本田雅阁vtec电磁阀电路故障的检修与排除

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22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22VTEC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22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85万KM，故障灯“CHECKENGINE”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图12续时间，主要包括进气门开启提前角、进气门迟后关闭角、排气门开启提前角、排气门迟后关闭角等。如图11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。转速越高，提前角和迟后角应随之加大，低速时，燃烧速度慢，若进气提前角过大，会造成回火（废气流入进气岐管）和怠速不稳；高速时，燃烧速度快，进气惯性大，只有加大进排气门的提前角、迟后角和气门升程，才能保证惯性能量的充分利用。然而，这种进排气门运动规律在结构上却难满足。为了平衡高、低速性能间的矛盾，传统发动机多采用折中方案，通常是通过试验来确定某一常用转速的配气相位。由于配气相位所确定的气门动规律是固定不变的，因而只能使这一转速时的发动机性能达到最佳、其它工况下气流的惯性能量不能被充分利用。在配气相位角中，进气迟后角的大小对发动机性能影响最大，它决定了进气惯性的利用情况，从而影响到充气系数和发动机扭矩。试验证明，高转速下进气迟后角要足够大，以充分利用进气脉动压力增加进气量，提高扭矩和功率；低速下进气迟后角要小，以减小气门重叠角，避免新鲜混合汽回流。从而使发动机工作时进气更充分、排气更干净，提高充气系数和发动机扭矩。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年代的图11图13进气摇臂总成结构研制和开发的技术，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。（二）VTEC机构的组成VTEC机构的组成如图12所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂,在主、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。正时片的功用是正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠回位弹簧使正时片插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。进气摇臂总成如图13所示在三个摇臂靠近气门的一端均设有油缸孔，油缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的油缸孔与发动机的润滑油道连通，ECU通过电磁阀控制油道的通、断。VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。（三）VTEC机构工作原理可变配气相位控制系统的功能是根据发动机的转速、负荷等图14主副气门不同步变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气工作和双进门工作的切换。1发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂油臂油缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞A回到主摇臂油缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞B停留在中间摇臂的油缸孔内，三个摇臂彼此分离。如图14所示此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用）；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，其目的是防止次进门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。由于是单气门进气，进气涡流强度大，有利于提高充气高效率，保证低速工作的平稳性和净化性。2当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞活动，两同步活塞分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂，如图15所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启和迟后关闭角度均增大图15高速状态工作情况主副气门同步当发动机转速下降到设定值时，电脑切断VTEC电磁阀电流，正时活塞一侧的油压降低，各摇臂油孔内的活塞在回位弹簧的作用下回位，三摇臂又彼此分离独立工作。（四）VTEC系统电路及电磁阀的工作原理VTEC控制系统电路如图16所示。VTEC的控制系统主要由电控单元、控制电磁阀、控制液动阀、压力开关等组成，主要是采用不同的进气凸轮改配气相伴和气门升程，ECM在控制VTEC电磁线圈通电之前会监测四个输入。发动机转速必须在4800R/MIN以上，车速必须高于20KM/H（M/T）或5KM/H以上（A/T），冷却液温度必须超过1400F（60），且发动机必须为负压时（进气岐管绝对压力传感器决定），ECM会输出12V电压使电磁阀接通，从而实现油路的通、断。在汽缸盖旁有VTEC控制阀总成，控制阀体三角形板上的圆柱形电磁阀为VTEC控制电磁阀，在阀体上横置的另一电器元件即为VTEC压力开关，在阀体内部有一液压执行阀。在控制电磁阀没有打开时，在弹簧力的作用下液压执行活塞在最高位置，这时机油经活塞中部的孔流回油底壳（如图17所示）；图16VTEC控制系统电路图17电磁阀工作原理当发动机高速运转时，控制电磁阀接收到控制单的信号元而打开，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，使同步活塞移动，将主、副摇臂和中间摇臂锁成一体，一起动作，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。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便于工作监控系统工作。（五）VTEC系统的检修1进气摇臂总成的检修（如图18）1）发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。2）用专用堵塞塞住油道减压孔，拆下油压检查孔处的密封螺栓，通入压力为400KPA的压缩空气，用手推动正时片端部使其向上移动23MM。转动曲轴使活塞处于压缩上止点位置，三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动。3）当停止输入压缩空气时，再推动正时片使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回当位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解检查摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂。2VTEC电磁阀及电路（故障码21）故障的查寻当故障指示灯亮并闪示故障码21时，说明VTEC可变气门电磁控阀控制电路故障，故障查寻步骤与方法如下1证故障码，进行清除故障码操作后，按如下方法验证故障码图18中间摇臂的位置起动发动机，并使发动机达到正常工作温度。进行道路试验，然后加速行驶，使发动机转速超过4800R/MIN，并保持至少2S，若首次试验故障灯（MIL）不亮，则需重复两次以上这样的试验。如果路试中故障指示灯（MIL）不亮，则系统正常，说明路试前的故障码可能是由于VTEC电磁阀和ECM处的导线连接有松动造成的，应予以检查；如果故障指示灯亮并闪示故障码21，则进行下一步检查。2）检查VTEC电磁阀电阻，方法如下关闭点火开关，并断开VTEC电磁阀插头检查VTEC电磁阀插座端子与地之间的电阻（图19）正常电阻应在1430欧姆之间。如果电阻值不在正常范围之内，则更换VTEC电磁阀；如果电阻值正常，则进行下一步检查。3）检查VTEC电磁阀导线有无断路用欧姆表检查VTEC电磁阀插头端子与ECM的26芯插接器的A4端子之间的通路情况（图110）。如果不通路，则为VTEC电磁阀与ECM的26芯插接器A4端子之间的绿/黄导线有断路故障，需予以排除；如果通路，则进行下一步检查。4）检查VTEC电磁阀导线有无短路，用欧姆表检查VTEC电磁阀插头端子与地之间的通路情况（图111）图19检查VTEC电磁阀电阻1图19检查VTEC电磁阀电阻1图210检查VTEC电磁阀与ECM之间线路有无断路图19检查VTEC电磁阀电是否断路1图113检查VTEC电磁阀机油压力图112ECMD6和2P插头之间的蓝、黑连线断路如果通路，则为VTEC电磁阀与ECM的26芯插接器A4端子之间的绿/黄导线有对地短路故障，需予排除；如果不通路，则进行下一步检查。3VTEC压力开关及电路（故障码22）故障的查寻当故障指示灯亮并闪示故障码22时，说明VTEC压力开关电路故障，故障查寻步骤与方法如下1）验证故障码，进行清除故障码操作后，按如下方法验证故障码（方法和验证故障码21一样）2）检查VTEC压力开关用万用表的电阻挡检查压力开关的两导线端子，在发动机熄火时应处于导通状态，否则说明压力开关损坏；在发动机工作时（对电磁阀通电）转速在3000R/MIN，检查VTEC压力开关在以上状态下插头端子是否导通；如果导通，更换VTEC压力开关。用万用表检测压力开关线束插头的棕/黑色线端子和搭铁之间是否导通。用万用表电阻挡检测压力开关线束插头的蓝/黑色线端子与ECMD6端子对应的导线接点是否导通。如图所示112如果不能导通，则ECMD6和2P插头之间的蓝/黑连线断路。值得注意的是“22”故障码往往伴随着“21”故障码一起出现，如果出现“21”故障码后通过以上的检查没问题的话，应检查液压系统及摇臂机构是否有故障。检查VTEC电磁阀机油压力，方法如下接上VTEC电磁阀插头。卸下电磁阀测油压孔的M10螺栓，将图115检查VTEC电磁阀活动情况图114电磁阀总成专用的接头和压力表连接到电磁阀上。如图113所示起动发动机，并使发动机运转至正常的工作温度（冷却风扇转动）。发动机转速在1000R/MIN、2000R/MIN和4000R/MIN时的机油压力，正常油压应在50KPA以上。否则表示VTEC电磁阀未打开；如果油压正常，则进行下一步检查。4）检查VTEC电磁阀机油压力（加蓄电池电压），方法如下关闭点火开关，再次断开VTEC电磁阀插头。将蓄电池正极连接绿/白插头端子，负极接地。如图113所示起动发动机，并检查发动机转速在3000R/MIN时的机油压力，正常油压应高于250KPA如果油压不正常，表示机油泵不良或润滑系统漏油等。如果油压正常，则需要更换一个ECM再试。4检查VTEC电磁阀1）检查VTEC电磁阀滤清器/O形环，方法如下卸下VTEC电磁阀总成的三个紧固螺栓，从气缸盖上拆下VTEC电磁阀总成图113检查VTEC电磁阀滤清器/O形环是否堵塞。如果有堵塞，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。2）检查VTEC电磁阀的活动情况，卸下VTEC电磁阀的3个螺栓后，用手指推动VTEC电磁阀芯，检查其活动是否正常（图115）。如果活动情况正常，但VTEC电磁阀不能正常工作，若有发卡现象，应更换电磁阀。则应检查机油压力。5电脑检测仪检测仪读取数据流发动机转速小于4800R/MIN时，使用电脑检测仪检测VTEC电磁阀和油压开关应同为关闭（OFF）状态，否则应检查VTEC电磁阀电路和ECU。在发动机转速达到4800R/MIN、车速高于10KM/H、发动机水温高于60、节气门度达到25以上时，使用电脑检测仪检测VTEC电磁阀和油压开关就同为接通（ON）状态，否则应检查VTEC电磁阀电路和ECU。（六）故障检修及排除VTEC系统是由发动机ECU根据转速信号、车速信号、冷却液温度信号和发动机负荷信号进行控制的。当发动机转速在4800R/MIN以上，车速达以20KM/H上，冷却液温度在60以上，且发动机进气为负压等条件时，ECMA4端子，输出12V电压，使位于气门室罩左后方的液压管道控制电磁阀打开，让油压作用在VTEC系统的传动机构上，从而增加进气门开启行程。电磁阀线圈的内部电阻为1430。若该电磁阀及其线路不良，就会产生发动机故障代码21。电磁阀下方的油压开关，通过油压信号来监测电磁阀是否动作。如图116所示故障的诊断过程和分析图1161由于故障指示灯MIL显示故障诊断代码DTC为22，怀疑加速不良、功率下降与VTEC系统失效有关，于是清除故障码再次进行故障码的验证,结果故障指示灯亮其代码为22表示TVEC系统压力开关及其电路存在故障。2按VTEC控制系统电路对VTEC压力开关及其电路进行了仔细的检查1）静态检查，将点火开关处于关闭状态（OFF），经检查压力开处于闭合状态，压力开关电阻值为O，VTEC压力开关与ECM之间其线路连接良好。2）动态检查此车的情况是选择在压力开关开始工作的条件下进行测试，在怠速加大油门到3000R/MIN状态，拔下压力开关插头，其电阻值仍然为仍为0。由此可以推断可能压力开关工作不良（短路）或控制系统油路油压过低，而控制系统油压过低从而引起压力开关一直处于关闭状态有着极大的可能性，电脑判定VTEC压力开关有故障，从而出现故障码22。3控制系统油压过低原因可能是电磁阀及其控制电路故障，润滑系统机油压力过低，油道堵塞等怀疑电磁阀一直处于关闭状态（电磁阀卡死在关闭位置，电磁阀线圈短路，电磁阀与ECM之间导线断路）致使控制系统工作油压过低。于是检测电磁阀电阻为148，通电试验，其工作正常。检查测量系统的油压，当发动机3000R/MIN时，接通电磁阀，测量其工作油压为20KGF/CM21KGF/CM298KPA，不正常标准油压大于25KGF/CM2；发动机机油压力为35KGF/CM2，油压正常。为何VTEC系统的工作油压过低通过拆检电磁阀总成，发现VTEC电磁阀的滤清器严重堵。经过分析认为，系统工作油压低是由于滤网堵塞引起的。于是VT