可变气门正时机构组成及工作原理

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可变气门正时机构组成及工作原理

可变气门正时机构由可变气门正时执行器、油压控制阀(OCV)、曲轴位置传感器(CKP)、凸轮轴位置传感器(CMP)及发动机电脑(PCM)构成。CKP传感器发送的发动机转速信号和CMP传感器发送的气缸识别信号PCM接收到后，经过分析和计算发出指令，输出电流(占空比)控制油压控制阀，改变其高压油的通道。油压控制阀的油压用来控制可变气门正时执行器，使其根据发动机不同的转速，不断调节进气凸轮轴相位，使气门正时达到最佳。可变气门正时机构的结构示意图如图1所示［1］。

图1 可变气门正时机构示意图

可变气门正时传动装置有两个液压室：一是气门正时提前室，二是气门正时延迟室。这两个液压室位于凸轮轴链轮支承壳与凸轮轴转子之间。油泵为两室提供机油。由油压控制阀（OCV）控制两室的液压水平，按照发动机运行条件调整凸轮轴链轮以及凸轮轴的相应相位，以获得最优配气。
（1）发动机启动时：可变气门正时传动装置的止动销与转子啮合时（转子由于弹簧力处于最大配气延迟位置），凸轮轴链轮与凸轮轴作为一个整体旋转。当油泵压力升高并且止动销脱离时，便可能对凸轮轴链轮与凸轮轴的相应角度进行调节。
（2）气门正时提前： 油压控制阀（OCV）的滑阀按照PCM信号移动到左侧时，油泵液压注入到气门正时提前通道并最终到达可变气门正时传动装置的气门正时提前室。然后，转子与凸轮轴一起向气门正时提前方向旋转，与曲轴驱动的壳相反，由此气们正时被提前。如图2所示。

1.PCM 2.油压控制阀（OCV） 3.滑阀4.油泵5.凸轮轴
6.可变气门正时传动装置7.转子8.壳9.油底壳
10.通向气门正时提前室11.气门正时提前室12.来自气门正时延迟室

图2　气门正时提前工作原理图

（3）气门正时延迟:油压控制阀（OCV）的滑阀按照PCM信号移动到右侧时，油泵液压注入到气门正时提前通道并最终到达可变气门正时传动装置的气门正时延迟室。然后，转子与凸轮轴一起向气门正时延迟方向旋转，与曲轴驱动的壳相反，由此气门正时被延迟。如图3所示。

1、PCM2、油压控制阀（OCV）3、滑阀4、油泵5、凸轮轴
6、可变气门正时传动装置7、转子8、壳9、油底壳
10、通向气门正时延迟室11、气门正时延迟室12、来自气门正时延迟室
13、滤网

图3　气门正时延迟工作原理图

（4）保持气门正时中间位置:油压控制阀（OCV）的滑阀位于气门正时提前与延迟的中间位置。由此，液压同时被保持在可变气门正时传动装置的提前室与延迟室内。同时，转子与壳的相应角度被固定并保持，由此产生固定气门正时。如图4所示。

1、PCV2、油压控制阀（OCV）3、油泵4、通向气门正时提前室
5、通向气门延迟室6、液压流量

图4　保持气门正时中间位置工作原理图

（5）可变气门正时传动装置:由一个与凸轮轴链轮一体的外壳、一个罩、一个凸轮轴转子以及一个止动销组成。当发动机停止时止动销用来定位转子与外壳（套管）。另外，转子有一个薄片封口用来封气门正时提前室与延迟室。
可变气门正时传动装置罩与转子开槽，在监控可变气门正时传动装置时，被作为对正标记使用。如图5所示。

1、凸轮轴链轮2、壳3、转子4、止动销5、尖端封口
6、罩7、开槽（刻痕）

图5　可变气门正时传动装置图

（6）油压控制阀（OCV）:包括一个用来转换机油通道的滑阀、一个用来移动滑阀的线圈、一个柱塞以及一个回动弹簧。如图6所示。

1、滑阀2、线圈3、柱塞4、回动弹簧

图6　油压控制阀装置图

3 维修案例
3.1 故障现象
1辆马自达车辆行驶在山路上，因交会车不当造成车辆掉进沟里右侧侧翻，从车辆的受损来看，只是右侧一侧外观损坏，所以将拖车回服务店后保险公司就对右侧进行了定损修复，但是经过10天左右的维修（包括钣喷项目修复）、完成后对车辆进行终检路试时，发现引擎故障灯点亮，急加速无力，并在急加速时发动机进气系统发出异常的响声。
3.2 故障的可能原因
与客户沟通了解相关信息，客户说明车辆在发生事故之前发动机工作正常，没有发现任何异响现象。
经过初步的原因推断，进气系统发出异响应该与本次事故有关，并且异常声音在进气门和正时附近，故推断故障是由侧翻时及维修中致使发动机可变气门正时控制系统工作不正常所引起的。
3.3 故障检测与维修
根据前面的分析判断，作进一步的检测：
（1）用马自达专用诊断仪MDS检测到故障码为P0012，故障原因为CMP正时过迟。针对以上的结构原理分析，故障产生的条件是：如果油压转换阀（OCV）系统控制在反馈范围内，则对于指定的期间，实际的气门正时比目标气门正时滞后19°。造成正时过迟的原因有可变正时执行器故障，油压转换阀OCV，正时链条错误及油压不正常的故障等。
（2）拆下0CV阀进行检查，不通电时OCV在延迟位置，通电时OCV在提早位置，说明促动正常，检查PCM到OCV的信号和接地都正常。
（3）拆开气门室盖，对正时重新校正一遍，在确认正时正确的情况下发动机异响并没有消除。
（4）接着，更换一个可变正时执行器试试看，但是故障依旧存在。
（5）进一步分析，在拆解检测中，发现发动机由于没有定期保养，积碳和油泥严重。因此，推断其可能是润滑系统阻塞，导致油压不足，致使可变正时执行器工作不良。
（6）于是对润滑系统进行油压测试，测试结果为正常。
（7）延着润滑系统的线路做进一步的检测，通往可变正时执行器的油道从机油格　主油道正时前端盖　缸盖（滤网）　OCV
可变正时执行器，发现积碳严重，所以判断故障原因可能是从前端盖通往OCV处的滤网被堵塞，如图3所示。
（8）拆检前端盖的滤网，发现通往OCV处的滤网严重堵塞，如图7、图8所示。

图7　故障零件部位照片图8　故障零件照片

3.4 检修结果用煤油清洗滤网，更换机油格和机油，进行试车，故障消除。最终认定，故障的原因是由于顾客长时间跑长途未及时更换机油，在侧翻后长时间搁置维修，致使含有积碳和油泥的污稠机油干附在滤网上，堵塞了通往OCV阀的油路。
4 结语
通过以上发动机可变气门正时控制系统S-VT(VVT)的故障案例的分析、检测与维修表明，在汽车故障的检测与维修过程中，我们要根据其具体的结构与工作原理进行分析、判断外，也要详细分析由于顾客的不当使用及某些特殊原因所造成的具体的故障，进行正确的检修