《发动机可变配气系统检修》学习手册
2学习任务四：配气机构的检修——工作页
学习任务四配气机构的检修学习目标：1、能叙述配气机构的功用、组成及各零件的安装位置、损坏原因和检测项目；2、知道配气相位的概念及其对发动机性能的影响；能叙述可变配气相位系统的功用及基本工作原理；3、能按照技术要求拆装配气机构各零件；4、能按照技术要求对配气机构各零件进行检测并根据检测结果制订修复计划；5、能检查与调整气门间隙。
建议学时：18学时工作情境描述：一位客户反映汽车动力不足，燃油消耗量增加。
经检测发动机的气缸压缩压力低于技术要求，往燃烧室内加入少许发动机机油进行湿气缸压缩压力测试，发现气缸压缩压力值基本无变化，初步诊断气门密封不严们需要对配气机构进行解体检查。
学习活动学习活动1、配气机构总体构造认知学习活动2、气门传动组检修学习活动3、气门组检修学习活动4、配气相位与可变配气相位系统学习活动1配气机构总体构造认知学习目标1、能够分析配气机构的功用、类型与工作原理；2、能够在台架上指出配气机构各零部件；3、能学会使用各类教学资料，树立团队学习意识；建议学时：1学时学习准备：PPT课件、维修手册、车辆、发动机台架、世达工具、参考资料书籍、网络教学资源；一、配气机构的功用按照发动机每个气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开启和关闭，使(汽油机)或(柴油机)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
另外，当进、排气门关闭时，保证气缸密封。
二、配气机构的类型1、按气门数分：和；2、按凸轮轴布置位置分为：、和；3、按气门驱动方式分为：和；4、按凸轮轴传动方式分为：、和。
三、配气机构的组成配气机构由和两部分组成，填写下图中的零件名称。
学习活动2气门传动组检修学习目标：1、能够叙述气门传动组的作用、组成；2、能叙述凸轮轴的结构与工作原理；3、能叙述挺柱、摇臂的构造与工作原理；4、能独立完成凸轮轴、液压挺柱、正时齿形带、正时链条的检修；5、能独立完成凸轮轴拆装；6、能独立完成正时带更换；建议学时：6学时学习准备：1、常用工具：世达工具、扭力扳手、一字起等；2、专用工具：游标卡尺、外径千分尺、百分表组件、卡簧钳；3、设备：车辆或发动机试验台、多媒体教学设备、张贴板、正时齿形带一根；4、资料：维修手册、工作页、考单、安全操作规程、教学课件、软件、张贴纸、视频教学资料、网络教学资源。
项目八 可变进气系统的故障诊断与检修
一、概述
二、工作原理
三、进气系统的检修
(一)、空气滤清器
(二)、空气流量传感器
案例一：一辆豪华型5气门发动机捷达王轿车，发动机怠速时抖动，急加速时“回火”。
案例二：一辆2003款丰田威驰轿车，配备手动变速器。该车在行驶过程中有时加速不良，同时发动机故障指示灯点亮。用解码仪进行检测，输出故障码“PO120”,其含义为“节气门位置传感器电路故障”。
最后，检测端子VTA与E之间的电阻，发现当节气门开度变化时，其电阻值时有时无，说明节气门位置传感器VTA端子的触头有接触不良的现象，当VTA端子接触不良时，会导致ECU接受的信号时有时无，从而表现为汽车有时加速不良。
为了准确诊断故障，连接好传感器接头，打开点火开关，测量传感器的电压。经检测，端子VTA与E之间的电压也是时有时无，这进一步验证了节气门位置传感器有故障。
汽车发动机电控系统故障诊断与检修的电子教案
课题
项目八可变进气系统的故障诊断与检修
课时
4
授课时间
教学
目标
掌握可变进气系统的特性以及检测方法。
教材
分析
重点
发动机可变进气系以及流程。
课型
新授课
教学过程
讲授新课
一、概述
可变气门正时系统是一种改变气门开启时间或开启大小的电控系统，通过在不同转速下为车辆匹配更合理的气门开启或关闭时刻，来增强车辆扭矩输出的均衡性，提高发动机功率并降低车辆的油耗。
案例一：一辆豪华型5气门发动机捷达王轿车，发动机怠速时抖动，急加速时“回火”。
故障诊断与排除：首先检查空气滤清器，没有发现堵塞现象。更换燃油滤清器并清洗4只喷油器后试车，故障现象仍然存在。检查燃油压力，怠速与加速时均正常。出现这种故障多是混合气浓度过稀所致。检查进气系统首先无漏气现象。拆下空气流量计插头试车，发现故障现象大有好转。检查空气流量计各端子间电阻均正常。观察其电阻，工作情况良好，但发现电阻上有积尘，清洗后试车，故障排除。
可变配气相位的检修
学习单元 3.4 可变气门正时和升程控制装置故障检修
学 习 导 航 1 2 3 4 5 6 7
任务载体 学习要求 理论知识 实践技能 案例分析
学习小结
自主学习
学习单元 3.4 可变气门正时和升程控制装置故障检修
任 务 载 体 本田ACCORD轿车，发动机型号为F22B1 压力开关 和电磁阀 位置
1、正时板 2、中间摇臂 3、次摇臂 4、同步活塞B 5、同步活塞A 6、正时活塞 7、进气门 8、主摇臂 9、凸轮轴
学习单元 3.4 可变气门正时和升程控制装置故障检修 3.4.3结构组成
主凸轮 中间凸轮
次凸轮 VTEC机构中的凸轮有三个， 它们的线型不相同；高速凸 轮位于中央叫做中间凸轮， 它的升程最大；另两个低速 中间摇臂 次摇臂 主摇臂
3.4.6检修
步骤2：分析故障点
线路
线路
学习单元 3.4 可变气门正时和升程控制装置故障检修
3.4.6 检修
3.4.3结构组成
VTEC控制系统由传感器、控制单元和 执行器组成。
传感器 ECM 执行器
转速信号 发动机负荷 车速信号 水温信号 VTEC压力开关 ………
VTEC电磁阀
学习单元 3.4 可变气门正时和升程控制装置故障检修
3.4.3 原理
在发动机运转过程中各传感器不断地向ECM输入转速、 负荷、车速以及水温信号，由ECM判断何时能改变气 门正时和升程。当转换条件符合后， ECM操纵VTEC 电磁阀打开油路，使从机油泵输出的压力油推动同步 活塞把三个摇臂连锁起来，实行 VTEC 气门正时和升 程变动，以改变进气量，增加发动机功率。如果转换 条件不符合，ECM将VTEC电磁阀断电，切断油路， 不实行VTEC控制。
《汽车发动机检修》学习任务四-项目2.排气系统维护
学习任务四进排气系统及净化装置检修项目2.排气系统维护业精于勤，荒于嬉，行成于思，毁于随。
目录1.项目说明2.技术要求与标准3.设备器材4.作业准备5.操作步骤1.项目说明随着世界对保护生态环境的日趋重视，由汽车所造成的环境污染，越来越引起人们的普遍关注，各国的废气排放标准也更加严格，这导致汽车在制造和使用过程中更加关注废气排放标准。
因此，排气系统工作的好坏不仅直接影响着发动机的工作状况，而且还关系到废气排入的好坏。
因此我们要定期对发动机进气系统进行维护保养。
2.技术要求与标准（1）一个学员能在45分钟内完成此项目。
（2）技术标准按汽车使用手册要求和汽车维护标准对排气系统进行维护保养。
3.设备器材（1）TU5/JP4发动机汽车一辆；（2）空气滤芯；（3）常用工具一套；（4）棉纱等。
4.作业准备（1）汽车准备（2）工具准备（3）仪器准备（4）记录单准备5.操作步骤（1）曲轴箱通风装置的维护要定期检查曲轴箱通风装置的连接软管是否老化或产生裂纹，否则，应在紧固连接处更换软管。
二级维护时要使用们煤油彻底清洗PCV阀及油气分离器或更换滤芯，确保发动机通风顺畅，工作正常。
①强制式曲轴箱通风系统检查a.从强制式曲轴箱通风阀(PCV阀)上拆下通气软管如图所示。
b. 起动发动机，怠速运转。
c. 将手指压在曲轴箱通风阀开口，感觉确认进气歧管真空度(手指是是否受到吸引作用) 如图所示。
e. 如果未感觉到真空时，则清洁或更换曲轴箱通风阀。
②强制式曲轴箱通风阀 (PCV阀)的检查a.如图所示(从摇臂盖安装侧)的位置插入细棒到PCV 阀，前后移动细棒以检查柱塞的移动状况。
b. b. 如果柱塞未移动，则表示PCV有阻塞，须清洁或更换 PCV阀。
(2) 三元催化器的维护①三元催化转换器的外观检查②三元催化转换器的测试。
测试三元催化转换器进气口和出气口的温度。
正常情况下转换器出气口应该至少比进气口温度高30～100 ℃，否则表明该转换器工作不良，应进行更换或修理。
汽车发动机机械系统检修 配气机构检修 教学PPT课件
气门驱动组检修
气门弹簧的常见损伤 有： 弯曲变形、弹力 减弱、擦伤、端面不平、 裂纹和折断等。
第 10 页 勤学苦练，敢为人先
气门组检修
作业准备 （1） 技术要求与标准
① 用线性检验法检验气门的密闭性 时，检查气门上所画线条，若线条全 部切断，表示密封良好，若线条未全 部切断，表示密封不良。
② 用气压检验法检验气门的密闭性 时，需用橡皮球向储气筒内打入 58.8kPa~68.6kPa的空气，检查储气 筒内气压值，若30秒内气压值降低不 大于20%，则说明气门密封性良好。
气门导管检修
气门导管的检修
（1) 检查气门导管衬套油膜间隙。 ① 用千分尺测量气门导管衬套的内径。衬套内径为5.510~5.530mm。 ② 用导管衬套内径测量值减去气门杆直径测量值即为气门导管油膜间隙。
如果间隙大于最大值，则更换气门和导管衬套。
（2) 装配气门导管衬套。
（3) 气门导管衬套的铰削。 气门导管衬套装配后，用5.5mm锋利铰刀铰削气门导管衬套，以使导管衬套与气
二、 气门组常见的损伤 （1） 气门常见的损伤。 （2） 气门座常见的损伤。 （3） 气门导管常见的损伤。 （4） 气门弹簧常见的损伤。
五、 气门组的检修 (1) 气门检修。 (2) 气门导管的检修。 (3) 气门座的检修。 (4) 气门弹簧的检修。
三、 气门座的研磨方法 手工研磨和机动研磨。
气门组检修
原因三
气门传动组检修
气门传动组常见的损伤
气门驱动组检修
发动机长期放置不用，使液压挺柱被过 分压缩，重新起动后没有得到足够的机油 补充而使空气进入，产生气门脚响。
第 28 页 勤学苦练，敢为人先
气门组检修
原因四
配气机构拆装的维修实训指导书
发动机构造与维修实训指导手册五、配气机构拆装的维修实训指导书中南XXX学校汽车运用与发动机教研室配气机构的拆装安全生产注意事项一、个人安全（一）眼睛的防护在汽车维修企业中，眼睛经常会受到各种伤害，如飞来的物体、腐蚀性的化学飞溅物、有毒的气体或烟雾等，但这些伤害几乎都是可以防护的。
常见的保护眼睛的装备是护目镜和面罩。
护目镜可以防护各种对眼睛的伤害，如飞来物体或飞溅的液体。
在下列情况下，应考虑佩戴护目镜：进行金属切削加工、用錾子或冲子铲剔、使用压缩空气、使用清洗剂等。
面罩不仅能够保护眼睛，还能保护整个面部。
如果进行电弧焊或气焊，要使用带有色镜片的护目镜或深色镜片的特殊面罩，以防止有害光线或过强的光线伤害眼睛。
注意：在摘下护目镜时，要闭上眼睛，防止粘在护目镜外的金属颗粒掉进眼睛里。
（二）听觉的保护汽车修理厂是个噪声很大的场所，各种设备如冲击扳手、空气压缩机、砂轮机、发动机等的噪声都很大。
短时的高噪声会造成暂时性听力丧失，但持续的较低噪声则更有害。
常见的听力保护装备有耳罩和耳塞，噪声极高时可同时佩戴。
一般在钣金车间必须佩戴耳罩或耳塞。
（三）手的保护手是身体经常受伤的部位之一，保护手要从两方面着手：一是不要把手伸到危险区域，如发动机前部转动的传动带区域、发动机排气管道附近等。
二是必要时应戴上防护手套。
不同的场合需用不同的防护手套，金属加工用劳保安全手套，接触化学品用橡胶手套。
（四）衣服、头发及饰物宽松的衣服、长袖子、领带都容易卷进旋转的机器中，所以在修理厂中，首先一定要穿合体的工作服，最好是连体工作服，外套、工装裤也可以，这些工作服比平时衣着安全多了。
如果戴领带则要把它塞到衬衫里。
工作时不要戴手表或其他饰物，特别是金属饰物，在进行电气维修时可能会导人电流而烧伤皮肤，或导致电路短路而损坏电子元件或设备。
在工厂内要穿劳保鞋，可以保护脚面不被落下的重物砸伤，且劳保鞋的鞋底是防油、防滑的。
长发很容易被卷入运转的机器中，所以长发一定要扎起来，并戴上帽子。
汽车发动机电控系统检修课件 3.3可变配气机构的检修
三、相关知识
任务3.3 可变配气机构的检修
一、基础理论
配气机构的作用是按照发动机每一缸内所进行的工作循环以及发火次序的要求，适时开启和关闭各 气缸的进排气门，使新鲜充量及时进人，废气及时排出。
ECU根据发动机转速、曲轴位置、凸轮轴位置、发动机负荷和发动机温度等参数，对照存储器内不同工况下
的配气相位数据，来控制凸轮轴调节电磁阀。发动机怠速运转时，电磁阀无电流通过，控制管A打开，润滑油压力 会将链条张紧器压至功率调整位置（基本位置），如图3-15所示。当发动机转速超过1300r/min时，控制管B打开， 链条张紧器被向压至转矩调整状态，如图3-16所示，链条引导点改变了位置，此时进气凸轮轴可提前打开及关闭 气门。当发动机转速超过3700r/min时，又切换回功率调整状态。
配气相位是指进、排气门的实际开闭时刻，通常用相对于曲轴上下止点曲拐位置的曲轴转角来表示。
三、相关知识
任务3.3 可变配气机构的检修
1.配气相位对发动机性能的影响
在进、排气门开、闭的四个阶段中，进气门迟闭角和进、排气门重叠角对充气效率均有较大的影响。 (1)进气门迟闭角
设置进气门迟闭角的目的是利用进气气流过后充气现象来增加气缸循环充量。此外，合适的进气门迟闭角 还能获得良好的燃烧室扫气，降低高温零部件的热负荷，使发动机运行可靠。 (2)进气门重叠角和排气门重叠角
发动机电控系统识别
《汽车发动机电控系统检修》课程 项目三 进气不良故障检修 任务三 可变配气机构的检修
主讲人：XXX
No.10034
主要内容 Primary coverage
《发动机可变进气系统检修》教学课件(精)
学习单元4.2 发动机微机可变进气系统的检修
4.2.5可变进气系统的检修
1．可变进气转换电磁阀的检查 （1）检查电磁阀线圈的阻值，应符合规定。否则，更换电磁阀。 （2）在断电状态下，用压缩空气从电磁阀的通大气口处吹入，空气应不能通过； 用压缩空气从电磁阀的通真空口（通进气管口）处吹入，空气应从通膜片式转换阀 的接口处流出。否则，更换可变进气转换电磁阀。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理 》
学习单元4.2 发动机微机可变进气系统的检修
实 践 技 能
4.2.4可变进气系统的常见故障
4.2.5可变进气系统的检修
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理 》
学习单元4.2 发动机微机可变进气系统的检修
4.2.4可变进气系统的常见故障
当可变进气系统发生故障时，常会出现车辆动力不足、油耗升高等症状。 可变进气系统的常见故障如下： （1）电磁阀及控制电路故障 电磁阀可能会出现线圈断路、阀芯卡滞和通气口堵塞等故障。控制电路 则可能会出现断路、短路、接触不良和接触电阻过大等故障。 （2）膜片转换阀及真空管路故障 膜片转换阀可能出现的故障有膜片破裂、拉杆变形等。真空管路则可能 会出现泄漏和堵塞等故障。 （3）机械故障 可变进气系统可能的机械故障有：因积碳产生阀门关闭不严或不能开启 等。
•可变进气系统能够根据发动机的实际运行工况， 自动的改变进气管的长度和/或直径，以获得最 佳的充气效率和动力性。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理 》
学习单元4.2 发动机微机可变进气系统的检修
4.2.2可变进气系统的类型 1．进气管长度可变的进气系统
（1）进气管长度有级可变的系统 大众公司的1.8L ANQ发动机中有一个具有双进气道的进气歧管，它能够在长进气道和短进 气道之间进行切换。发动机在低转速时，空气经过长的进气道进入气缸，使气缸充气最佳， 且转矩增大。发动机在高转速时，空气流经短进气道，可提高效率。
《发动机怠速系统检修》学习手册
《发动机怠速系统检修》学习手册学习要求4.1.1怠速控制系统的作用怠速通常是指节气门关闭，加速踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并能保持最低转速的稳定运转工况。
在汽车使用过程中，怠速转速的高低直接影响燃油消耗和排放污染。
怠速转速过高，会增加燃油消耗量。
汽车在交通密度大的道路上运行时，约有30﹪的燃油消耗在怠速阶段，因此怠速转速应尽可能降低。
而怠速过低，又将会引起发动机运转不稳和有害排放物的增多。
此外，怠速转速过低，发动机冷机运转、开空调、电气负荷增大、自动变速器挂入档位时，动力转向时，容易导致发动机怠速运转不稳甚至熄火，在以上有一个或几个情况出现时，需及时调整发动机怠速转速。
发动机怠速时的负荷主要包括：——曲柄连杆机构和配气机构的内部摩擦；——辅助驱动装置（例如水泵、发电机）等。
因此，温度的变化、发动机的使用寿命（影响着摩擦损失）、以及使用条件（包括电器负荷、空调装置、自动变速器以及动力转向伺服机构的接入情况）等都会引起怠速转速的变化，使发动机运转不稳甚至导致发动机熄火现象。
怠速控制的目的：实现发动机启动后的快速暖机；在发动机整个使用寿命期间的各种怠速工况下，都能在目标转速下稳定运转，以实现良好的经济性、排放性能和运转性能。
怠速控制的实质：控制怠速时的空气吸入量，所以又将怠速控制系统称为怠速空气控制系统（Idle Air Control system，简称IAC）。
ECU根据发动机工作温度和负载，自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
4.1.2怠速控制系统的类型从理论上来说，对于怠速控制，有三种调整的可能性：1．混合气成分的调整通过改变混合气的成分虽然能对怠速进行一定程度的控制，但由于严格的排放控制法规和实际上有限的调节范围，使得混合气成分的调整这一办法难以实现。
2．点火提前角调整带有响应转速的点火提前控制系统，对于曲轴转速的降低能做出反应，通过增加点火提前角来提高转矩。
这种控制调整方法能够很快地改变曲轴转速。
汽车发动机维修-学生手册
汽车发动机维修学生手册汽车工程学院发动机教培室学习单元1 发动机认知与评价 (3)学习单元2 曲柄连杆机构检修 (11)学习单元3 配气机构检修 (23)学习单元4 润滑系统检修 (33)学习单元5 冷却系统检修 (39)学习单元1 发动机认知与评价一、学习单元导入某同学家乡在北京，参观了北京车展，车展看到了很多新型汽车，看到了大众一款迈腾轿车配置了FSI发动机，他不明白这是什么样的发动机，你对这样的发动机了解吗？你还知道什么样的发动机？二、预习任务作业单预习知识雏形看到马路上行驶的汽车，联想到汽车里必然要有能产生动力的机器，你认为能够产生动力的机器应该有哪些功能部件？三、学习任务1作业单学习任务1：发动机基本认知思考题1、汽车发动机有哪些常用术语？说出图中各序号所指零件名称和术语。
已知一个六缸发动机的曲轴回转半径为5cm，汽缸直径为80mm，试计算该发动机的排量。
思考题2、汽油发动机有哪几部分组成？用自己的语言描述每部分的作用。
图中标注属于哪个部分？思考题3、四冲程汽油发动机是怎样工作的？如果不考虑气门开闭状态，这四图分别可能表示哪几个过程？第一图第二图第三图第四图思考题4、分析下面的四冲程发动机工作原理示功图，回答问题。
进气行程(或压缩行程、做功行程、排气行程)是哪段曲线，从示功图上分析这个行程中的压力、温度、容积是怎样变化的？活塞和曲轴是如何运动的（可画图说明）？思考题5、从结构和工作原理上看，柴油发动机和汽油机相比，有什么不同之处？四、学习任务2作业单学习任务2：发动机的主要性能指标与特性思考题1、发动机的主要性能指标是什么？各自有哪些评价参数？思考题2、什么是发动机的速度特性和负荷特性？各自有什么作用？汽车在如图所示的路面上行驶，保持车速和变速器档位不变，发动机是在按什么特性工作？思考题3、试分析下面MAGOTAN发动机的特性曲线，比较它们的性能如何？五、单元测试题（一）选择题1．柴油机的压缩比一般（）汽油机的压缩比。
汽车发动机电控系统检修 第二版 课件 3.2可变进气系统的检修
以获得最佳的充气效率和动力性。
三、相关知识
任务3.2 可变进气系统的检修
二、可变进气系统的类型 1.进气管长度可变的进气系统 (1)进气管长度有级可变的进气系统
进气涡流，获得最大转矩；发动机高速运转时， 进气控制阀完全打开，进气歧管由细长管道转 换为短粗管道，有利于提高充气效率，以获得
图 3-19 大众发动机进气管长度有级可变的进气系统的工作原理图
a 低速工况
b 高速工况
较高的输出功率。
三、相关知识
任务3.2 可变进气系统的检修
二、可变进气系统的类型 1.进气管长度可变的进气系统
的性能。
三、相关知识
任务3.2 可变进气系统的检修
二、可变进气系统的类型 2.进气管直径可变的进气系统
(1)丰田双进气管可变进气系统
丰田公司的工作原理如图3-23所示。图中显示为一个缸的4个气门，两个进气门各配有一个进气管，其中 一个进气通道中装有进气转换阀。发动机在低速中、小负荷下工作时，转换阀关闭，只利用一个进气通路， 如图3-22a所示,此时进气流速提高，进气惯性大，可提高发动机转矩；当发动机在高速大负荷下工作时， 转换阀开启，进气通路为两条，如图3-22b所示，此时进气截面大大增加，进气阻力减小，气缸充量增加，
障识别为直接的电路故障，而不是范围性能;如果控制系统组成部件出现信号超
过规定值极限，但和实际工况逻辑分析不符，且系统不能精确地识别出是何原
因所导致，系统便会报出性能/范围类的故障码，这一点在维修电控单元系统时
会时有发生。
三、相关知识
汽车发动机电控系统检修课件学习单元5-2 发动机可变进气控制系统检修
学习单元5.2发动机可变进气控制系统检修 四、动力阀控制系统举例
2.丰田轿车动力阀控制系统
右图所示为丰田轿车采用的动力阀控制系统。每一个
气缸的2个进气门各配有一个进气歧管，其中的一个进气歧
管中安装有转换阀。发动机在低速、中小负荷工况下工作时，
ECU关闭转换阀，只利用一个进气歧管进行充气，此时进气
《汽车发动机电控系统检修》
学习单元5.2发动机可变进气控制系统检修
理论知识
PART 03
《汽车发动机电控系统检修》
学习单元5.2发动机可变进气控制系统检修 一、发动机可变进气控制系统的分类
发动机的充气效率和燃烧速度对其性能影响很大，为 改善发动机的性能，现代发动机上采用了发动机可变进气 控制系统。发动机可变进气控制系统主要包括两种类型： 谐波增压控制系统和动力阀控制系统。
旋转式调整机构由可旋转的内腔件和固定的外腔件组成，如图所示。通过旋转内腔件可以连续地调整 进气歧管长度。
(a)进气歧管长度较短
(b)进气歧管长度较长
《汽车发动机电控系统检修》
学习单元5.2发动机可变进气控制系统检修 五、无级可变进气谐波增压控制系统
伸缩式调整机构通过齿轮驱动齿条装置带动进 气管伸缩，以达到连续改变进气歧管长度的目的，如 图所示。
《汽车发动机电控系统检修》
学习单元5.2发动机可变进气控制 系统检修
目录
CATALOG
情境导入
学习目标
理论知识
实践技能
情境分析
学习小结
《汽车发动机电控系统检修》
学习单元5.2发动机可变进气控制系统检修
PART 01
情境导入
《汽车发动机电控系统检修》
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《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册《发动机可变配气系统检修》学习手册知识要求《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册4.3.1发动机可变配气系统的作用发动机可变配气系统就是由发动机电脑根据发动机运行工况的变化调整配气相位，以适应发动机运行的需要。
1.配气相位的作用为了使发动机进气充分和排气干净，进、排气门都应提前开启和延迟关闭。
用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。
配气相位可以用如图4-3-1所示的配气相位图来表示。
图4-3-1 配气相位图进气提前角：进气提前角是为了减小进气门打开时的进气阻力。
进气提前角偏小，在进气行程开始时进气门开度偏小，进气阻力大，进气量小。
反之，进气提前角偏大，由于进气门打开时，气缸内废气压力较大，会致使废气倒流回进气管，使得进气量减小。
进气提前角一般为10°～30°。
进气迟后角：进气迟后角是为了利用进气末的气流惯性进气。
进气迟后角偏小，不能充分利用进气气流惯性进气，使得进气量减小。
反之，进气迟后角偏大，会将进入气缸内的气体压回进气管，使得进气量减小。
进气迟后角一般为40°～80°。
配气相位中进气迟后角对发动机的性能影响最大。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册排气提前角：排气提前角是为了利用做功行程末气缸内的压力排出废气，减小排气行程所消耗的功率。
排气提前角偏小，会导致缸内废气残余量过多，排气阻力增大。
反之，排气提前角偏大，将减小发动机的输出功率。
排气提前角一般为40°～80°。
排气迟后角：排气迟后角是为了利用排气行程末的废气气流惯性排气。
排气迟后角偏小，不能充分利用废气气流惯性排气，使得缸内废气残余量过多。
反之，排气迟后角偏大，会将废气重新吸回气缸。
进气迟后角一般为10°～30°。
气门叠开角：由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进、排气门同时开启的现象，称为气门叠开。
同时开启的角度，即进气门提前角与排气门迟后角之和，称为气门叠开角。
适当的气门叠开角可以利用进气流惯性和排气流惯性将废气扫出，但是气门叠开角不合适将会出现废气倒流回进气管和进气随废气排出的问题。
2.发动机工况对配气相位的要求发动机不同转速和负荷对配气相位的要求不同。
为了获得高速大功率，要求进、排气门开启角度大，气门升程大，特别是进气迟后角要大，以充分利用气流惯性进气。
为了获得低速大转矩，进气迟后角要小，以防止低速倒流。
为了获得中小负荷良好的经济性，气门重叠角要小。
在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，气门叠加角也是固定不变的，是根据试验而取得的最佳配气定时，只能满足发动机单一特定工况的需要。
只有采用可变配气技术，根据发动机运行工况的变化调整配气相位，才能提高发动机在各种工况下运行的性能。
3.发动机可变配气系统的作用发动机可变配气系统根据发动机运行工况调整配气相位，充分利用进气惯性和排气惯性使进气充分，排气干净，增大了进气量。
发动机可变配气系统通过调整进气门提前角和延迟角调整进气量，以取消节气门或与节气门配合使用来控制发动机负荷，减小了节流损失，改善了发动机部分负荷的经济性。
发动机可变配气系统可以通过调整配气相位降低有害排放物。
在大负荷工况时，通过对气门重叠角的控制，增加气缸内残余废气量，降低燃烧温度，以降低NO X排放量。
该过程称为机内EGR。
合理控制进气提前角和排气延迟角，组织好气流，实现扫气，有利于新鲜工质与激冷层的气体混合，降低碳氢化合物排放量。
4.3.2 发动机可变配气系统的类型《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册发动机可变配气系统按照控制方式不同可分为可变气门正时、可变气门升程和可变气门正时及升程。
按照驱动方式不同可分为电控式和电控液压式，目前广泛采用的是电控液压式。
按照配气相位变化的连续性不同可分为连续可变配气相位和不连续可变配气相位。
按照配气相位调整的凸轮轴不同可分为进气可变配气相位和进、排气双可变配气相位。
按照配气相位调整的部件不同可分为凸轮轴调整式和摇臂调整式两种，其中凸轮轴控制式又分为可变凸轮轴角度式和凸轮轴轴向可移式。
可变凸轮轴角度式可以使凸轮轴旋转一定的角度来适应发动机的转速，它要求至少装一根进气凸轮轴和一根排气凸轮轴。
4.3.3丰田可变气门正时（VVT-i）系统1.丰田可变气门正时（VVT-i）系统的组成丰田可变气门正时（VVT-i）系统采用电控液压式驱动进气凸轮轴旋转来调整进气正时，凸轮轴转角调整范围大约在73°曲轴转角。
丰田可变气门正时（VVT-i）系统的组成如图4-3-2所示，主要包括VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等。
图4-3-2 丰田可变气门正时（VVT-i）系统的组成（1）曲轴（凸轮轴）位置传感器发动机电脑根据曲轴（凸轮轴）位置传感器的信号判断发动机转速、凸轮轴的位《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册置、转动量及转动方向。
（2）凸轮轴正时机油控制阀凸轮轴正时机油控制阀的结构如图4-3-3所示，凸轮轴正时机油控制阀的作用是接收发动机电脑的控制指令，调整滑阀的位置，控制VVT-i控制器的油压，使VVT-i 控制器动作而驱动凸轮轴，改变配气相位。
当发动机停机时，进气门正时处于最大延迟角位置。
图4-3-3 凸轮轴正时机油控制阀的结构（3）VVT-i控制器该系统采用叶片式VVT-i控制器，其结构如图4-3-4所示，主要包括定时链条驱动的外壳、固定在凸轮轴上的叶片、锁销等。
叶片在油压的作用下沿圆周方向驱动凸轮轴转动，从而调整进气气门正时。
当发动机停机时，凸轮轴被调至最大延迟状态，以利于起动。
当发动机起动后油压尚未作用于VVT-i控制器时，锁销锁定VVT-i控制器的机械动作部件，以防止撞击而产生噪声。
图4-3-4 叶片式VVT-i控制器的结构《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册2.丰田可变气门正时（VVT-i）系统的工作原理丰田可变气门正时（VVT-i）系统的工作原理如图4-3-5所示，发动机电脑根据进气流量传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器和冷却液温度传感器信号计算出气门正时目标值，再根据曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号识别凸轮轴的实际正时位置，发动机电脑根据气门正时目标值和实际值的差值进行反馈控制，产生一占空比调制的输出指令，送给凸轮轴正时机油控制阀，凸轮轴正时机油控制阀改变其中滑阀的位置，调整VVT-i控制器中的油压，以改变凸轮轴的位置，实现进气正时的调整。
该系统的工作过程如表4-3-1所示。
图4-3-5 丰田可变气门正时（VVT-i）系统的工作原理表4-3-1 丰田可变气门正时（VVT-i）系统的工作过程凸轮轴正时机油控制阀信号的占空比大（﹥《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册4.3.4丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统1.丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统的组成丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统采用凸轮转换机构来改变进、排气门升程。
该系统的组成如图4-3-6所示，主要包括凸轮轴、摇臂组件、凸轮轴正时机油控制阀、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册图4-3-6 丰田可变气门正时（VVT-i）系统的组成（1）凸轮轴正时机油控制阀凸轮轴正时机油控制阀的结构如图4-3-7所示，凸轮轴正时机油控制阀的作用是接收发动机电脑的控制指令，调整滑阀的位置，控制凸轮转换机构高速侧的油压，以调整高速凸轮和低速凸轮，改变气门升程及正时。
图4-3-7 凸轮轴正时机油控制阀的结构（2）凸轮轴和摇臂凸轮轴和摇臂的结构如图4-3-8所示，每个气缸的进气门和排气门都是由一个高速凸轮和低速凸轮驱动，凸轮转换机构由摇臂构成。
当来自凸轮轴正时机油控制阀的机油通过摇臂的油孔作用于锁销时，锁销被推至垫块的下方，垫块被固定并与高速凸轮衍接；当锁销失去油压作用时，锁销在弹簧力的作用下退回，垫块处于自由状态，使高速凸轮失效。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册图4-3-8 凸轮轴和摇臂的结构2.丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统的工作原理丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统的工作原理和工作过程如表4-3-2所示。
发动机电脑根据传感器信号判断发动机工况，产生一占空比调制的输出指令，送给凸轮轴正时机油控制阀，凸轮轴正时机油控制阀改变其中滑阀的位置，调整凸轮轴转换机构中的油压，以进行高速凸轮和低速凸轮的转换，实现进气正时及升程的调整。
表4-3-2 丰田可变气门正时及升程（VVTL-i）系统的工作过程《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册4.3.5本田公司可变气门正时及升程系统本田公司在1989年推出了自行研制的“可变气门正时和气门升程电子控制系统”，英文全“Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System”，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。
本田的VTEC发动机一直是享有“可变气门发动机的代名词”之称，它不只是输出马力超强，它还具有低转速时尾气排放环保、低油耗的特点，而这样完全不同的特点在同一个发动机上面出现，就因为它在一支凸轮轴上有多种不同角度的凸轮。
1.本田公司的可变气门正时及升程系统的组成VTEC系统的组成如图4-3-9所示。
VTEC发动机的凸轮轴除具有原有的控制凸轮外，还设置有高速凸轮。
进气摇臂的结构如图4-3-10所示，摇臂分成三部分：主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂，发动机高速时使用中间摇臂，低速时使用主摇臂和辅助摇臂。
三根摇臂的内部装有由液压控制的正时活塞、同步活塞A和B以及阻挡活塞。
液压系统由ECM根据发动机的转速、负荷、温度和车速等参数进行控制。
《汽油发动机管理系统故障诊断与修理》—学习手册1-正时板；2-中间摇臂；3-次摇臂；4-同步活塞B;5-同步活塞A；6-正时活塞；7-进气门；8-主摇臂；9-凸轮轴图4-3-9 VTEC系统的组成1-同步活塞B;2-同步活塞A；3-弹簧；4-正时活塞；5-主摇臂；6-中间摇臂；7-次摇臂图4-3-10 进气摇臂的结构2.本田公司的可变气门正时及升程系统的工作原理VTEC系统的控制电路如图4-3-11所示。
发动机电脑根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号产生控制指令，VTEC电磁阀接收该指令而动作，控制进气摇臂中的油压，使活塞动作而实现单进气门和双进气门的切换。
VTEC电磁阀开启后，控制系统还可以通过VTEC压力开关反馈一信号给ECM，以监控系统是否工作正常。