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1、项目六 汽油机进气控制系统的检修,单元一 可变气门控制系统检修单元二 进气增压控制系统检修,返回,单元一 可变气门控制系统检修,1.发动机可变气门控制系统概述 发动机进、排气过程中，会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，在配气相位上称为“重叠阶段或气门重叠角”。在高转速下，为了达到更好的进气量并提高发动机的功率，就要求气门重叠角更大(进气门提前打开或者排气门晚关);但在低转速或者怠速时，过大的重叠角则会导致废气过多的进入进气歧管，使缸内气流混乱，从而导致低速扭矩较低，因此，低速时需要减小重叠角(进气门延时打开)，以使燃烧更充分、稳定。因此可变气门控制技术应运而生。 从原理上可以看出，可变气门
2、配气相位只是增加或减少了气门的开启时间，并没有改变单位时间的进气量，因此其对发动机动力性的帮助并不显著，但是若气门开启角度大小(气门升程)可以随时间改变的话，则可以显著提升发动机在各个转速的动力性能。,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,根据发动机转速、进气量、节气门位置和水温信息，发动机ECU可计算每个驾驶条件下的最佳气门正时，以控制轮轴正时机油控制阀。此外，发动机 ECU使用来自轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号来检测实际气门时，从而提供反馈控制以达到目标气门正时，如 图6-1-1所示。 可变气门控制系统是发动机上的气门可变驱动机构，可以通过两种形式实现可变气门控制，一种是通过凸
3、轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门正时;另一种是工作时凸轮轴和凸轮不变动，而气门挺杆(摇臂或拉杆)依靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变酉己气相位和气门升程。 可变气门控制系统包含可变气门正时(也称可变气门配气相位)控制系统和可变气门升程控制系统两部分。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,1.1可变气门正时控制系统 可变气门正时(可变气门配气相位)控制系统，简称VVT (Variable Valve Timing)，如图6-1-2所。 随着发动机转速的提高，短促的进、排气时间往往会引起发动机进气不足、排气不净等现象，可变气门正时控制系统根据轿车的运行状况，可以随时改变
4、配气相位，即改变气门正时，也就是改变气门开闭的持续时间。1.2可变气门升程控制系统 可变气门升程控制系统，可以使发动机在不同的转速提供不同的气门升程，在低转速时使用较小的气门升程，有利于缸内气流的合理混合，增加发动机的低速输出扭矩;,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,在高速时使用较大的气门升程，可以提高发动机的进气量，从而提高功率输出。本田汽车公司的i-VTEC是目前使用最广泛的可变气门升程系统(C i-VTEC拥有连续可变气门正时、分段可调气门升程技术)，如图6-1-3小。2.发动机可变气门控制系统分类2.1根据控制的连续性分类2.1.1不连续可变气门正时系统 不连续可变气
5、门正时系统(两级式可变气门正时)的可变配气相位VVT只有两段固定的相位角可供选择，通常是00或300中的一个。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,2.1.2连续可变气门正时系统 连续可变气门正时系统的可变配气相位VVT系统能够连续可变相位角，并根据转速的不同在00-300之间线性调校配气相位。显而易见，连续可变气门正时系统更适合h配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能，特别是发动机输出的2.2依据控制气门类型分类2.2.1进气门可变正时系统 进气门可变11，时系统如图6-1-4所示，其可通过微机控制可变气门调节器上升和下降来获得齿形皮带轮与进气轮(进气门)的相对位置变化，
6、这种结构属于进气门轮轴配气相位可变结构，一般可调整200-300曲轴转角。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,这种机构的轮轴、轮形线及进气持续角均不变，高速时可以加大进气迟闭角，但却会使气门叠开角相应减小，这是它的缺点。2.2.2进气门和排气门双可变正时系统 进气门和排气门双可变正时系统如图6-1-5所示，这种结构属于进气门和排气门轮轴配气相位可变结构，进气门可变相位在00-400之间调节，排气门可变相位在0-250之间调节。3.各大汽车公司的发动机可变气门控制系统3.1本田(VTEC; i-VTEC)可变气门控制系统3.1.1本田VTEC可变气门控制系统本田VTEC分级可变
7、气门升程+分级可变气门正时系统。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,第一种:二轮和二摇臂的VTEC可变气门升程控制系统如图6-1-6和图6-1-7所示。第二种:凸轮和一摇臂的VTEC可变气门升程控制系统，如图6-1-8所示。3.1.2本田i-VTEC可变气门控制系统 本田i-VTEC:分级可变气门升程+连续可变气门正时(进、排气)系统。 i-VTEC技术将VTEC和VTC技术有效地结合，通过VTEC对气门升程、VTC，如图6-1-9所示，对气门贡叠(进气门和排气门同时开启的状态)进行周密的智能化控制，使大功率、低油耗、低排放这二个具有不同要求的特性都得到提高。,上一页,下一页
8、,返回,单元一 可变气门控制系统检修,3.2丰田(VVT-i; Dual VVT-i; VVTL-1; Valvematic)可变气门控制系统 3.2.1丰田VVT-i连续可变气门正时(进气门)系统 丰田V V T-i连续可变气门正时系统，如图6-1-10所示，由传感器、ECU和轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、空气流量计或进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等将反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液
9、压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器的不同油道上。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,VVT-i系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式控制器;另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式控制器。 1)叶片式VVT-i控制器 叶片式控制器，如图6-1-11所示，由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相祸合的叶轮组成，来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上，导致VVT-i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。 2)螺旋槽式VVT-i控制器 螺旋槽式控制器，如图6-1-12所示。,上一页,下一页,返回
10、,单元一 可变气门控制系统检修,包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧时，迫使活塞右移，由于活塞上的螺旋形花键的作用，进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的右侧时，迫使活塞左移，就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时时，凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡，活塞停止移动。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,3.2.2丰田dual VVT-i连续
11、可变配气正时(进、排气门分别独立控制)系统 丰田dual V VT-i，如图6-1-13所示，由传感器、电控单元、液压控制阀和控制器等部分组成。3.2.3丰田V V TL-i分级可变气门升程和连续可变配气正时系统 丰田V VTL-i分级可变气门升程和连续可变配气门，时系统结构，如图6-1-14所示。 3.2.4丰田Valvematic连续可变气门升程和连续可变配气正时系统 目前丰田已开发出新的可变气门技术，该新型可变气门机构被命名为“Valvematic ，,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,如图6-1-15所示，这是一个在现有VVT-i发动机基础上增加了一个可以连续改变进气
12、阀气门升程的机构，Valvematic系统结构如图6-1-16所示。3.3奥迪VVT-i可变配气正时系统奥迪VVT-i可变配气门，时系统结构和原理，如图6-1-17和图6-1-18所示。3.4保时捷Variocam可变气门正时系统 VarioCam Plus可变气门控制系统在发动机中、低转速运转时，利用降低气门升程、提前开启气门等方式，达到降低燃油消耗和排放的目的;高转速运转时，则可增加气门升程，以确保输出最大的动力。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,3.4.1 Variocam可变气门正时系统结构(如图6-1-19所示) 与本田VTEC不同的是，保时捷Variocam技术
13、取消了摇臂，采用了现在广泛应用的液压挺柱，凸轮轴通过液压挺柱直接驱动气门。与传统的液压挺柱不同的是，保时捷Variocam的液压挺柱分为内挺柱和外挺柱，其中内外挺柱通过液压控制活塞实现分离或同步接合。 可变气门行程控制系统的每个进气门分别由两组凸轮控制，一组是高速凸轮，一组是低速凸轮。图6-1-19中圆框内就是可变气门行程的控制机构。 3.4.2 Variocam可变气门正时系统工作原理(如图6-1-20所示),上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,当发动机低转速时，液压挺柱上端的控制活塞停留在内挺柱内，其内、外挺柱分离，由低速(低角度)凸轮驱动内挺柱向下运动，气门升程较小。 当
14、发动机高速运转时，液压将柱塞推入外挺柱的孔中，把内、外挺柱连接起来，高速(高角度)凸轮驱动整个液压挺柱，使得气门获得最大的升程。3.5宝马电子气门控制系统 宝马电子气门控制系统如图6-1-21所示，其是VANOS可变凸轮轴控制系统(又称可变配气正时控制系统)和气门升程调节系统的总称。它以这种组合的方式控制进气门的开启时刻、关闭时刻和开启升程。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,3.5.1宝马、ANOS可变配气正时系统 宝马VANOS可变配气正时系统是由车辆发动机管理系统操纵的液压和机械相结合的凸轮轴控制系统，该系统可调整进气凸轮轴与曲轴的相对位置。双VANOS可变配气正时系统
15、则增加了对进、排气凸轮轴的调整机构。 当发动机转速较低时，系统将进气门开启以提高发动机怠速的平稳性;发动机处于中等转速时，进气门提前开启以增大扭矩并允许废气在燃烧室中进行再循环，从而减少耗油量和废气排放;发动机转速很高时，进气门将延迟开启，使发动机发挥出最大功率。 (1)宝马VANOS可变配气正时系统结构如图6-1-22所示。,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,(2)宝马VANOS可变配气正时系统工作过程如图6-1-23所示。3.5.2宝马可变气门升程系统(1)宝马可变气门升程系统结构，如图6-1-24所示。 (2)宝马可变气门升程系统工作原理如图6-1-25所示。 宝马的可
16、变气门升程系统是由电动机驱动的，电动机通过蜗杆传动齿轮，由齿轮上的偏心轮带动控制摇臂运动来改变控制摇臂的控制角，然后在凸轮轴的驱动下由气门摇臂驱动气门运动。所以通过改变控制摇臂的角度就可以改变气门的行程。 (3)宝马可变气门升程系统特点。 由于可变气门升程系统是通过电动机控,上一页,下一页,返回,单元一 可变气门控制系统检修,制的，所以其可以在一定区域内做无段级调节气门开度，这样人们驾驶起汽车来就会毫无唐突感，舒适性更强，配气机构在各转速下的适应性也更强，能最大限度地提高发动机充气效率。 为了保证可变气门升程系统精确定量和等值分配空气，气缸盖的装配精度应非常高，故轴承支座和下部轴承(偏心轴与进
17、气凸轮轴)应只有极小的公差。当轴承支座或下部轴承损期、时，则只能将其与气缸盖整个更换。,上一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,1.谐波进气增压控制系统(aces)1.1进气惯性增压原理 在发动机工作时，增大发动机的进气量(即提高充气效率)可以改善发动机的动力性能。在发动机的进气行程中，气体高速流向进气门，如果此时突然关闭进气门，则进气门附近的气体流动会突然停止，但由于惯性作用，进气管仍在进气，于是进气门附近的气体被压缩，使得压力上升;当气体的惯性作用结束后，被压缩的气体开始膨胀，并向着与进气气流相反的方向流动，压力下降，膨胀气体传到进气管口时被反射回来，形成压力波。如果这一脉动压力波与进
18、气门的开/闭相匀_配合，使反射的压力波集中于要打开的进气门旁，则当进气门打开时，就会形成增压进气的效果，从而提高发动机的充气效率和功率。,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,谐波进气增压控制系统的工作原理如图6-2-1所示，其在进气管的中部增设了进气控制阀和大容量进气室，当发动机转速较低时，同一气缸的进气门关闭与开启的时间间隔较长，此时进气控制阀关闭，使进气管内压力波的传递距离为进气门至空气滤清器的距离，这一距离较长，压力波反射回进气门附近所需的时间也较长;当发动机高速运转时，进气控制阀开启，由于大容量进气室的影响，使进气管内压力波的传递距离缩短为进气门到进气室之间的距离，与同一气缸的
19、进气门关闭与开启的时间间隔较短相适应，从而使发动机在高速运转时得到较好的进气增压效果。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,1.2谐波进气增压的功能 在发动机工作时，进气门从关闭到下一次开启的时间间隔取决于发动机的转速;进气管内的压力波反射回进气门处所击的时间，取决于压力波传播路线的长度。当进气管较长时，压力波传播的距离长，则发动机的低速性能较好;当进气管较短时，压力波传播的距离短，则发动机的高速性能较好。谐波进气增压控制系统的功能就是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率、改善发动机的性能。1.3谐波进气增压的组成 谐波进气增压控制系统的组成如图6
20、-2-2所示。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,ECU可根据发动机的转速信号控制真空电磁阀的开启与关闭，当发动机高速运转时，真空电磁阀开启，真空罐内的真空进入真空驱动器的膜片气室，真空驱动器驱动进气控制阀开启，大容量空气室的加入缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区得到了较好的气体动力增压效果;当发动机低速运转时，真空电磁阀关闭，进气增压阀关闭，真空罐内的真空不能进入真空驱动器的膜片气室，进气控制阀处于关闭状态，此时进气管长)变长、压力波波长大，适应低速区气体动力增压。1.4谐波进气增压控制系统工作电路 谐波进气增压控制系统电路如图6-2-3所示。主继电器触点闭合后，通过
21、端子3给真空电磁阀供电，ECU通过ACIS端子控制真空电磁阀的搭铁回路。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,1.5谐波进气增压控制系统的检测1.5.1检查谐波进气增压控制系统的工作情况 利用二通接头将真空表接入进气控制阀的真空管路中，起动发动机，发动机怠速运转时真空表应无指示;迅速将节气门完全打开，真空表指针应在53.3 kPa的位置摆动，并且真空驱动器的拉杆应仲出，说明谐波进气增压控制系统工作正常。否则，应检查真空管路，若真空管路无破裂、漏气现象，则应检查真空驱动器、真空罐及真空电磁阀是否i1常。1.5.2检查真空驱动器 向真空驱动器的真空接口施加53.3 kPa的真空压力
22、，真空驱动器的拉杆应移动;持续施加1 min后，拉杆应无回位动作。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,如不符合上述要求，可旋动调整螺钊一进行调整，若调整无效，说明真空驱动器损坏，应予以更换。1.5.3检查真空罐 如图6-2-4所示，用嘴或工具向真空罐内吹气，空气应能由A口通向B口，但不能由B口通向A口;用乎指按住B口，施加53.3 kPa的真空，1 min内真空度应无变化。如不符合上述要求，应更换真空罐。1.5.4检查真空电磁阀 (1)检查真空电磁阀线圈有无短路或断路现象 断开点火开关，拔下真空电磁阀插接器，用万用表测量真空电磁阀插孔中两端了间的电阻，20时电阻值应为38.5
23、-44.5 S2，同时两端了与阀壳不应导通，否则应更换真空电磁阀。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,(2)检查真空电磁阀的工作情况 当真空电磁阀未通电时，空气应能从通道E(接真空电动机)进入，从空气滤清器中排出如图6-2-5(a)所示;当给真空电磁阀两端了施加12V电压后，空气应能从通道E进入，从F口(接真空罐)排出，如图6-2-5(b)所示。若不符合上述要求，则应更换真空电磁阀。2.机械增压控制系统机械增压控制系统如图6-2-6所示。 泪械增压是指针对自然进气引擎在高转速区域会出现进气效率低落的问题，从最基本的关键点着乎，也就是想办法提升进气歧管内的空气压力，以克服气门干
24、涉阻力，虽然进气歧管、气门、凸轮轴的尺寸不变。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,3.废气涡轮增压控制系统3.1废气涡轮增压控制系统的作用 根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力及提高发动机动力性和经济性的目的。3.2废气涡轮增压控制系统的组成 废气涡轮增压控制系统的组成如图6-2-7所示。废气涡轮增压器在传统增压器上增加了电子控制装置，其主要由电子控制器(ECU)、进气压力传感器、控制阀和涡轮增压系统组成。3.3废气涡轮增压控制系统的工作过程 废气涡轮增压控制系统的工作过程如图6-2-7所示。,上一页,下一页,返回,单元二 进气增压控制系统检修,3
25、.3.1当ECU检测到进气压力低于某一规定值时，受ECU控制的释压电磁阀(如图6-2-8所示)接地回路断开，释压电磁阀关闭，此时由涡轮增压器出日引入的进气压力经释压电磁阀进入驱动气室，以克服气室弹簧的弹力推动切换阀，并将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通道关闭，这样增压器工作，进气增压。 3.3.2当ECU检测到进气压力高于某一规定值时，受ECU控制的释压电磁阀接地回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动气室的压力空气被切断，驱动气室在弹簧力的作用下驱动切换阀，使排气从排气旁通道排出，增压器停止工作，进气压力下降。直到进气压力降到规定值时，ECU又驱动增压器工作，进气增压。,上一页,返回,图
26、6-1-1,返回,图 6-1-2,返回,图 6-1-3,返回,图 6-1-4,返回,图 6-1-5,返回,图 6-1-6,返回,图 6-1-7,返回,图 6-1-8,返回,图 6-1-9,返回,图 6-1-10,返回,图 6-1-11,返回,图 6-1-12,返回,图 6-1-13,返回,图 6-1-14,返回,图 6-1-15,返回,图 6-1-16,返回,图 6-1-17,返回,图 6-1-18,返回,图 6-1-19,返回,图 6-1-20,返回,图 6-1-21,返回,图 6-1-22,返回,图 6-1-23,返回,图 6-1-24,返回,图 6-1-25,返回,图 6-2-1,返回,图 6-2-2,返回,图 6-2-3,返回,图 6-2-4,返回,图 6-2-5,返回,图 6-2-6,返回,图 6-2-7,返回,图 6-2-8,返回,
