the working principle of BMW's new-generation N46 engine full-variable valve and troubleshooting examples. Through these maintenance cases and combined with years of practical experience, the author summarized his own experience in repairing new electronic injection engine failures with the expectation that these maintenance techniques can provide useful reference to help related peers.
Key words ：
BMW N46, full variable valve, engine jitter, troubleshooting
图1 全变量气门机构
1.电动马达；
2.蜗轮；
3.偏心轴；
4.进气凸轮轴；
5.止
动弹簧；6.凸轮推杆；7.气门油压顶；8.气门弹簧；9.进气门
AUTO TIME
157
AUTO AFTERMARKET | 汽车后市场
时代汽车 wwwautotime
的位置。气门液压顶将凸轮推杆、气门和中间杠杆的间隙保持在零位。中间杠杆和凸轮推杆的精度要求非常高，必须配对使用，在出厂前已做配对调校，在维修中拆卸时必须做好记号。
汽车气门2.2 全变量气门机构的工作原理全变量气门系统由气门控制单元根据发动机的工况，控制偏心轴马达（直流电机）的旋转，马达上的蜗杆带动偏心轴的蜗轮，蜗轮带动偏心轴转动。偏心轴的转动改变了进气凸轮轴与凸轮推杆之间的传动，使气门开度在0.3-9.7mm 间变化，从而实现气门全变量控制。当中间杠杆的支承点在A1时，那么中间杠杆的工作曲线上的A 点与凸轮推杆的滚子接触，工作曲线中的最高点C 距凸轮推杆滚子较远。图中凸轮轴逆时针转动，中间杠杆以A1作为支承点，向左边摆动。中间杠杆工作曲线上AB 段与凸轮推杆滚轮接触，由于B 点比A 点高0.3mm，使气门得到最小的开度为0.3mm，适合在怠速工况下（如图
2）。
图2 中间杠杆工作原理图
随着负荷或转速的增加，气门控制单元给偏心轴马一个脉冲信号使马达转动。马达上的蜗杆带动偏心轴的蜗轮转动，蜗轮带动偏心轴顺时针转动。中间杠杆以凸轮的接触B1为支点，中间杠杆的上端向右边偏转，而下端向左偏转。由于中间杠杆下端在水平方向向下偏转了一个角度，中间杠杆工作曲线上的B 点与中间杠杆的滚子接触，这样中间杠杆的工作曲线最高点C 已紧靠凸轮推杆的滚子。在工作中进气凸轮轴虽然以同样的方式工作，而且中间杠杆向左移动的距离甚至
相同，但工作曲线BC 比较陡。C 点比B 点高9.7mm，使得气门能得到最大的升程为9.7mm。此时发动机处于最大负荷工况，进气十分充分。
3 故障检修案例
3.1 故障现象
一辆配置了N46发动机车辆，行驶里程约10,000KM。近期车主反映该车最近有偶尔熄火、加速无力、怠速抖动、发动机故障灯点亮等故障，故进行故障诊断分析。
3.2 故障诊断
点火启动车辆，发现气门室盖部位存在异响，在怠速状态下抖动剧烈，因此可从故障现象可以判断发动机有缺缸现象。通过读取故障码，显示3缸和4缸有失火的故障记录。于是利用诊断仪读取车辆数据流，每个缸的平稳值不超能过2，数据显示4个气缸的平稳值都较大，清除故障码后再次读取故障码，显示发动机失火。于是采取断缸法判断发动机故障，断开3缸和4缸点火线圈，发动机抖动并无明显变化，于是可以判断故障点在3、4缸。
气缸不工作，原因可能是：点火线圈、火花塞或者喷油器故障导致的。本着从易至难的排除思路，采用断火法分别断开每个缸的点火线圈连接端子，发现3缸点火线圈故障，4缸点火线圈完好，于是更换3缸点火线圈后抖动有减弱，异响依然存在，故障并未完全消除。
于是我们可以判断故障点在4缸。那只能进行排故第二步：拆卸4缸火花塞。通过检查发现4缸火花塞的电极上湿漉漉的，即“淹缸”，说明喷油器没有问题。初步判断
火花塞故障，于是更换4缸火花塞，启动车辆，抖动有所减弱，但是抖动和异响依然存在。删除故障储存后再次读取故障，还是显示4缸失火，断开喷油器的连接端子进行跳火试验，观察发现4缸和其他3个缸并没有异常。
在诊断油、火都没有问题后，猜想气门室盖内的异响声，是否和4缸不工作有关。于是拆卸下气门室盖，发现4缸的一个气门中间推杆固定弹簧断裂，导致气门摇臂不能打开进气门。宝马N46发动机每个
缸都配有两个进气门，一个出现故障，另外一个却可
以正常工作。只要故障气门能够关闭，靠另一个气门也可以建立起一定的压力。但是单靠一个进气门进气量是无法满足发动机正常工作，这会导致混合气过浓，不能完全燃烧，这和我们看到火花塞湿漉漉的现象是吻合的。
至于异响，应该是弹簧断裂引起的，于是更换中间推杆固定弹簧，发现异响和抖动消失，清除故障码后再次读取，无故障码，至此故障排除。
3.3 故障排除
故障原因：是因为3缸的点火线圈发生故障，4缸的进气凸轮中间推杆固定弹簧在工作中遭到损坏，只有一个进气门能够工作，导致进气量不足，故而引起发动机抖动和异响。
4 总结
综上所述，全变量气门控制系统是BMW 在新一代N 型发动机的一大改进，本文详细介绍了其工作原理，并通过故障案例加以说明。在现代的汽车维修工作中，由于汽车技术的不断革新。假如检修师傅如果不了解其构造与工作原理，将会给汽车维修工作带来极大的麻烦。因此要想正确的排除车辆的故障，就必须先了解其工作原理，再根据故障现象多加思考，并遵守维修手册中的操作规程，方可对汽
车故障检修得到完美解决。
参考文献：
[1]郑劲，张子成.汽车发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2010.[2]宝马N46发动机维修手册.[3]ISID 检测计划维修资料.
作者简介
张文品: 本科，讲师。研究方向：汽车电子技术
发展。
发布评论