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VTEC系统

VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统,是本田公司在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。

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。

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。因此,传统的发动机设计人员在考虑凸轮轴型线时都采用折衷方案,既要照顾高速也要考虑低速。但是这种综合考虑的设计方案在某种程度上限制了发动机的性能,已远远不能满足车用发动机的要求。因此,人们希望能够有这样一种发动机,其凸轮型线能够适应任何转速,不论在高速还是低速都能得到最佳的配气相位。于是,可变配气相位控制机构应运而生。在可变配气相位控制机构中比较有代表性的便是本田公司的VTEC系统。

VTEC控制系统由控制部分、执行部分和传感器组成。其中控制部分包括发动机控制单元ECU和VTEC电磁阀;执行部分包括凸轮、摇臂和各个活塞等;传感器包括发动机转速传感器、车速传感器和冷却液温度传感器。发动机运转时,控制单元ECU根据各传感器的信号,判断是否需要改变配气相位和气门升程。

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。

与很多普通发动机一样,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两气门发动机,但是由于进气的流动方向不通过气缸中心,故能产生较强的进气涡流,对于低速,尤其是冷车条件下有利于提高混合气均匀度、增大燃烧速率、减少壁面激冷效应和余隙的影响,使燃烧更加充分,从而提高了经济性,并大幅降低了HC、CO的排放;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。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,并且形象地称之为 “平时的柔和驾驶”与“战时的激烈驾驶”。

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。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。

简单地说,i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上,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,排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。

典型的VTC系统由VTC作动器、VTC油压控制阀、各种传感器以及ECU组成。VTC作动器、VTC油压控制阀可根据ECU的信号产生动作,使进气凸轮轴的相位连续变化。VTC令气门重叠时间更加精确,保证进、排气门最佳重叠时间,可将发动机功率提高20%。

VTC机构的导入,使得气门的配气相位能够“智能化地”适应发动机负荷的改变。VTC在发动机运转过程中配合VTEC系统的作用主要运用在三个方面。

最佳怠速/稀薄燃烧区域

在此区域内,VTC系统停止作用,此时气门重叠角最小,由于VTEC的作用,产生强大的涡流,从而使发动机怠速工作稳定。

最佳油耗、排气控制区域

在此区域内,VTEC发挥作用,产生强大的涡流,从而使可燃混合气混合更加均匀,同时VTC的作用使气门重叠角加大,将部分废气重新吸入气缸,起到了EGR的作用,以此达到最佳油耗和排气控制。

最佳扭矩控制区域

在此区域内,通过VTC的控制,以最适当的气门重叠角,同时配合VTEC系统的作用,使得发动机的输出扭矩最大限度地提高。

另外,i-VTEC发动机采用进气歧管在前,排气歧管在后的布置。排气歧管缩短了长度,也就是缩短了与三元催化器之间的距离,使三元催化器更快进入适当的工作温度,能有效控制废气排放。由于发动机启动后i-VTEC系统就进入状态,不论低转速或者高转速VTC都在工作,也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷。

综上所述,由于i-VTEC系统中VTC机构的导入,使得发动机的配气相位能够柔性地与发动机的负荷相匹配,在发动机的任何工况下,都能找到最佳的配气相位,以最佳的气门重叠角,实现中、低速时低油耗、低排放,高速时高功率、大扭矩,这就象按照人类大脑的要求那样进行控制,因此被形象地称之为“智能化”VTEC.

检修

1.手动检验法

①将1缸活塞设在上止点(TDC)位置;

②拆下气缸盖罩;

③用手推动1缸语塞上的中间进气摇臂;

④枪查中间进气摇臂,该摇臂应能单独活动;

⑤检查每一缸活塞处于上止点位置时的中间进气摇臂能否单独自由活动。

如果不能移动,将中间进气摇臂、主进气摇臂和辅助进气摇臂作为一体拆下,检查中间和主摇臂内的活塞,活塞应能平滑地移动。如果需要更换摇臂,应将中间、主、辅摇臂作为一体来更换。

2.特殊工具检验法

注意:

●在使用专门检查工具之前应确信接于空气压缩机上的气压表读数超过400kPa。

●在检查摇臂前,先检查气门间隙。

●用毛巾盖住以保护正时皮带。

●检查活塞处于上止点位置时,逐一检查每一缸的主进气摇臂。

步骤:

①拆下气缸盖罩。

②用专用工具堵住释气孔。

③从检查孔上旋下密封螺栓,然后连接气门检查工具。

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。

④松开气门检查工具上的调节器阀,向摇臂的同步活塞A和B施加400kPa的气压。

⑤将正时板向上推动2-3mm,这时同步活塞就会弹出,使中间、主、辅助进气摇臂啮合。查看同步活塞A、B是否啮合(应啮合)。

注意:

●可从中间摇臂、主摇臂和辅助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。

⑥确信主进气摇臂和辅助进气摇臂通过活塞连接在一起,当用手推中间摇臂时,中间摇臂应不能单独活动。如果中间摇臂能单独活动,则应将中间摇臂、主摇臂和辅助摇臂作为一体进行更换。

⑦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,否则应将进气摇臂作为一体进行更换。

⑧拆下专用工具。

⑨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,更换游动件总成。

⑩检查完毕后,MIL (故障警示灯)应不亮。

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