《发动机电控系统原理与维修课件》-任务3 可变气门正时机构检修

CONTENTS目录1任务描述2学习目标3知识准备4知识拓展5操作指引6任务实施7任务小结任务描述一辆2010款迈腾1.8TSI，发动机型号BYJ，行驶里程4.8万公里，用户李先生反映该车怠速抖动，加油门时液压挺杆有异响，同时该车还有机油消耗量较大的问题。汽车怠速抖动引起该故障的主要原因可能有发动机可变气门正时控制系统故障、发动机正时机械部分故障、发动机配气机构故障等。需要对发动机相关各系统进行检查，确定故障后，进行维修或部件更换并将发动机装复。学习目标1能描述可变进气系统的组成、结构与功用；2能描述可变进气系统各部件的安装位置、功用；知识目标1能运用检测和诊断设备进行可变进气系统的检测与诊断；2能参阅维修手册进行可变进气系统各部件的更换；能力目标4养成自主学习、操作规范的工作作风及环保意识。1具备信息查询和手册使用的基本能力；2能够按照企业5S要求和安全生产规范进行操作；3能与同学密切合作，规范安全的完成学习活动；素质目标知识准备一、可变气门正时系统1.可变气门正时系统的功用可变气门正时系统可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有转速范围内提高扭矩，并能大大改善燃油经济性，有效提高汽车的功率与性能，减少油耗和废气排放。一、可变气门正时系统2.可变气门正时系统的组成可变气门正时系统由传感器、发动机电控单元、凸轮轴正时控制阀和执行器等组成。可变气门正时系统的组成一、可变气门正时系统2.可变气门正时系统的组成可变气门正时系统由传感器、发动机电控单元、凸轮轴正时控制阀和执行器等组成。（1）传感器包括凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器等。（2）凸轮轴正时控制阀是一个电磁阀,如右图所示。凸轮轴正时控制阀一、可变气门正时系统2.可变气门正时系统的组成可变气门正时系统由传感器、发动机电控单元、凸轮轴正时控制阀和执行器等组成。（1）执行器装在进气凸轮轴前端，其结构如右所示。（2）电控单元接收各传感器的信号，确立气门正时目标值，并修正气门正时实际值的回馈，以占空比的方式控制凸轮轴正时控制阀，改变油压方向或油比的进出，达到使进气门正时提前、延后或固定的目的。可变气门正时系统执行器一、可变气门正时系统3.可变气门正时系统的工作原理123ECU送出“ON”时间较长的占空比信号给凸轮轴正时电磁阀，柱塞阀移至最左侧，此时左油道与机油压力相通，右油道为回油道，故机油压力将叶片向凸轮轴旋转方向推动，使进气凸轮轴向前转一个角度，进气门提前开启，进、排气门重叠开启角度最大。进气门正时提前时：ECU送出“ON”时间一定的占空比信号给凸轮轴正时油压电磁阀，柱塞阀保持在中间，堵住左、右油道，此时不进油也不回油，叶片保持在活动范围的中间。进气门正时固定时：ECU送出“ON”时间较短的占空比信号给凸轮轴正时电磁阀，柱塞阀移至最右侧，此时左油道回油，右油道与机油压力相通，故机油压力将叶片逆凸轮轴旋转方向推动，故进气门开启提前角最小。进气门正时延迟时：可变气门正时系统的工作原理二、可变进气管长度控制系统1.可变进气管长度控制的功用可变进气管截面发动机在低转速时，用细长的进气歧管，可以增加进气的气流速度和气压强度，使燃油雾化的更好，燃烧的更好，提高扭矩。发动机在高转速时需要大量进气，此时进气歧管变粗变短，发动机可以有更多的进气，提高输出功率。可变进气歧管在发动机低速和高速时都能提供最佳配气。二、可变进气管长度控制系统2.可变进气管长度控制系统的组成可变进气管长度系统主要包括进气管转换电磁阀、进气管/主进气管、真空控制罐等。气动控制管路二、可变进气管长度控制系统3.可变进气管长度控制系统的工作原理进气管在主进气管处接受真空。在真空箱内形成真空，一个止回阀用于防止真空泄漏。发动机关闭时以及怠速运转时控制鼓位于功率调节位置，即进气行程较短。控制鼓由真空控制罐内的压力弹簧支撑在这个位置。进气管转换电磁阀阻断至真空控制罐的真空。对进气管转换电磁阀进行控制时，至真空控制罐的真空导通，系统克服压力弹簧的张力，膜片与拉杆一起被拉下，控制鼓转动90度进气管转换到扭矩调节位置。可变进气管长进气道开启可变进气管短进气道开启知识拓展一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术VVT-i的控制如右图所示，ECM接收各传感器信号，经由修正及气门正时实际值的回馈，确立气门正时目标值，以工作时间比的方式控制凸轮轴正时油压控制阀,改变油压之方向或油压之进出，达到使进气门正时提前、延后或固定之目的。（1）VVT-i的控制过程一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（2）VVT-i的结构

①VVT-i的组成如下图所示，VVT-i执行器装在进气凸轮轴前端，凸轮轴正时油压控制阀装于其侧端。VVT-i的组成一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（2）VVT-i的结构VVT-i执行器的构造如下图所示：VVT-i执行器的构造一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（2）VVT-i的作用①进气门正时提前：ECM送出ON时间较长的工作时间比信号给凸轮轴正时油压电磁阀，如左图所示，阀柱塞移至最左侧，此时左油道与机油压力相通，而右油道则为回油，故机油压力将叶片向凸轮轴旋转方向推动，使进气凸轮轴向前转一角度，进气门提前开启，进排气门重叠开启角度最大。进气门正时提前时VVT-i的作用一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（2）VVT-i的作用②进气门正时固定：ECM送出ON时间一定之工作时间比信号给凸轮轴正时油压电磁阀，如左图所示，阀柱塞保持在中间，堵住左、右油道，此时不进油也不回油，叶片保持在活动范。围的中间，故进气门开启提前角度较少。进气门正时固定时VVT-i的作用一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（2）VVT-i的作用③进气门正时延迟：ECM送出ON时间较短的工作时间比信号给凸轮轴正时油压电磁阀，如左图所示，阀柱塞移至最右侧，此时左油道回油，右油道与机油压力相通，故机油压力将叶片逆凸轮轴旋转方向推动，故进气门开启提前角度最少。进气门正时延迟时VVT-i的作用一、丰田可变气门正时系统1.丰田VVT-i技术（3）VVT-i在各种运转状态及负荷时，进气门的提前状况及其优点，如下表所示。VVT-i在各种运转状态及负荷时的变化与优点一、丰田可变气门正时系统2.双VVT技术现在丰田发动机在排气门也配备了VVT系统，从而在进、排气门都实现了气门正时无级可调（也就是D-VVT，双VVT技术），进一步优化了燃烧效率。如下图所示。双VVT技术一、丰田可变气门正时系统3.丰田发动机VVTL-i技术基于VVT机构，VVTL采用凸轮转换机构（如右图所示），从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，及时调整进、排气门的升程和开启持续时间。丰田VVTL系统结构一、丰田可变气门正时系统3.丰田发动机VVTL-i技术为了更好地提高发动机转速和获得更高的输出，可变气门升程系统对气门开启和关闭时刻进行了优化，大大提高了燃油经济性。当发动机低-中转速时，由凸轮轴上的低-中速凸轮驱动摇臂，使进、排气门动作。一旦发动机高转速运行时，来自传感器的信号使ECU控制机油控制阀动作，调节摇臂活塞液压系统，使高速凸轮工作，这样进、排气门的升程和开启持续时间增加，发动机的充气效率得以提高。丰田VVTL凸轮转换机构二、本田VTEC系统1.VTEC系统VTEC控制系统的组成：控制部分：电控单元ECU，VTEC电磁阀，VTEC压力开关；传感器：发动机转速传感器、车速传感器和冷却液温度传感器等。执行机构：凸轮轴、摇臂轴、主摇臂、中间摇臂、次摇臂、正时活塞、同步活塞、回位弹簧、进气门、正时板等。本田VTEC控制系统的组成（1）VTEC系统的组成二、本田VTEC系统1.VTEC系统VTEC控制系统工作原理是当ECU发动机转速、负荷、车速，冷却水度，VTEC压力开关等信号，经过计算处理后输出信号给电磁阀，控制流向摇臂轴中的油压，从而使不同配气定时和气门升程的凸轮工作，满足不同转速下发动机对进排气的需求。本田VTEC控制系统结构与原理（2）VTEC系统的工作原理二、本田VTEC系统1.VTEC系统（2）VTEC系统的工作原理①低速状态：发动机在低速运转时，油道内没有油压，同步活塞在回位弹簧的作用下位于左端。这时A、B两个同步活塞正好位于主摇臂和中间摇臂内，3个摇臂各自独立工作，互不干涉。本田VTEC低速状态工作过程二、本田VTEC系统1.VTEC系统（2）VTEC系统的工作原理②高速状态：当发动机转速达到2300-2500转，负荷达25%，水温60度以上，车速10km/h以上时，由于离心力和惯性力的作用下，正时板克服弹簧力而取消对正时活塞的锁止，同时ECM向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自油泵的液压油进入正时活塞的一侧，由正时活塞推动同步活塞移动，同步活塞将主摇臂，中间摇臂，次摇臂串联成一起，成为一个同步工作的组合摇臂。本田VTEC高速状态工作过程二、本田VTEC系统2.i-VTEC系统（2）VTEC系统的工作原理本田公司最新的i-VTEC系统，系VTEC+VTC+intelligent的结合。i-VTEC是本田公司在VTEC的基础上，配合可以连续控制进气门正时相仿的VTC（VariableTimingControl）功能，成为高智能的可变气门正时和升程的构造。三、宝马的Valvetronic系统2.i-VTEC系统宝马的Valvetronic电子气门机构BMW的Valvetronic系统在传统的配气相位机构上增加了一根偏心轴，一个步进电机和中间推杆等部件，该系统借由步进电机的旋转，再在一系列机械传动后很巧妙的改变了进气门升程的大小。三、宝马的Valvetronic系统2.i-VTEC系统宝马的Valvetronic电子气门升程当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭。当电机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然后中间推杆和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同。在电机的驱动下，进气门的升程可以实现从0.18mm到9.9mm之间的无级变化。操作指引（1）场地设施：举升机一台，装有废气抽排系统和消防设施的场地。（2）设备设施：发动机台架或整车。（3）工量具：常用工具（一套）、车辆故障诊断仪、示波器、万用表等。（4）耗材：保险丝、线束、等。（5）学生组织：教师指导、分组实训、过程评价（1）在实训场地应穿戴干净整洁的工服。（2）听从实训指导教师的安排，严格遵守场地安全规定，注意用电安全。（3）在操作过程中，注意拆装工具及万用表、诊断仪等设备的使用，拆下的零部件要轻拿轻放，避免磕碰和损坏。（4）在检测可变进气系统各部件的线路时，严禁用力拉扯线束。（5）检测电气元件需断开部件插头时，应提前关闭点火开关。1.课前准备2.操作要求任务实施任务实施该车怠速抖动，加油门时液压挺杆有异响，同时该车机油消耗量较大，该故障可能是发动机进气系统机械故障或者进气控制系统相关部件发生故障。故障原因分析1故障原因分析任务实施故障诊断与排除过程2（1）读取故障码使用汽车故障诊断仪进行检测，查询故障存储器。（2）检测可变气门正时系统①功能检测②凸轮轴正时控制阀检测：a.检测电阻值b.电路检测

任务实施故障诊断与排除过程2（3）检测可变进气管长度控制系统①功能检测发动机关闭时以及怠速时控制鼓位于短进气行程位置，增大发动机转速到一定值则转换到长进气行程位置。用手拉动拉杆，检查转换机构是否运转自如。检查真空管连接是否完好。检查真空系统及进气歧管真空罐的密封性。

任务实施故障诊断与排除过程2（3）检测可变进气管长度控制系统②检测进气管转换电磁阀a.功能检查从电磁阀上拆下真空输入端软管，用手动真空泵给阀施加一定的真空度应能保持住真空，电磁阀通电应无真空度。b.检测电阻值拔