汽油发动机构造与维修更换凸轮轴正时调整器课件.ppt

1、1 1 任务引入任务引入 当汽车高速行驶出现动力不足现象时，经诊断当汽车高速行驶出现动力不足现象时，经诊断为凸轮轴正时调节器有故障，需对凸轮轴正时调节为凸轮轴正时调节器有故障，需对凸轮轴正时调节器进行更换。器进行更换。2 2 相关知识相关知识2.1 2.1 对配气相位的要求对配气相位的要求2.2 2.2 可变气门正时（可变气门正时（VVTVVT）系统）系统2.3 2.3 大众可变气门升程机构大众可变气门升程机构2.4 2.4 本田雅阁可变气门控制机构本田雅阁可变气门控制机构2.5 2.5 宝马可变气门正时系统宝马可变气门正时系统2.1 2.1 对配气相位的要求对配气相位的要求 配气相位对发动机

2、性能的影响配气相位对发动机性能的影响 固定的配气相位：固定的配气相位：只在某一常用转速下性能最好只在某一常用转速下性能最好 其他转速下性能较差其他转速下性能较差 发动机中、低转速发动机中、低转速活塞运动速度慢，进气气流活塞运动速度慢，进气气流流速慢，气体的动能小。流速慢，气体的动能小。活塞上移时，易导致活塞上移时，易导致混合气回流进气管。混合气回流进气管。发动机高转速发动机高转速活塞运动速度快，进气气流活塞运动速度快，进气气流流速快，气体的动能大。流速快，气体的动能大。活塞上移时，进气气流活塞上移时，进气气流仍可继续涌入气缸。仍可继续涌入气缸。组成组成2.2 2.2 可变气门正时（可变气门正时

3、（VVTVVT）系统）系统通过中央螺栓紧固在通过中央螺栓紧固在 一起一起转动永远是同步的转动永远是同步的 转子与凸轮轴转子与凸轮轴 定子与链轮定子与链轮通过螺栓紧固在一起通过螺栓紧固在一起与曲轴转动同步与曲轴转动同步 转子与定子转子与定子相对转动相对转动相对于曲轴有正时提相对于曲轴有正时提 前或滞后前或滞后 油腔油腔 转子将相位调节器分成两个油转子将相位调节器分成两个油腔。腔。两个油腔分别与凸轮轴和两个油腔分别与凸轮轴和OCVOCV进出油孔对应相连。进出油孔对应相连。2.2.1 2.2.1 相位调节器的结构相位调节器的结构 OCV OCV阀为比例阀。阀为比例阀。柱塞与滑阀制成一体。柱塞与滑阀制

4、成一体。滑阀滑阀:切换油路切换油路 柱塞：移动位置与柱塞：移动位置与PWMPWM占空比大小成正比占空比大小成正比 向左移动，占空比变大向左移动，占空比变大 向右移动，占空比变小向右移动，占空比变小2.2.2 2.2.2 机油控制阀机油控制阀(OCV)(OCV)的结构的结构 OCV OCV阀按照阀按照ECUECU的指令，通过阀芯的轴向位置来调节机油的指令，通过阀芯的轴向位置来调节机油的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。及控制。2.2.3 VVT2.2.3 VVT油路油路节气门位置传感器节气门位置传感器发动机水温传感器发动

5、机水温传感器曲轴位置传感器曲轴位置传感器凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器进气压力传感器进气压力传感器实际位置实际位置气门正时角气门正时角(目标位置目标位置)比较比较控控制制策策略略输出输出PWMPWM占空比信号占空比信号2.2.4 VVT2.2.4 VVT的工作原理的工作原理占空比占空比=0 =0 柱塞不动，处于最右侧柱塞不动，处于最右侧右侧油腔油压左侧油腔油压右侧油腔油压左侧油腔油压叶片左侧紧靠在定子台肩上叶片左侧紧靠在定子台肩上转子和定子之间没有相对转动转子和定子之间没有相对转动凸轮轴相对曲轴没有正时调节凸轮轴相对曲轴没有正时调节右侧油腔右侧油腔左侧油腔左侧油腔叶片叶片转子转子 1)1)初

6、始位置初始位置占空比逐渐变大占空比逐渐变大 柱塞移动到最左侧柱塞移动到最左侧左侧油腔油压右侧油腔油压左侧油腔油压右侧油腔油压转子相对于定子顺时针转动转子相对于定子顺时针转动凸轮轴向正时提前方向调节凸轮轴向正时提前方向调节 2)2)工作位置工作位置占空比占空比=50%=50%，柱塞处于中间位置，柱塞处于中间位置两腔同时供油，左侧油腔油压两腔同时供油，左侧油腔油压=右侧油腔油压右侧油腔油压转子和定子保持在该位置转子和定子保持在该位置凸轮轴正时调节处于动态稳定状态凸轮轴正时调节处于动态稳定状态 3)3)稳定位置稳定位置进气门提前开启角尽可能最小。进气门提前开启角尽可能最小。排气门迟后关闭角尽可能最大

7、。排气门迟后关闭角尽可能最大。初始位置初始位置2.2.5 VVT2.2.5 VVT的控制策略的控制策略 怠速、低负荷或低温起动怠速、低负荷或低温起动目的：考虑燃油经济性和目的：考虑燃油经济性和 运转平顺性运转平顺性要求：要求：迟开进气门迟开进气门 早关排气门早关排气门 气门叠开角要小气门叠开角要小 中等负荷中等负荷目的：考虑动力性，兼顾目的：考虑动力性，兼顾 经济性经济性要求：要求：早开进气门早开进气门 晚关闭排气门晚关闭排气门 气门叠开角要大气门叠开角要大 中低转速高负荷中低转速高负荷目的：获是更大扭矩和目的：获是更大扭矩和 功率输出功率输出要求：要求：进气门早关进气门早关 排气门晚开排气门

8、晚开 高速高负荷高速高负荷目的：提高进气效率，目的：提高进气效率，获最大功率输出获最大功率输出要求：要求：进气门晚关进气门晚关 排气门早开排气门早开主继电器工作正常；主继电器工作正常；机油压力满足工作要求；机油压力满足工作要求；进气温度、水温和油温在系统设定的限值范围内；进气温度、水温和油温在系统设定的限值范围内；发动机转速在系统设定的限值范围内；发动机转速在系统设定的限值范围内；发动机起动一段时间后；发动机起动一段时间后；凸轮轴相位自学习成功；凸轮轴相位自学习成功；凸轮轴和曲轴的同步关系正确。凸轮轴和曲轴的同步关系正确。2.2.6 VVT2.2.6 VVT的工作条件的工作条件 简介简介 通过

9、排气凸轮轴上的通过排气凸轮轴上的电子气门升电子气门升程程切换切换以及进、排气门凸轮轴上的可变以及进、排气门凸轮轴上的可变正时正时来来实现实现。根据根据负荷情况决定使用哪个凸轮负荷情况决定使用哪个凸轮。较小的凸轮仅用于低转速较小的凸轮仅用于低转速。好处：好处：优化气体交换优化气体交换防止废气回流到防止废气回流到其他其他气缸气缸气体填充程度更充分气体填充程度更充分通过燃烧室内的通过燃烧室内的正正压压差减差减少余气少余气提升响应性提升响应性在低转速和高增压压力下在低转速和高增压压力下获获更高的扭矩更高的扭矩2.3 2.3 大众可变气门升程机构大众可变气门升程机构有四组个凸轮件有四组个凸轮件每组有两对

10、升程不同的凸轮每组有两对升程不同的凸轮凸轮件由弹簧加载式球体锁定凸轮件由弹簧加载式球体锁定凸轮件凸轮件由由滑动槽和轴向推力轴承限制滑动槽和轴向推力轴承限制其其移动移动2.3.1 2.3.1 凸轮轴的构造凸轮轴的构造执行器：执行器：每个凸轮件上有两个。一个切换更大的气门升程；每个凸轮件上有两个。一个切换更大的气门升程；而另一个则切换到更小的气门升程。而另一个则切换到更小的气门升程。金属销的伸缩：金属销的伸缩：取决于与复位斜面的接触状态。取决于与复位斜面的接触状态。2.3.2 2.3.2 执行器执行器执行器的启动：执行器的启动：由发动机控制单元的接地信号启动。两个由发动机控制单元的接地信号启动。两

11、个 执行器被启动后，只有一个执行器上的金执行器被启动后，只有一个执行器上的金 属销移动。属销移动。复位信号的生成：复位信号的生成：金属销被复位斜面推回导管中时产生。金属销被复位斜面推回导管中时产生。金属销的当前位置：金属销的当前位置：发动机管理系统根据复位信号进行确发动机管理系统根据复位信号进行确 定。定。右侧执行器的金属销接合滑动槽右侧执行器的金属销接合滑动槽凸轮件被向左侧推移凸轮件被向左侧推移右侧金属销与右侧复位斜面接触右侧金属销与右侧复位斜面接触滚轮摇臂棘爪在小凸轮上滚轮摇臂棘爪在小凸轮上2.3.3 2.3.3 低速时凸轮轴位置低速时凸轮轴位置左侧执行器的金属销接合滑动槽左侧执行器的金属

12、销接合滑动槽凸轮件被向右侧推移凸轮件被向右侧推移左侧金属销与右侧复位斜面接触左侧金属销与右侧复位斜面接触滚轮摇臂棘爪在大凸轮上滚轮摇臂棘爪在大凸轮上2.3.4 2.3.4 部分负荷或全负荷下的凸轮轴位置部分负荷或全负荷下的凸轮轴位置2.4.1 2.4.1 结构结构2.4 2.4 本田雅阁可变气门控制机构本田雅阁可变气门控制机构传感器信号传感器信号 ECMECM 电磁阀电磁阀 控制油路控制油路 摇臂摇臂 原理概述原理概述2.4.2 2.4.2 工作原理工作原理 发动机低速运转发动机低速运转 ECM ECM 无指令，油无指令，油路中无油压，活塞位路中无油压，活塞位于各自的油腔中，各于各自的油腔中，

13、各个摇臂均独自上下运个摇臂均独自上下运动。动。主主 摇摇 臂：臂：开闭主进气门开闭主进气门次次 摇摇 臂：臂：微开闭次进气门微开闭次进气门中 间 摇 臂：中 间 摇 臂：随中间凸轮大幅度运动，但不开闭气门随中间凸轮大幅度运动，但不开闭气门进排气状态：进排气状态：单进、双排单进、双排 发动机高速运转发动机高速运转 发动机负荷达到一定发动机负荷达到一定程度时，程度时，ECM ECM 向向VTECVTEC电磁电磁阀供电，电磁阀工作。阀供电，电磁阀工作。正 时 活 塞：正 时 活 塞：被油压推向右侧被油压推向右侧三 个 摇 臂：三 个 摇 臂：被同步活塞、阻挡活塞串连在一起，组成被同步活塞、阻挡活塞串

14、连在一起，组成 一个组合摇臂一个组合摇臂 组合摇臂随中间摇臂一起受中间凸轮驱动组合摇臂随中间摇臂一起受中间凸轮驱动进排气状态：进排气状态：主次气门大幅度同步开闭主次气门大幅度同步开闭 双进、双排双进、双排 结构与组成结构与组成2.5 2.5 宝马可变气门正时系统宝马可变气门正时系统 原理原理偏心轴不动偏心轴不动推杆顶部滚轮：推杆顶部滚轮：支撑在偏心轴上支撑在偏心轴上中间推杆：中间推杆：在凸轮驱动下以某一在凸轮驱动下以某一 点为中心转动点为中心转动 足部驱动摇臂滚轮使足部驱动摇臂滚轮使 气门开闭气门开闭偏心轴旋转一定角度偏心轴旋转一定角度中间推杆：中间推杆：以中间滚轮与凸轮接以中间滚轮与凸轮接

15、触点为支点转动触点为支点转动 足部与摇臂滚轮接触点发生变化足部与摇臂滚轮接触点发生变化气门升程：气门升程：变化（变化值与偏心轴旋转角度成正比）变化（变化值与偏心轴旋转角度成正比）3 3 任务实施任务实施3.1 3.1 准备工作准备工作 阅读维修手册；阅读维修手册；列出所需工具、仪器和设备；列出所需工具、仪器和设备；制定检查与更换方案。制定检查与更换方案。领取备品领取备品3.2 3.2 操作流程操作流程(1)(1)拆卸齿形皮带。拆卸齿形皮带。(2)(2)拆卸凸轮轴正时齿轮。拆卸凸轮轴正时齿轮。(3)(3)拆气门室罩盖。拆气门室罩盖。(4)(4)拆下霍尔传感器。拆下霍尔传感器。(5)(5)在凸轮轴

16、的驱动链和链轮、轴承盖上做顺序及在凸轮轴的驱动链和链轮、轴承盖上做顺序及 安装标记。安装标记。(6)(6)拆卸凸轮轴和凸轮轴调节器。拆卸凸轮轴和凸轮轴调节器。3.2.1 3.2.1 拆卸流程拆卸流程3.2.2 3.2.2 安装流程安装流程(1)(1)去除汽缸盖上及轴承盖上的所有密封剂残留物。去除汽缸盖上及轴承盖上的所有密封剂残留物。(2)(2)按标记将驱动链装于凸轮轴的链轮上。按标记将驱动链装于凸轮轴的链轮上。(3)(3)将凸轮轴调节器推入驱动链之间。将凸轮轴调节器推入驱动链之间。(4)(4)将凸轮轴与驱动链和凸轮轴调节器装入汽缸盖中。将凸轮轴与驱动链和凸轮轴调节器装入汽缸盖中。(5)(5)检

17、测凸轮轴的调整是否正确。检测凸轮轴的调整是否正确。(6)(6)安装轴承盖。安装轴承盖。(7)(7)其余安装以拆卸的相反顺序进行。其余安装以拆卸的相反顺序进行。3.3 3.3 操作提示操作提示 (1)(1)正时链上有正时标记的正时链上有正时标记的,安装时要对正正时标记。安装时要对正正时标记。(2)(2)正时链上无正时标记的正时链上无正时标记的,在拆卸正时链时在拆卸正时链时,应先清应先清洁轴承盖上箭头相对的凸轮轴的正时链和链轮洁轴承盖上箭头相对的凸轮轴的正时链和链轮,并用色标并用色标标记位置。不要通过冲窝、切口或类似的做法标记链条。标记位置。不要通过冲窝、切口或类似的做法标记链条。(3)(3)安装

18、时安装时,应注意正时标记对正。应注意正时标记对正。(4)(4)安装凸轮轴后约安装凸轮轴后约30min 30min 内不允许起动发动机内不允许起动发动机,液压液压平衡补偿元件必须落位平衡补偿元件必须落位,否则气门会卡在活塞上。否则气门会卡在活塞上。(5)(5)对于对于V V 型发动机型发动机,左、右侧的正时调节器的拆装过左、右侧的正时调节器的拆装过程不完全一样。程不完全一样。思考与复习题思考与复习题1.1.叙述相位调整器的结构、工作原理。叙述相位调整器的结构、工作原理。2.2.叙述叙述VVTVVT的工作原理。的工作原理。3.3.叙述叙述VVTVVT的控制策略。的控制策略。4.4.叙述叙述VVTVVT系统的工作条件。系统的工作条件。5.5.叙述大众可变气门升程机构的结构、工作原理。叙述大众可变气门升程机构的结构、工作原理。6.6.叙述本田雅阁可变气门控制机构的结构、工作原理。叙述本田雅阁可变气门控制机构的结构、工作原理。7.7.叙述宝马可变气门正时系统的结构、工作原理。叙述宝马可变气门正时系统的结构、工作原理。