学习任务7.1  可变气门正时系统检修
可变配气相位是现代汽车技术手段中的新技术之一。它改变了配气相
位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，提高
了充气系数，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与
经济性的矛盾，在一定程度上改善了废气排放、怠速稳定性和低速平稳性，降低了怠速转速。
可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类。发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT—i发动机；发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；发动机既匹配可变气门正时又匹配可变气门行程，如丰田的VVTL—i，本田的i—VTEC。
1、可变气门正时技术的发展概况
2、可变气门正时系统的原理
3、丰田VVT-i智能可变气门正时系统
4、本田VTEC可变气门正时及气门升程电子控制系统
汽油发动机要达到良好的动力性、燃油经济性和排放性能，首先必须控制合适的汽油与空气的混合比例，以满足怠速、中低速、中小负荷、
高速大负荷等工况时对混合气浓度的要求。由于传统的自然吸气式发动
机，其配气机构的配气相位和气门升程都是固定的，这就使进气量相对是固定的，动力性、经济性以及排放性的潜力均未完全发挥。随着轿车汽油机的高速化和废气排放法规的日趋严格，传统的自然吸
气式发动机配气机构配气相位和气门升程固定不变的缺点变得越来越突出，为此，可变气门技术已经迅速发展起来。这其中，丰田谷司的VVT-i 技术和本田公司的VTEC技术由于能有效提高发动机的充气效率，改善发动机的燃烧效率，大幅度地提高了发动机的性能而令人瞩目。
一、丰田VVT-i智能可变气门正时系统
VVT-i智能可变气门正时系统是一种控制进气凸轮轴气门正时的机构，在进气凸轮轴与传动链轮之间具有油压离合装置，让进气门凸轮轴与链轮之间转动的相位差在40度范围内可以改变，通过调整凸轮轴转角对气门正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。现以花冠3ZZ—FE发动机为例加以说明。
1、VVT-i的结构组成
VVT-i智能可变气门正时系统结构组成如图7-1所示，主要由传感器、发动机ECU和执行机构(VVT—i控制器、凸轮轴正时机油控制阀)三部分组成。VVT-i控制器结构如图7-2所示，由一个固定在进气凸轮轴上的叶片、一个与从动正时链轮一体的壳体和一个锁销组成。控制器有气门正时提前室和气门正时滞后室这两个液压室，通过凸轮轴正时机油控制阀的控
制，它可在进气凸轮轴上的提前或滞后油路中传送机油压力，使控制器叶片沿圆周方向旋转，调整连
续改变进气门正时，以获得最佳的配气相位。凸轮轴正时机油控制阀由一个用来转换机油通道的滑阀、一个用来控制移动滑阀的线圈、一个柱塞及一个回位弹簧组成，其结构如图7-3所示。工作时，发动机。ECU接收各传感器传来的信号，经分析、计算后发出控制指
令给凸轮轴正时机油控制阀，凸轮轴正时机油控制阀以此控制控制滑阀的位置，从而控制机油液压使VVT-i控制器处于提前、滞后或保持位置。当发动机停机时，凸轮轴正时机油控制阀多处在滞后状态，以确保起动性能。
cvvt发动机是什么意思
图7-1  VVT-i系统结构组成
图7-2  VVT-i控制器(OCV)                图7-3 凸轮轴正时机油控制阀
2、VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同
油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。
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(改进后的LS400  1UZ-FE发动机和LS430 3UZ-FE 发动机还另外安装有VVT传感器以更精确地检测凸轮轴位置)，从而尽可能地进行反馈控制，以获得预定的气门正时。控制原理如图7-4所示，凸轮轴正时机油控制阀提前、滞后和保持
这三种工作状态的具体情况见表4—1。
3、VVT-i的检修
①检查凸轮轴正时机油控制阀线圈电阻及工作状况。断开蓄电池负极和凸轮轴正时机油控制阀连接器C2，测量接线柱之间的电阻，20度时为6.9～7.9Ω。如不符合技术标准应更换凸轮轴正时机油控制阀。起动发动机，脱开凸轮轴正时机油控制阀连接器C2并检查发动机转速，发动机转速应正常。将蓄电池电压施加在凸轮轴正时机油控制阀端子间并检查发动机转速，发动机应怠速不稳或失速。若工作不正常，则首先检查凸轮轴正时齿轮，必要时更换凸轮轴正时齿轮。若凸轮轴正时齿轮工作正常，则更换凸轮轴正时机油控制阀。
图7-4  VVT-i系统的控制原理
②检查发动机ECU与凸轮轴正时机油控制阀间的配线和连接器。检查发动机ECU连接器E9端子24与凸轮轴正时机油控制阀连接器C2端子1间的电阻，应为1Ω或更小。检测发动机ECU连接器E爹端子24与2l间的电阻，应为1MΩ或更大。检测发动机ECU连接器E9端子23与凸轮轴正时机油控制阀连接器C2端子2间的电阻，应为1Ω或更小。检测发动机ECU连接器E9端子23与21问的电阻，应为lMΩ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。
③当VVT-i智能可变气门正时系统发生故障时，会产生三个有关故障码：P1346、P1349和P1656。产生故障码P1346的原因是曲轴位置传感器性能问题、凸轮轴位置传感器性能问题、机械系统有故障(正时带跳齿、齿带过长)、ECU有故障。产生故障码P1349的原因有气门正时不正常、凸轮轴正时机油控
制阀有故障、VVT-i控制器总成有故障及ECU有故障。产生故障码P1656的原因有凸轮轴正时机油控制阀电路断路或短路及ECU有故障。
二、本田VTEC可变气门正时及气门升程电子控制系统
本田公司的VTEC可变气门正时及气门升程电子控制系统是世界上第一个能同时控制气门开闭时问及升程两种不同情况的气门控制系统，本田公司在其几乎所有的车型中都使
用了  VTEC技术。与普通发动机相比，VTEC发动机所不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，它有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，由发动机控制单元根据各传感器的输入信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统同时改变进气门的正时与升程，提高发动机的燃烧效率和大负荷、高转速时的功率性能，使发动机在低速时具有较大转矩，而在高速时又能输出较大功率，大大地改善了汽车的动力性和经济性。
1、VTEC的结构组成如图7-5所示，VTEC发动机每个气缸都有与普通气门_样动作的四个气门(一个主进气门和一个副进气门、两个排气门)，凸轮轴除原有控制两个气门的一对凸轮外，还增设一高位凸轮，三个凸轮轮廓各不相同。其气门摇臂也因此分成并排在一起的主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂，在主摇臂内有一油道与摇臂轴油道相通，在主摇臂的腔内有一正时活塞，在辅助摇臂的腔内有同步活塞A和B，在正时活塞和同步活塞A间有一正时弹簧，在主摇臂上设有一个正时板，气门摇臂组结构见图7-
6。
图7-5本田发动机VTEC系统图7-6  气门摇臂结构示意图如图7-7所示，VTEC的控制系统主要由电控单元、VTEC电磁阀总成和压力开关等组成。其中，VTEC电磁阀总成(控制电磁阀、液压执行阀)的结构见图7-8。
图7-7 VTEC系统控制原理图图7-8 VTEC电磁阀结构原理图
2、VTEC的工作原理如图7-7所示，工作时，发动机转速、负荷和冷却液温度等信号输入电控单元，经电控单元分析处理后决定对配气机构是否实行VTEC控制，即控制VTEC
电磁阀打开或关闭，进而控制液压执行阀和气门机构的动作。另外，VTEC电磁阀开启后，VTEC压力
开关负责检测系统是否正处在工作状态，并反馈一个信号给电控单元以监控系统工作。当出现下列情况时系统才会实行VTEC控制：由进气歧管压力传感器检测到发动机转速高于2300～3200r/min或发动机进入中等负荷以上时、由车速传感器检测到车速高于10km ／h时、由冷却液温度传感器检测至冷却液温度高于10℃时。．
①低速状态。发动机在低转速时，控制电磁阀没有打开，在弹簧弹力的作用下液压执行活塞在最高位置，机油经活塞中部的孔流回油底壳(图7-8)。装在主摇臂上的正时板也在弹簧作用下挡住正时液压活塞向右运动(图7-9a  低速状态)。此时，主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂是彼此分离独立动作的，主凸轮A与辅助凸轮B分别驱动主摇臂和辅助摇臂以控制气门的开闭(图47-10a)。由于辅助凸轮B的升程很小，因而进气门只稍微打开。虽然此时中间摇臂已被凸轮c驱动，但由于中问摇臂与主摇臂、辅助摇臂是彼此分离的，故不影响气门的正常开闭。即在低速状态，VTEC机构不工作，气门的开闭情况与普通顶置凸轮轴式配气机构相同。
图7-9  液压活塞工作情况
②高速状态。当发动机高速运转时，由于离心力和惯性力，正时板克服弹簧作用力而取消对正时活塞的锁止。当发动机转速达到某一特定转速时，控制电磁阀接收到控制单元的信号而接通油路，一部分机油便流到液压控制活塞的顶部，使活塞向下运动关闭回油道，使机油经活塞中部的孔沿摇臂轴流到各气门摇臂的液压腔，流入正时活塞左侧(图7-8、图7-9b))，使同步活塞移动，将主摇臂、辅助摇臂和中间摇臂锁成一体、一起动作(图7-10b))。此时，由于中间凸轮c较凸轮B高，所以便由它来驱动整个摇臂，并且使气门开启时间延长，开启的升程增大，从而达到改变气门正时和气门升程的目的。当发动机转速降低至设定值时，摇臂中的同步活塞端的油压也将由控制单元控制而降低，同步活塞将回位弹簧推回原位，三根摇臂又将彼此分离而独立工作。