可变配气正时与气门升程机构
可变配气相位与气门升程
凸轮轴和节气门的工作示意图
我们最熟悉的可变气门升程系统无疑 就是本田的i-vtec技术了，本田也是 最早将可变气门升程技术发扬光大的 厂商。本田的可变气门升程系统结构 和工作原理并不复杂，工程师利用第 三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似 复杂的气门升程变化。 当发动机达到一定转速时，系 统就会控制连杆将两个进气摇臂和那 个特殊摇臂连接为一体，此时三个摇 臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气 门升程也会随之加大，单位时间内的 进气量更大，从而发动机动力更强。 这种在一定转速后突然的动力爆发也 能够增加驾驶乐趣，缺点则是动力输 出不够线性。 而随后像奥迪，三菱和丰田等厂商也都研发出了自己的可变气门升程技术，它同样 是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。
谢谢！ 谢谢！
车辆3班
可变配气相位
我们知道，发动机转速越高，每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的绝对时 间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机需要尽可能长的吸气 和排气时间。显然，当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果 配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得 较大的峰值功率。 但在低转速工况下，过大的重叠 角则会使得废气过多的泻入进气 岐管，吸气量反而会下降，气缸 内气流也会紊乱，此时ECU也会 难以对空燃比进行精确的控制， 从而导致怠速不稳，低速扭矩偏 低。相反，如果配气机构只对低 转速工况优化，发动机的就无法 在高转速下达到较高的峰值功率。 所以传统的发动机都是一个折衷 方案，不可能在两种截然不同的 工况下都达到最优状态。
呼吸之道
可变配气相位与气门升程
参加过长跑比赛同学都知道，呼吸的快慢以及深浅对体能 发挥的影响——太急促或刻意的屏息都有可能增加疲劳感，使 奔跑欲望降低。所以，我们在长跑比赛时往往需要不断按照奔 跑步伐来调整呼吸频率，以便随时为身体提供充足的氧气。 对于汽车发动机而言，这个 道理同样适用。可变配气相位 与气门升程技术就是为了让发 动机能够根据不同的负载情况 的能够自由调整“呼吸”的时 间和深浅程度，从而提升动力 表现，使燃烧更有效率。
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2.2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22 VTEC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2.2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8.5万km，故障灯“CHECK ENGINE”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、排气门开启图1-2提前角、排气门迟后关闭角等。
如图1-1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。
可变气门正时和升程机构的结构和检修
速 时 要 有 较 大 的 气 门 叠 开 角 才 能 满 足 改 善 进 气 的 需 要 ， 而 在 为 三 类 ： 有 可 能 进 入 进 气 管 ， 从 而 减 少 进 气 。 发 动 机 不 同 运 转 工 况 间 ，其 代 表 性 结 构 是 本 田 ＶＴＥ （ 变 气 门 正 时 和 升 程 电 子 Ｃ 可 下 对 气 门 叠 开 （以 下 称 作 “气 门 正 时 ” 的 要 求 是 不 同 控 制 机 构 ）。 ） 的 ， 如 表 １ 所 示 。 为 了 尽 可 能 满 足 这 些 要 求 ， 现 代 车 用 汽 公 司 在 １ ９８年 后 生 产 的 排 量 ２Ｌ 以 上 的 新 型 汽 油 机 尤 其 ９
低温
／ 一
流流回进气侧，以减
少 燃 油 消 耗 ， 同 时 稳 定 怠 速 ，减 少快 怠 速
的波 动
经济性
，－ —
起 动 ／ 机 停
进气 门延迟开 启有助
于最 大 程 度 地 减 少进 气 流流 回 到进 气侧
改善起动性能
弹 簧 的 压 力 ， 各 活 塞 又 回 到 原 来 （ ｌ 中 图 “Ｂ ” 的 位 置 ， 三 个 摇 臂 又 分 开 ， 各 自 独 ）
配 气 正 时 上止 矗 延 正 点 大迟时 目的 较 大的 进 气 门 开 启延 作 用
三 、 本 田 ＶＴＥＣ （ 变 气 门 正 时 和 可 升 程 电子 控 制 机 构 ）的 结 构 和 工 作 原 理
图 １展 示 了 本 田 Ｖ Ｅ Ｔ Ｃ的 结 构 和 工 作 原 理 。
低至速 速 工况 、 大 负 荷中
高 速 、 大 负 荷 工况
自跳 ＿
二 提 以 改气 关 率 低至速况增 间 进善门 闭 加输 出扭 矩 时 前 充 气效 时 速中工
可变气门正时和升程机构结构和检修(上)
轮 １ １驱动 中摇 臂 ２ ，同步 带动 摇 臂
２ 、８驱动两十 进 气门 ７ 。由于 中凸轮 直径 大 ．使两 十进 气 门 ７都 开启 早 、
升程 太。
盟
当发 动 机 降 至某 一设 定 转 速 时． 摇臂 中括 塞处 机 油压力 消失 ， 由 于 活塞 ｌ ３右 侧 回位 弹簧 的压 力 ．各 括塞 又 回到 原来 （ ２中 圈 “ ” 的位置 ．三个 摇臂 又分 开 ， Ｂ） 各 自独立 转 动 。 ＶＥ Ｔ Ｃ机 构 是 由 电 子控 制 模 块 （ Ｃ ）通过 机 油控制 阀 １ ＥＵ ７来 控 制 的 。（ 续 ） 待
正 时和开 程的调 整 基率上 两级舳 ； 的。凸轮 １ ｏ和 １ ２一起分 别推 动摇 臂 ８和 ３ 凸 。
２固直径小 ， 摇臂 ３接触 时 间很短 ，因此 与 ２ ．第 二种 是 将 可变 机 构 置 于进 气 凸 轮 轴 轮 １ Ｏ 经摇 臂 ８ 接触 的一十进 ） 占 动轮上 ，其 代表 性结 构是 丰 田 ｖ Ｔ—ｉ智 能 实 际上 只有 与凸 轮 １ （ Ｌ ｖ （ 型 可变气 门正 时机 构 ） ； ３ ．第 三种 是 将 可 变 机 构 同时 置 于进 气 凸
下 止 点
向延迟 撼
延迟进气 门关 增加 发动
囤 １
配 气 相 位 囤
肌
择合适 ，就 不会有 废气 流＾进 气管 和新 鲜气 流随 同废 气排 出。一般来 说， 在较 低转 速 ｆ ０ ｏ转 ／ ） 发 ３０ 分 肋 动机上 还 是可 以令人 满意 的。
但 对 于 现 代 高 速 汽 油 机 （０ ０ ５Ｏ
闭 时同 ， 改 机 车出功 以 自 善克 气教率
最大延 迟正 低温 时较大 的
一种新型发动机可变配气相位与气门升程机构的设计
一
匐 似
种新型发动机可变配气相位 与气 门升程机构的设计
Ｄｅｓｉ ｇｎ ｏｆ ａ ｖａｒａｂｌ ｉ ｅ ｖａｌ ｖｅ ｐｈａｓ ａｎｄ ｖａｌ ｉｔｍ ｅｃｈａｎｉ ｅ ｖｅ ｌ ｆ ｓｍ ｏｒｎｅｗ ｆ ｅｎｇｉ ｏｄｅｌ ｎｅ ｍ
务Ｉ
种 类 型 。此 类 机 构 结 构 原 理 简 单 ，可 以保 持 原 发
匐 似
动 机 电 脑 （ ＣＵ）控 制 。 步 进 电 机 控 制 原 理 如 Ｅ 图 ３ 示 。 发 动 机 电 脑 主 要 根 据 转 速 、 负 荷 、 水 所
动 机 气 门 系统 不 变 ， 只用 一 套 额 外 的 机 构 来 改变 凸轮 轴 相 角 ， 对 原 机 改 动 较 小 ，便 于 采 用 ；其 缺
陈建 华
高 志贤
ＣＨＥＮ Ｊａｎ ｈ ａ． ｉ － ｕ ＧＡＯ ｉ ｉ ｎ Ｚｈ． ａ ｘ
（ 邯郸职业技术学 院，邯郸 ０ ６ ０ ） ５ ０ １
摘
要 ：本 文分 析了可变配气相位 技术的研究现状 ，提 出了一种新的发动机可变 配气相位与气门升程机 构的设计思路 ，能方便实现对进 、排 气门的配气相位及气 门升程的全范围控制 。
点是 不能 改变 气 门升 程和 气 门开 启持 续时 间 。 ２ ）变 换 凸轮 曲线的 可变 配 气相位 机 构 这 类 机 构 可 以提 供 两 种 以 上 凸轮 曲线 ，在 不 同 转 速 和 负 荷 下 采 用 不 同的 凸轮 曲线 驱 动 气 门 。 如本 田公 司 的 可变 配 气 相 位 与 气 门升 程 （ Ｅ ） ＶＴ Ｃ 机 构 ，就 能根 据 发 动 机 运 行 工 况 的 变 化 ，通 过 变 换 驱动 气 门 的 凸 轮 ，来 实 现 对 配 气 相 位 及 升 程 的控 制 。但 此 种 机 构 可 变 配 气 相 位 与可 变 气 门升 程 不 是连 续变 化 的 ， 而 只是 分 成 两 个 阶 段 ， 因此 ，还 是不能 满 足所 有 工况 变化 的需 要 。 ３ ）既 改变 凸轮 轴 相 角又 变换 凸轮 曲线 的 可变 配 气 相位 机构 丰 田公 司 的智 慧型 可变 气 门正 时 及 升 程 控 制 系统 （ ＶＶＴ —） 由两 部 分 组 成 。一 部 分 由ＶＶ ｉ Ｌｉ Ｔ—
可变气门正时
凸轮相位延迟后， 能够减少重叠量，从 而将EGR 量降至最低， 并稳定燃烧。该功能 还能够实现更低的怠 速点。 凸轮相位提前后， 能够增大重叠量，从 而使EGR 效率得以提 高。结果是，EGR 效 率提高能够降低泵送 损失，减少排放
控制重叠量，能够 优化入口惯量，从而 最大化输出性能。
1、VTC系统
合理选择配气正时，保证最好的充气效率，是改善发
动机性能极为重要的技术问题。
在进、排气门开闭的四个时期中，进气门迟闭角的改
变对充气效率影响最大。
加大进气门迟闭角，高转速时充气效率增加有利于最
大功率的提高，但对低速和中速性能则不利。
低了最大功率。
现有的VTEC（可变气门正时和气门升程电子控制）系统，能够
最新设计的VTC（可变正时控制）连续不断地控制气门正时
（凸轮相位）。i-VTEC 是VTEC 和VTC 系统的组合，它能够控 制气门升程、正时并连续不断地控制凸轮相位，以便优化低速、 中速和高速时的燃烧。该系统还能提高燃油经济性，并达到低 排放。
5段工作凸轮 1-凸轮轴 2、6-排气凸轮 3-主进气凸轮 4-中间进气凸轮 5-辅助进气凸轮
摇臂组件 1-正时活塞 2-正时活塞弹簧 3-同步活塞A 4-同步活塞B 5-辅助摇臂 6-中间摇臂 7-主摇臂
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 凸轮，较高的一个叫主凸轮， 较低的叫做次凸轮。与这三 个凸轮相对应的中间摇臂、 主摇臂和次摇臂，两个气门 分别安装在主、次摇臂上。 在三个摇臂内有一孔道，内 1-凸轮轴 装有正时活塞、A、B、同 2-主凸轮 步活塞、定位活塞，每个气 3-中间凸轮 4-辅助凸轮 缸的两个进气门上都安装有 5-主摇臂 6-中间摇臂 这样一套VTEC机构。
可变气门正时与升程控制系统
（4）共轨压力传感器
• 实时测定共轨管中的实际压力信号并反馈给ECU，由ECU对燃油调压 阀实施反馈控制，通过对供油量的增减来调节油压稳定在目标值
• 膜片上装有半导体型敏感元件，当高压燃油经压力室的小孔流向膜片 时，膜片形状发生改变，膜片涂层的电阻发生变化；
• 由系统压力引起膜片形状变化，促使电阻值改变，并产生电压变化， 向ECU发送电信号；
• 因此两个进气门均由 主摇臂驱动，即由低 速凸轮驱动，
• 升程都是7mm，以确 保中转速时转矩与功 率值。
3.第三段（高速）：
• 上、下油路都送入油压，上 油路之油压仍使主、副摇臂 结合为一体；下油略送人之 油压，使活塞Ｂ与活塞Ｃ移 动，
• 故中间摇臂与主摇臂及副摇 臂结合为一体，两支进气门 均由中间摇臂驱动，即由凸 轮高度最高的高速凸轮驱动， 两支进气门的举升都是 10mm，以确保高功率之输 出。
1.多气门分别投入工作
• 1）通过凸轮或摇臂控制气门在设定的工况下开或关； 2）在进气道上设置旋转阀门，根据设定工况打开或关闭 该气门的进气通道，这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。
• 进气效果：提高低速、中速、 高速时的转矩。
• 低、中速：空气经过较细的 进气岐管，由于进气流速快， 且进气脉动惯性增压的结果， 使较多的混合气进入气缸， 提高转矩输出；
3） 电控油压
4） 低速工作
• 主、副摇臂与中间摇臂分离，分别由主、副凸轮A、B以 不同的时间与升程驱动。
• 主进气门开度约9mm，副进气门则微开。
5）高速工作
• 因油压进入，正时活塞向右移，主、副与中间摇臂被同步 活塞A与B连接成一体动作；
• 3个摇臂均由中间凸轮C以高升程驱动。此时主副进气门开 度约为12mm。
第三章第四节 可变配气相位
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
23
三、雅阁F22B1 3.0L V6发动机VTEC
辅助进 气摇臂 中间进 气摇臂 进气门
凸轮轴 主进气 摇臂 排气门
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
24
1.低转速时VTEC的工作原理
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
25
2.高转速时VTEC的工作原理
可变气门正时、可变气门升程
汽车发动机构造与维修 第三章 配气机构构造与维修 1
本次课程任务
1.大众可变进气相位原理：2方面 2. VVT结构原理：2方面 3.VTEC功用及原理：2方面
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
2
当前在中国生产、采用可变气门技术的轿车
车型 花冠 皇冠 威姿 雅阁 奥德赛 飞度 CR-V 天籁 颐达 骐达 制造商 天津丰田 天津丰田 天津一汽 广本 广本 广本 东风本田 东风日产 东风日产 东风日产 供应商 电装 电装 电装 本田 本田 本田 本田 日立 日立 日立 车型 凯迪拉克CTS 凯迪拉克SRS 宝马3系 宝马5系 马自达6 御翔 宝来A4 奥迪A4 高尔夫Plus 帕萨特 途安 制造商 上海通用 上海通用 华晨宝马 华晨宝马 一汽 北京现代 一汽大众 一汽大众 一汽大众 上海大众 供应商 爱幸 爱幸 爱幸 爱幸 Melco 电装 Hilite Hilite Hilite Hilite
1.VTEC功用及原理：2方面 2.大众可变进气相位原理：2方面 3.丰田的VVTL-i结构原理：2方面 4.BMW的Valvetronic结构原理：2方面
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
配气机构主要零部件
配气机构主要零部件²一、配气机构的零件和组件²二、可变配气正时及气门升程机构（雅阁VTEC）²二、配气相位²三、气门间隙V ariable V alve Timing System可变气门正时系统，是能改变气门正时或升程，以适应不同转速下扭矩最佳化要求的配气机构。
普通的发动机的气门正时（即配气相位）及气门升程是固定不变的，即进气时进、排气门的重叠角是不变的。
但是，在高转速时，由于进气流速快，燃烧时间短，希望进气门早开，气门重叠角大一些，才能保证进人足够的混合气；而在低速运转时，如果气门重叠角大，混合气又容易从排气门漏出，影响发动机的动力性能和经济性能。
所以，普通发动机难以保证发动机在高速和低速都能得到最佳的性能。
为此，人们开发了可变气门正时系统，大致分为两种方式：①德国宝马公司开发了一种可变凸轮轴转角的控制系统(V ACC)。
用电子控制液压机构使进气凸轮在高转速时可向前转动，从而加大进气门开启的提前角度（不改变气门升程），达到在高转速下进气充足，保持扭矩最大的目的。
②本田公司开发了一种可变气门及升程的电控系统(VTEC)。
每缸有四个气门，每个气门有两个摇臂，每个摇臂有各自的凸轮。
在转速不同的情况下，各气门的动作不同，以保证发动机在高速和低速时的扭矩最佳化，都有良好的动力性和经济性。
低转速时，副进气门几乎不打开，由主进气门进人的混合气在燃烧室中产生强烈的涡流，使混合气分层，其较浓的部分集中到燃烧室的中央，从而保证了稀混合气的燃烧，使低速时也能产生较大的扭矩。
在高转速时，两个摇臂锁在一起，两个进气门同时工作，以保证发动机的高功率。
正时齿带或正时链条Toothed Timing Belt（Timing Chain)正时齿带（或链条）是用于顶置凸轮轴式配气机构的传动机构。
凸轮轴正时齿带轮（或链轮）安装在凸轮轴前端，由曲轴正时齿带轮（或链轮）通过齿带（或链条）驱动。
VTEC可变气门正时和升程电子控制系统
VTEC全写为Variable valve Timing and lift Electronic Control .VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。
+在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。
此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。
当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。
当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。
当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。
内燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能，其基本原理是可燃混合气在汽缸内燃烧，产生的高压推动活塞旋转曲轴，输出扭力。
扭力与转速结合，就是发动机的功率。
在发动机的工作过程中，大约只有30%的原始能量做了有用功，因此，最大限度地提高发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。
按照物理学定律，要产生更强的动力，发动机就要消耗更多的燃料。
显而易见，增加燃油燃烧的方法之一是加大发动机尺寸，因为大排量的汽缸相比小型发动机能燃烧更多的燃油；另一种方法是把可燃混合气进行预压缩，这样在固有的发动机内也能填入更多的燃料。
与上述方法不同，本田在发动机技术上采用了另一条道路：即保留发动机尺寸不变，加快燃油的燃烧速度。
也许用下面的例子更能说明问题：用杯子把爆米花从甲地运送到乙地，你可以加大杯子的尺寸，也可以压紧杯中之物以加大每次的运送量，或者也可以简单地加快运送的速度，最终的结果是一样的。
汽车可变气门正时
谢谢
THANKS
可变气门正时系统的执行器，如 电磁阀、油压调节器等，可能出 现故障，导致系统无法正确调节
气门正时。
故障诊断方法
01
02
03
观察法
通过观察可变气门正时系 统的外观和仪表板上的故 障指示灯，初步判断是否 存在故障。
听诊法
使用听诊器听可变气门正 时系统的工作声音，判断 是否存在异常响声。
测试法
使用专业的诊断工具进行 测试，读取可变气门正时 系统的数据流，分析是否 存在异常。
汽车可变气门正时
目录
CONTENTS
• 汽车可变气门正时技术概述 • 可变气门正时系统的类型 • 可变气门正时系统的组成部件 • 可变气门正时系统的控制策略 • 可变气门正时系统的故障诊断与维修 • 可变气门正时技术的发展趋势与未来展望
01 汽车可变气门正时技术概述
CHAPTER
定义与工作原理
06 可变气门正时技术的发展趋势与未来展望
CHAPTER
更高压力的机油系统
总结词
详细描述
随着汽车技术的不断发展，机油系统的压力 也在逐步提高。更高压力的机油系统能够提 供更好的润滑效果，减少发动机的摩擦损失， 提高燃油经济性和动力性能。
在可变气门正时技术中，机油系统的作用是 提供润滑和冷却效果，以确保气门机构的正 常运行。随着发动机转速和负荷的变化，机 油系统的压力也需要相应调整以适应不同的 工况。因此，更高压力的机油系统成为了可 变气门正时技术的一个重要发展趋势。
智能可变气门正时（iCVT）
总结词
智能可变气门正时系统能够根ห้องสมุดไป่ตู้发动机工况和驾驶需求，自 动调节气门开度和正时，以实现最佳的动力输出和燃油经济 性。
可变配气定时机构讨论课-图文
可变配气定时机构讨论课-图文近年来在对发动机的高效率化、降低油耗、提高性能和降低尾气排放的要求越来越高的情况下，作为手段之一的可变配气机构正逐步商业化。
根据内燃机理论上对配气机构的要求，目前成为主流的可变配气机构按功能上可分为两大类：①可变气门正时(VariableValveTiming,VVT),即气门开启与关闭时刻可变。
其原理是低速时,提前关闭进气门减少进气回流;高速时,推迟关闭进气门,充分利用气流的惯性过后充气,提高充气效率.最早是1983年由阿尔法罗密欧公司开始批量生产，现在已逐渐成为主流。
②可变气门升程(VariableValveLift,VVL),即改变气门开启的最大升程。
其原理是在小负荷时,利用较小的气门升程,控制进入缸内的混合气的量,同样可以实现无节气门的负荷控制方式.而且,由于气门升程较小,流过气门的气流速度较快,改善了燃油与空气的混合,进而可以改善燃烧过程。
这种机构1992年首次在本田的VTEC发动机上实现。
另外，在这两大类的基础上，将①和②同时应用于汽油机在一些高档车上应用逐渐多起来。
我们简略介绍六种不同汽车公司开发出来的系统：VTC、VVT-i、VTEC、VVTL-i、Valvetronic、i-VTEC一．VTC1．日产汽车公司称为气门正时控制(VTC)，为可变气门正时系统，仅改变进气门的气门正时。
２．组成如图3．3所示，由进气凸轮轴前端之控制器总成、气门正时控制阀、ECM及各传感器所构成。
3．ECM由各传感器信号使气门正时控制电磁阀OFF或ON。
当气门正时控制电磁阀OFF时，电磁阀打开，油压从电磁阀泄放，进气门正常时间开闭，由于无气门重叠角度，故怠速平稳；且由于进气门较晚关，故高转速时充填效率高。
当气门正时控制电磁阀ON时，电磁阀关闭，油压进入控制器，使进气凸轮轴位置改变，进气门提前20‘打开，如图3．5所示，在较低转速时，即可得到较高转矩，如图3．6所示。
二．VVT-i1．丰田汽车公司称为智能型可变气门正时(VVT-i)，为连续可变气门正时系统，首先应用在丰田汽车的高级房车LE某US上，目前国产COROLLA、ALTIS及CAMRY也已开始采用。
可变气门正时技术详解
可变气门正时技术详解引擎配气机构图为什么要“可变气门行程”？活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，相信这一章的内容不需废话，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。
气缸进气的基本原理是“负压”，也就是气缸内外的气体压强差。
在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。
往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，有想榨取高速区的功率特性，只能采取一条“折中”的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺扭矩……所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们今天要说的“可变气门正时技术”。
该技术既能保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个极大的突破。
80年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我们常见的VTEC。
此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT-i，保时捷开发了Variocam，现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。
一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其设计思想却极为相似。
可变气门正时技术之一：保时捷Variocam保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术Variocam通过气门我们可以发现其两个位置，图中每个进气门分别有2种最大行程，绿色位置显然是高速时气门能够达到的最大行程。
控制气门行程变化的，是两组凸轮控制，一组是高速凸轮，既红色部分的凸轮；另一组是低速凸轮，既高速凸轮之间的凸轮。
可变配气相位及可变气门升程
课时教案
山东凯文科技职业学院教案附页
山东凯文科技职业学院教案附页板书：
发动机电控简介
1、回顾上节课知识
怠速控制系统的功能与组成
节气门制动时怠速控制系统
旁通道式怠速控制系统
2、本节内容
德国大众可变进气相位及气门升程控制系统积碳过多
1.可变进气相位控制系统
2.奥迪可变气门升程控制系统爆燃的控制与爆燃传感器
丰田VVTL-i控制系统磁致伸缩式报然传感器
1.可变配气相位系统VVT
2.可变进气门升程控制机构
3.VVT正时阀电路与检修要点爆燃的检测与控制
丰田VTEC系统的组成
1.凸轮
2.进气摇臂总成
3.正时板
4.VTEC系统的工作原理
（1）低速工况时
（2）高速工况时
（3）VTEC系统的控制原理
（4）改变进气门的配气相位和气门升成条件
扩展i-VTEC系统
（1）VTC系统的组成及工作原理
（2）VTC系统的工作过程
最佳怠速/稀薄燃烧区域，最佳油耗、排气控制区域，最佳扭矩控制区域。
四种形式的可变配气机构
电磁铁在高温环境下容易退磁，导致 性能下降。因此，电磁式可变配气机 构在高温环境下的可靠性有待提高。
05
电机式可变配气机构详解
工作原理
电机驱动
电机式可变配气机构通过电机驱动气门开度的变化，实现进、排 气门正时和升程的连续可调。
传感器信号输入
根据发动机负荷、转速等传感器信号，控制单元计算出最佳气门正 时和升程，并通过电机执行器实现精确控制。
闭环控制
通过反馈信号对气门开度进行闭环控制，确保实际气门开度与目标 值一致，提高控制精度。
结构组成
控制单元
接收传感器信号，计算并输出控制指 令，驱动电机执行器工作。
电机执行器
将控制单元的指令转化为机械运动， 驱动气门开度变化。
传感器
监测发动机负荷、转速等参数，为控 制单元提供输入信号。
气门机构
包括气门、气门弹簧、气门座等部件 ，与电机执行器配合实现气门开度的 连续可调。
四种形式的可变配气机构
汇报人：XX
目 录
• 引言 • 四种形式的可变配气机构概述 • 液压式可变配气机构详解 • 电磁式可变配气机构详解 • 电机式可变配气机构详解 • 复合式可变配气机构详解 • 四种形式的可变配气机构比较与选择
01
引言
目的和背景
提高发动机性能
随着汽车技术的不断发展，对发动机性能的要求也越来越高。可变配气机构作 为一种能够优化发动机性能的技术，受到了广泛关注。
成本效益原则
在满足性能需求的前提下，尽量选择 成本较低的可变配气机构类型。例如 ，对成本要求较高的车型可考虑选择 机械式可变配气机构。
可靠性原则
选择经过验证且可靠性高的可变配气 机构类型，以确保发动机长期稳定运 行。
VTEC高薪技术
VTEC ----可变气门正时和升程电子控制“最贵的东西不一定是最赚钱的，最赚钱的东西不一定是最好的。
”很容易就能在汽车行业内找到这一句话的例证，大家都说日系车厂精明，是因为他们都把最好的东西用在刀刃上。
要论到最顶尖的发动机技术、最强劲的动力输出，在超级跑车的圈子里面似乎不多见日系车的身影。
但要论到年产量的大小，似乎排在前几名都是我们熟识的日系厂商标。
他们把最好的资源都投入到研发更能兼顾动力和油耗的机型，以更适应消费者需求的产品来争夺市场。
日系品牌众多发动机在国内有着相当可观的保有量，而要数最经典的4款莫过于本田i-VTEC系列、丰田VVT-i系列、日产VQ系列和三菱的4G系列发动机。
下文我们先对本田的i-VTEC系列发动机作深入研究。
i-VTEC技术不单只是本田的看家本领，更是各大厂家大同小异的“CVVT”可变气门正时技术的鼻祖。
自新一代飞度1.3L车型弃用i-DSI引擎转投i-VTEC 阵型后，本田正式对其在国内的所有车型普及i-VTEC发动机。
小至1.3L的低排量，大到2.4L排量，无论是两厢小车还是MPV或者SUV，只要挂的是本田商标，打开引擎盖便能看到那银色的一串英文字母。
到底这简单的5个英文字母背后到底包含了什么独到技术呢？组成部分及与普通发动机的性能比较该系统的主要原件有电控单元控制电磁阀液压执行阀压力开关等组成。
性能比较：VTEC发动机具有高输出公率低速转矩好怠速稳定性好低燃油消耗和低排放的特性。
当发动机处于低速时，“单进双排”状态工作；在高速时，“双进双排”状态工作。
以提高气缸的充气量和发动机的动力性。
工作原理在中低转速时，发动机需要的混合气量并不高，以保持转速的稳定以及减少燃油消耗和污染物排放。
但到达高转速时便需要更大的进气量来满足高动力输出的需求，而发动机进气门的相位（开闭的时机）和升程（开度的大小）便是决定汽缸进气量的最直接因素。
普通的发动机在制造出来后，配气相位和气门升程就固定不变了，无法适应不同转速下发动机对进排气的需求。
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当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说， 如果配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机 容易在较高的转速下，获得较大的峰值功率。
但在低转速工况下，过大的重叠角则会使得废气过多的泻 入进气岐管，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时 ECU也会难以对空燃比进行精确的控制，从而导致怠速不稳，低 速扭矩偏低。
VTEC介绍
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 Life 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。
中速，油压（如图3-22所示的图中橘色的部份）将右侧及左侧 的摇臂连接在一起，这时中置摇臂仍独立运作，即然右凸轮大 于左凸轮，因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动，结果将使得 进气门得到慢正时、中升程。
发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均 达到设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活 塞A和同步活塞B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。此时，由于中凸轮升 程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，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、提前开启角 度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工 作状态。
低、中转速时，凸轮轴上只有中低速凸轮顶到摇臂，VVTL-i在发 动机转速低时，虽然凸轮轴一样地在转动，但是，由于摇臂内的销块 未移动， 所以是中低速凸轮部分有效地顶到摇臂，进而驱动到气阀 的开关，如图3-30所示。此时，大角度的凸轮一样在转动，但是却是 无效地空转。
VVTL-i上以摇臂中的“销块”来巧妙地决定是否顶到那种角度的 凸轮， VVTL-i则在VVT-i发动机上再多了于“摇臂”与“凸轮轴”内 下功夫，它这回就运用到跟VTEC一样的方法来解决发动机在高转速时 所需要更多的气门重叠时间与气门的开关升程深度，稍微不同的地方 在摇臂内VVTL-i通过油压来使一个小销的移动来决定顶到那种尺寸的 凸轮！如图3-29所示。
可变气门正时与升程
1．本田发动机的VTEC与i-VTEC技术
VTEC全名就是Variable valve Timing & lift Electronic Control system，翻成中文是“电子控制可 变气门正时和升程”系统如图3-20。
VTEC
“最贵的东西不一定是最赚钱的，最赚钱的东西不一定是 最好的。”很容易就能在汽车行业内找到这一句话的例证， 大家都说日系车厂精明，是因为他们都把最好的 东西用在刀 刃上。要论到最顶尖的发动机技术、最强劲的动力输出，在 超级跑车的圈子里面似乎不多见日系车的身影。但要论到年 产量的大小，似乎排在前几名都是 我们熟识的日系厂商标。 他们把最好的资源都投入到研发更能兼顾动力和油耗的机型， 以更适应消费者需求的产品来争夺市场。日系品牌众多发动 机在国内有着相当 可观的保有量，而要数最经典的4款莫过 于本田i-VTEC系列、丰田VVT-i系列、日产VQ系列和三菱的 4G系列发动机。下文我们先对本田的i- VTEC系列发动机作 深入研究。
在低速和怠速工况下，系统缩小进排气时间使得配气相 位的重叠角减小，从而改善低速下的扭矩表现，而高速下则 适当增加配气相位重叠角以提高提升马力。
双顶置凸轮轴
DOHC， Double Overhead Cam 双顶置式凸 轮轴 有两个顶置凸轮放在汽缸体上.第一个 用于带动吸气阀门,第二用于带动排气阀门.
VTC
VTC
VTC (延迟)
延迟腔
叶片
VTC作动器
ECU
发动机负荷
VTC机油控制电磁阀
①
发动机转速
VTC (提前)
提前腔
叶片
VTC作动器
ECU
发动机负荷
VTC机油控制电磁阀 ②
发动机转速
发动机停止时
壳体
叶片
发动机工作时
油压力
i-VTEC
虽然发动机上同样打着光亮的i-VTEC标志，东风本田思 域的R18A1发动机的i-VTEC却有着另一层深意。上文的iVTEC机构的作动目的在提高马力输出，但这颗R18A1引擎iVTEC机构的作用是省油。
如果配气机构只对低转速工况优化，发动机的就 无法在高转速下达到较高的峰值功率。所以传统的发 动机都是一个折衷方案，不可能在两种截然不同的工 况下都达到最优状态。
所以为了解决这个问题，就要求配气相位角大小可以根 据转速和负载的不同进行调节，高低转速下都可以获得理想 的进气量从而提升发动机燃烧效率，这就是可变气门正时技 术开发的初衷。
VTEC发动机每缸有4气门（2进2排）、凸轮轴和摇臂等，但与 普通发动机不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。中、低转速用 小角 度凸轮，在中低转速下两气门的配气相位和升程不同，此时一 个气门升程很小，几乎不参与进气过程，进气通道基本上相当于单 进气门发动机。而在高转速时，通过 VTEC电磁阀控制液压油的走 向，使得两进气摇臂连成一体并由开启时间最长、升程最大的进气 凸轮来驱动气门，此时两进气门按照大凸轮的轮廓同步进行。
凸轮轴轴向定位
轴向定位 方式 凸肩定 位 止推板 定位 止推螺 钉定位
液压挺柱
推杆 支座 柱塞
柱塞 腔 单向 阀
平面 液压 挺柱 套筒 腔
滚子 液压 挺柱
液压挺柱工作原理
气门关闭
凸轮基圆接
触挺柱体 柱塞上移 单向阀打开 套筒腔低压
气门开启
凸轮接触挺
柱体 柱塞下移 单向阀关闭 套筒腔压力 升高
VTEC工作原理
四个活塞 安装处
VTEC工作原 理
VTEC
VTEC (低速)凸ຫໍສະໝຸດ 铀摇臂铀 凸轮（低速）
凸轮
摇臂
VTEC电磁阀
CMP(凸轮铀转 角)传感器 MAP(进气歧管绝 对压力)传感器 VSS(车速)传感 器 ECT(发动机冷却 液温度)传感器 排气门 TDC(上止点) 进气门
机油泵
VTEC (高速)
凸轮轴
摇臂轴 凸轮
摇臂
VTEC电磁阀
CMP(凸轮铀转 角)传感器 MAP(进气歧管绝 对压力)传感器 VSS(车速)传感 器 ECT(发动机冷却 液温度)传感器 排气门 TDC(上止点) 进气门
机油泵
但是VTEC系统对于配气相位的改变仍然是阶段性的，也 就是说其改变配气相位只是在某一转速下的跳跃，而不是在 一段转速范围内连续可变。
与低速运行相比，大大增加了进气流通面积和开启持续时间， 从而提高了发动机高速时的动力性。这两种完全不同性能表现的 输出曲线，本田的工程师使它们在同一个发 动机上实现了。
可变配气相位控制系统VTEC
中凸轮升程最大，次凸轮升程最 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 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。
为了改善 VTEC系统的性能，本田不断进行创 新，推出了i-VTEC系统。增加了一个称为VTC （Variable timing control“可变正时控制”） 的装置——一组进气门凸轮轴正时可变控制机构， 即i-VTEC=VTEC+VTC。此时，进气阀门的正时与开 启的重叠时 间是可变的，由VTC控制，VTC机构的 导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气相 位，这在很大程度上提高了发动机的性能。
虽然可变气门正时技术在各个厂商的称谓都各不相同，但是实现的方式大多大同 小异，以丰田的VVT-i技术为例，其工作原理为：系统由ECU协调控制，来自发 动机各部位的传感器随时向ECU报告运转工况。由于在ECU中储存有气门最佳 正时参数，所以ECU会随时控制凸轮轴正时控制液压阀，根据发动机转速调整 气门的开启时间，或提前，或滞后，或保持不变。
VTEC工作原理
发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各 活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。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），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量 开闭，以防止进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双 排气门工作状态。
市面上的大部 分气门正时系 统都可以实现 进气门气门正 时在一定范围 内无级可调， 而少数发动机 还在排气门也 配备了VVT系 统，从而在进 排气门都实现 气门正时无级 可调（就是DVVT，双VVT 技术），进一 步优化了燃烧 效率。
丰田的VVTL-i发动机全名就是-Variable Valve 正时 & 升程 Intelligent，它跟VVT-i是不同的发动机，这发动机也用类似Honda VTEC的原理，在原来的VVT-i发动机上的凸轮轴，多了可以切换大小 不同角度的凸轮（凸轮），也利用“摇臂”的机置来决定是否顶到高 角或小角度的凸轮，而作到“可连续式”地改变发动机的正时（正 时），重叠时间（重叠相位角）与“两阶段式”的升程（升程）！如 图3-27所示。
对于汽车发动机而言，这个道理同样适用。可变配气相位 与气门升程技术就是为了让发动机能够根据不同的负载情况 的能够自由调整“呼吸”的时间和深浅程度，从而提升动力 表现，使燃烧更有效率。
可变配气相位
我们知道，发 动机转速越高，每 个汽缸一个周期内 留给吸气和排气的 绝对时间也越短， 因此想要达到较好 的充气效率，这时 发动机需要尽可能 长的吸气和排气时 间。
2．丰田发动机的VVTi与VVTLi技术
1995年，装备改进版VVT系统的VVT-i面世了，装备的发动机是当 时另一副性能发动机1JZ-GE。VVT-i中多出的I，意思是Intelligent -“智能”，VVT-i取消了两段式的开启和关闭选择，演化成为可以对进 气侧凸轮轴进行无级地提前或延后的工作，就像普通的自动变速箱与 CVT变速箱间的区别一样。除了控制系统的升级以外，VVT-i工作的原 理上与VVT基本上是相同的。如图3-26所示。