发动机配气机构常见故障现象

“VTEC”为英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的缩写，中文意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。VTEC通过改变进气门开度来改变进气量，提高发动机扭矩。整个VTEC系统由发动机电子控制单元（ECU）控制，ECU接收发动机传感器（包括转速、进气压力、车速、水温等）的参数并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，及时调整进气门的开度和时间。
VTEC 发动机是每个汽缸4气门（2进2排），不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。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。通过计算机控制的气门正时和气门升程系统可以大大提高发动机的燃烧效率和性能。本田公司在其几乎所有的车型当中都使用了VTEC技术，从高性能跑车S2000到混合动力汽车INSIGHT，都采用了VTEC技术。在国内生产的雅阁（Accord）2.2L F22B1型发动机上也采用了VTEC技术。
采用普通配气机构的发动机在低转速时，由于气门的动作较慢，在进气滞后角范围内，一部分空气进入汽缸后将会被反压回进气歧管中，使得低速发动机的充气效率变低；如果将进气门迟闭角减小，虽可提高充气效率，但对高速工况又非常不利。利用VTEC系统的可变进气相位技术即可解决上述问题，VTEC系统能使发动机在低速时获取较大扭矩，而在高速时又能输出较大功率，从而提高燃烧效率和大负荷、高转速时的功率性能。
VTEC系统结构与工作原理
在雅阁轿车2.2L F22B1型发动机上，每个汽缸都装备了同普通气门一样动作的4个气门：2个排气门、1个主进气门和1个副进气门；每个汽缸进气凸轮均有3个，其轮廓均不相同，即气门升程和持续开启角均不相同（中间凸轮的升程、气门持续开启角主凸轮和副凸轮都大）。在发动机低速状况下，2个进气门由它们各自的凸轮（主、副凸轮）来控制，主凸轮的升程和气门持续开启角较大，由主进气门供给汽缸混合气，而副凸轮的升程和气门持续开启角极小，此时副进气门打开很小的一个角度，正好能阻止汽化的汽油沉积在气门头上，防止燃油积留在副进气门及管道内，而且这种设计还可使燃烧室内形成涡流，从而获得良好的低速扭矩和响应性；当发动机需要输出较大功率时，3个摇臂由电控液压系统锁在一起而同步动作（2个同步活塞使3个摇臂串在一起，如图1所示）。此时，主、副进气门通过中间摇臂联接成一个整体，由中间凸轮（高速凸轮）来控制，2个进气门以相同的升程运动，而主、副摇臂不再与它们各自的凸轮（主、副凸轮）接触，直到VTEC系统关闭为止，这样在高速时也能获得良好的扭矩特性。
1、气门摇臂组结构与工作过程
在进气门摇臂轴上，每个汽缸有3个摇臂并排在一起，其中主、副摇臂都驱动气门，中间摇臂压在一个内装弹簧的失效器上。在主摇臂内有一油道与摇臂轴油道相通，在主摇臂的腔内有一正时液压活塞；右边副摇臂腔内有一同步活塞，在正时液压活塞与同步柱塞间有一回位弹簧（如图2所示）。单气门与双气门操作的切换依靠发动机转速来完成，为了帮助切换，在主摇臂上装有一个正时板。在发动机转速较低时，正时板在弹簧的作用下挡住正时液压活塞向右运动，在发动机转速升高后由于离心力和惯性力的存在，使得正时板克服弹簧作用力而取消对正时活塞的锁止，并在控制油压的作用下使正时活塞向右运动，使单气门操作状态转换为双气门操作状态（如图1和图3所示），由双气门变为单气门操作则相反。
2、控制系统结构与工作过程
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变气门升程和定时，其接通与关闭由控制单元根据发动机转速、发动机负荷、车速、冷却水温度、VTEC压力开关等信号确定。在汽缸盖旁有VTEC控制阀总成（如图4所示），位于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5所示）；当发动机高速运转时，控制电磁阀接收到控制单元的信号而打开，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（如图5、图1所示），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。压力开关负责检测系统是否正处在工作状态并将信号传送给控制单元。
3、系统动作逻辑
控制单元将发动机转速、发动机负荷、车速、冷却水温度、VTEC压力开关等信号进行分析处理后，控制系统的动作（如图6所示）。当出现下列情况时系统才会动作：
①由进气歧管压力传感器的数据得到发动机转速高于2300～3200r/min或发动机进入中等负荷以上时；
②由车速传感器检测到车速高于10km/h时；
③由水温传感器检测到水温高于10℃时；
④由控制单元发出信号使VTEC电磁阀打开，液压执行阀动作，使气门机构也随之动作。
VTEC系统故障检修
VTEC系统引起的故障常表现在：怠速不稳、中高速功率不足、发动机加速不良，在此只对易出故障的部位与常见故障进行叙述。
1、故障代码为“21”的检修
在故障警示灯亮后，读取故障代码为“21”，表示VTEC的控制电磁阀及线路有故障。清除故障码后，若试车仍然有此故障出现，则说明系统电磁阀的确出了故障。控制电磁阀位于汽缸盖左侧（靠防火墙的一侧，如图4所示）。先目视线路是否有断路或接触不良的情况，如果正常，则将电磁阀的外壳搭接蓄电池负极，电磁阀的导线碰击蓄电池正极，观察是否有电磁阀的动作声音，如果无声，则说明电磁阀损坏。可再用万用表检测电磁阀插座端子与搭铁壳体间的电阻值，应为 14～30Ω。如果电磁阀正常，则检查控制单元ECM的A4端子接头与电磁阀线插头之间的导通情况。用万用表的电阻挡检测A4端子接点间的电阻，看是否有断路和短路情况。如果线路也正常；则更换控制单元ECM。
2、故障代码为“22”的检修
当系统显示出“22”故障代码时，表示VTEC压力开关及线路有问题。应进行如下检查：
①用万用表的电阻挡检查压力开关的两导线端子，在发动机没工作时应处于不导通状态，否则说明压力开关损坏；
②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；
③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ECM“D6”端子对应的导线接点是否导通；
④在压力开关上施加250kPa的压力，看此时主压力开关两端子是否导通。
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。
3、液压控制系统常见故障检查
该系统的液压控制部分易出现的故障主要有：油道堵塞、液压控制执行阀卡滞、油道有泄漏。对于液压控制系统动作不正常的故障，发动机自诊断系统是无法检测到的。但当我们怀疑该系统有产生故障的可能及迹象（如机油变质或太脏，就可能造成油道堵塞及控制阀的卡滞；摇臂机构上油不好就可能存在泄漏现象）时，可按如下方法进行检查（主要是对VTEC电磁阀及液压控制活塞的检查）：
①将电磁阀线束插头拔下，用万用表测量电磁阀端子与搭铁间的电阻值，正常时应在14～30Ω范围内，否则应更换此VTEC电磁阀。
② 如果电磁阀电阻值正常，则将VTEC控制电磁阀与液压阀体总成从汽缸盖上拆下，检查VTEC电磁阀和液压阀体与缸盖间的椭圆形滤清器是否被堵塞。分解电磁阀与阀体时，用手推动柱塞，看其是否能自由运动，检查电磁阀处的滤清环及密封件，如果有损坏则更换新件，安装电磁阀时应使用新的“O”形密封圈，并更换新机油。
③如果以上检查均正常，则检查液压控制阀活塞是否能灵活运动，可用手按动此阀的上端，如有必要清洗此阀。
4、VTEC系统其它机件的检修
①滞差动作总成。在雅阁轿车上滞差动作总成装于汽缸盖上。检查时，先将此总成从汽缸盖上拆下来，然后用指尖推动柱塞，如果柱塞不能平滑运动，应予以更换。
②正时板同步总成。正时板和回位弹簧装在进气摇臂轴的凸轮轴支架上（如图7所示）。检查时，应查看正时板、回位弹簧和套管有无划痕或裂纹，有无因过热而变色等现象，检查弹簧是否可靠地连接在凸轮轴支架和正时板上。
③ 同步组件。在拆下摇臂总成之后，应将摇臂与同步组件分离，以便进行如下检查（参见图2）。一是检查正时弹簧，如有异常应更换；二是检查摇臂和同步活塞有无磨损、卡滞、擦伤，有无过热迹象（变蓝），必要时予以更换；三要从3号凸轮轴支架上拆下机油控制喷嘴，清洗后再装上。
5、VTEC系统摇臂机构的检查
VTECT系统摇臂机构为整个系统的动作执行机构，其工作不正常将直接影响整个系统及发动机配气机构的工作。因此，对此机构的检查相当重要，一般有两种检查方法：手动检查及特殊工具检查。
1）手动检查法
在气门间隙及配气正时正确的情况下，拆开气门室盖，摇转曲轴，带动凸轮轴转动，观察进气门摇臂是否都能正常运动。再逐缸在凸轮的基圆上（该缸活塞处于上止点TDC位置），用手指按动中间进气摇臂观察中间进气摇臂应能单独灵活运动（如图8所示）。否则说明此机构有故障，应将中间进气摇臂、主进气摇臂和副进气摇臂作为整体拆下，检查中间和主摇臂内的活塞，活塞应能平滑地移动。否则应视情况修理或更换。如果需要更换摇臂，应将中间、主、副摇臂作为整体更换。
2）专用工具检查法
专用工具检查法是指用压缩空气模拟压力机油对系统机构进行检查，在检查前先进行上述手动检查，以保证在气门间隙及配气机构运动正常的前提下进行该项检查。注意：在使用气门检查工具之前，应确保接于空气压缩机上的气压表读数超过400kPa; 用毛巾盖住以保护正时皮带。
检查操作步骤：
①拆开气门室盖，用专用工具堵住释气孔（如图9所示）。
②在摇臂轴末端有一用螺钉封住的检查孔，将此孔的密封螺钉拆掉，然后连接气门检查工具（如图10所示）。注意：重新拧紧密封螺栓前，擦去螺栓螺纹和凸轮轴托架螺纹上的油垢。
③在检查孔处接上一个专用接头，再通过这个专用接头接上压缩空气管道，然后再通入大约400kPa的气压，作用于摇臂的同步活塞A和B上。
④ 这时同步活塞仍应不向外移动，然后再向上扳动正时板（如图11所示），当正时板被扳高到2～3mm时，同步活塞应弹出，将中间进气摇臂与主、副进气摇臂联接为整体（参见图1），仔细观察同步活塞的接合是否灵活自如。注意：可从中间摇臂、主摇臂和副摇臂之间的间隙处看到同步活塞；将正时板嵌入正时活塞上的凹槽内时，活塞便被锁定在弹出位置；向上推动正时板时，用力不要太大。
⑤保持压力时，确保主进气摇臂和副进气摇臂通过活塞连接在一起，当用手推中间进气摇臂时，它与主进气摇臂和副进气摇臂之间不应有相对运动（中间摇臂应不能单独活动）。如果中间摇臂能单独活动，则应将中间进气摇臂、主进气摇臂和副进气摇臂作为整体进行更换。
⑥停止向同步活塞A和B施加气压，向上推动正时板。这时，同步活塞应回到原来位置，同步活塞A和B应脱开啮合，3只摇臂间相互无运动干涉，否则应将进气摇臂作为整体进行更换。
⑦用手指按动每一失效器总成，看失效器是否能将中间摇臂压在凸轮上，并被良好地压缩。
⑧拆下专用工具，检查每个游动件总成能否平滑地移动，如果不能平滑地移动，则应更换游动件总成。
⑨检查完毕后，MIL（故障警示灯）应不亮。

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