由于进气门配气相位对发动机性能的影响比排气门大，所以各种发动机装用的可变配气相位控制机构一般只控制进气门配气相位，以免使配气机构过于复杂。此外，配气相位取决于凸轮的形状及凸轮轴与曲轴的相对位置。在发动机工作时，变换驱动凸轮或改变凸轮轴与曲轴相对位置，均可实现配气相位的调节。
目前，车用发动机装用的可变配气相位控制机构主要有：日本本田车VTEC可变配气正时（相位）及气门升程电子控制机构、德国奔驰车系可变配气相位控制机构、德国大众车系可变配气相位控制机构和德国宝马车系可变气门控制机构等。现以日本本田、德国奔驰、德国宝马为例。
1.本田车可变配气正时（相位）及气门升程电子控制机构
（1）VTEC机构的组成。
VTEC机构的组成如图3-7所示。同一缸的两个进气门有主、次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门通过单独的摇臂驱动，驱动主进气门的摇臂称为主摇臂，驱动次进气门的摇臂称为次摇臂，在主摇臂、次摇臂之间装有一个中间摇臂，中间摇臂不与任何气门直接接触，三个摇臂并列在一起组成进气摇臂总成。凸轮轴上相应有三个不同升程的凸轮分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂，凸轮轴上的凸轮也相应分为主凸轮、中间凸轮和次凸轮；在凸轮形状设计上，中间凸轮的升程最大，次凸轮的升程最小，主凸轮的形状适合发动机低速时主进气门单独工作时的配气相位要求，中间凸轮的形状适合发动机高速时主、次双进气门工作时的配气相位要求。
图3-7 V下EC机构的组成
1—正时板；2—中间摇臂；3—次摇臂；4、5—同步活塞；6—正时活塞；7—进气门；8—主摇臂；9—凸轮轴
正时板的功用是：正时活塞处于初始位置和工作位置时，靠回位弹簧使正时板插入正时活塞相应的槽中，使正时活塞定位。
进气摇臂总成如图3-8所示，在三个摇臂靠近气门的一端均设有液压缸孔，液压缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的液压缸孔与发动机的润滑油道连通，ECU通过电磁阀控制油道的通、断。
VTEC配气机构与普通配气机构相比，在结构上的主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，进气摇臂总成的结构复杂。排气门的工作情况与普通配气机构相同。
图3-8 进气摇臂总成
1、2—同步活塞；3—弹簧；4—正时活塞；5—主摇臂；6—中间摇臂；7—次摇臂
（2）VTEC机构的工作原理。
可变配气相位控制系统的功能是：根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。
发动机低速运转时，VTEC机构电磁阀不通电，使油道关闭，机油压力不能作用在正时活塞上，在次摇臂液压缸孔内的弹簧和阻挡活塞作用下，正时活塞和同步活塞A回到主摇臂液压缸孔内，与中间摇臂等宽的同步活塞B停留在中间摇臂的液压缸孔内，三个摇臂彼此分离，如图3-9所示。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；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开启，其目的是防止次进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排的气门状态，单进气门由主凸轮驱动。
图3-9 发动机低速运转时V下EC机构的工作状态
1—主凸轮；2—次凸轮；3—次摇臂；4—阻挡活塞；5—同步活塞A；6—正时活塞；7—主摇臂；8—同步活塞B
当发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速达到设定值时，计算机控制电路向VTEC机构电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，由正时活塞推动两同步活塞和阻挡活塞移动，两同步活塞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，如图3-10所示。此时，由于中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门的配气相位和升程与发动机低速时相比，其升程、提前开启角和滞后关闭角均增大。
图3-10 发动机高速运转时V下EC机构的工作状态
1—中间凸轮；2—中间摇臂
当发动机转速下降到设定值时，计算机控制电路切断VTEC机构电磁阀电流，正时活塞一侧的机油压力降低，各摇臂液压缸孔内的活塞在回位弹簧作用下回位，三个摇臂又彼此分离而独立工作。
（3）VTEC控制系统电路。
VTEC控制系统电路如图3-11所示。发动机电子控制单元ECU根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTEC机构电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给计算机提供一个反馈信号，以便监控系统工作。(www.xing528.com)
图3-11 V下EC控制系统电路图
（4）VTEC机构的检修。
在维修时，拆下VTEC机构电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器。若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC机构电磁阀，用手指检查电磁阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。
发动机不工作时，拆下气门室罩盖，转动曲轴，分别使各缸处于压缩上止点位置，用手按压中间摇臂，应能与主摇臂和次摇臂分离单独运动。用专用堵塞堵住油道减压孔，拆下机油压力检查孔处的密封螺栓，通入压力为400kPa的压缩空气，用手推动正时片端部，使其向上移动2～3mm。当转动曲轴，使气缸内活塞处于压缩上止点位置、三个摇臂并列平行时，从三个摇臂的缝隙中观察同步活塞的结合情况，同步活塞应将三个摇臂连接为一体，用手按压中间摇臂应不能单独运动。当停止输入压缩空气时，再推动正时片，使其向上移动，摇臂内的同步活塞应迅速回位。进气摇臂总成的工作情况若不符合上述要求，应分解检查进气摇臂总成，必要时成组更换进气摇臂总成。
例如，日本本田车系轿车在使用过程中出现故障码21，说明VTEC电磁阀或其电路有故障，应按以下步骤进行检查：
①清除故障码并重新启动发动机，必要时上路测试；再次调取故障码，若不再有故障码21，说明VTEC机构存在间歇性故障，一般是电磁阀线路连接不良所致。
②关闭点火开关，拆开VTEC机构电磁阀线束插接器，测量电磁阀线圈的电阻，标准电阻值应为14～30Ω；否则，应更换VTEC机构电磁阀。
③若电磁阀电阻值符合规定标准，检查VTEC机构电磁阀与ECU之间的连接线路是否有短路或断路故障。
④若上述检查均正常，接好VTEC机构电磁阀线束插接器，拆下电磁阀上的M10螺栓，将专用接头和压力表连接到电磁阀上。然后启动发动机，当达到正常工作温度后（冷却风扇转动），检查发动机转速分别为1000r/min、2000r/min和4000r/min时的机油压力。若机油压力均高于49kPa，则说明VTEC机构电磁阀不能开启，应进行更换。
若上述机油压力均低于49kPa，则关闭点火开关，拆开VTEC机构电磁阀线束插接器，用蓄电池直接给电磁阀通电。然后启动发动机，测量转速时的机油压力。机油压力应达到250kPa以上，否则说明机油泵工作不良或润滑系统有泄漏。
⑤用换件法检查ECU是否有故障，必要时更换ECU。
2.德国奔驰车系可变配气相位控制机构
德国奔驰车系V12发动机装用的可变配气相位控制机构如图3-12所示。该发动机共有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴，采用链传动。它是通过改变进气凸轮轴与曲轴相对位置来实现配气相位调节的。进气凸轮轴链轮与凸轮轴连接凸缘之间装有调节活塞，使链轮与凸轮轴之间形成非刚性连接；ECU根据发动机转速信号、车速信号和挡位信号，通过电磁线圈和衔铁分别对左右两根进气凸轮轴配气相位进行控制；发动机工作时，ECU控制电路使线圈通电，线圈产生的磁场力通过衔铁对调节活塞施加转动力矩，使进气凸轮轴沿其旋转方向相对其驱动链轮转过一定角度，该凸轮轴驱动的进气门配气相位提前；反之，线圈断电时使配气相位推迟。
图3-12 德国奔驰车系V12发动机装用的可变配气相位控制机构
1—端盖；2—凸轮轴链轮；3—固定螺母；4—调节活塞；5—螺旋锥形弹簧；6—凸轮轴
3.德国宝马车系可变配气相位控制机构
Valvetronic系统能改变进气门的正时与升程，气门升程是连续可变的。可变升程机构安装位置如图3-13所示，其结构如图3-14所示。该机构在进气凸轮轴和摇臂之间增加了中间推杆，并且在缸盖上增加了一根偏心轴，在偏心轴上有与中间推杆对应数目的偏心凸轮。中间推杆通过其顶部的滚轮依靠在偏心凸轮上，其中部通过滚轮支撑在进气凸轮上，其足部的弧线工作区域与摇臂的滚轮接触。扭转弹簧上端固定在缸盖上，下端固定在中间推杆的足部，因此中间摇杆的运动由偏心凸轮和进气凸轮共同控制。气门液压挺柱将中间推杆足部的弧线区域与摇臂滚轮的接触保持在零间隙。在偏心轴中部装有扇形齿轮，该齿轮与伺服电动机的齿杆组成一对蜗杆机构。伺服电动机是步进电动机，通过驱动扇形齿轮，可使偏心轴在0°～170°的范围内连续转动。
图3-13 德国宝马车系可变正时机构安装位置
图3-14 德国宝马车系气门可变升程机构的组成
当偏心轴不动时，中间摇杆的顶部滚轮支撑在偏心凸轮上，中部滚轮在进气凸轮的驱动下，使中间推杆围绕某个中心旋转，则中间推杆的足部驱动滚轮完成进气门的开启与关闭。当进气凸轮轴固定不动时，中间推杆支撑在进气凸轮上，偏心轴旋转一定的角度，则中间推杆的足部跟滚轮接触弧线工作区域发生变化。偏心轴旋转的角度不同，则中间摇杆的旋转中心也不同，导致工作区域不同，气门的升程也就不同。偏心轴旋转角度越大，中间推杆旋转的幅度越大，进气门的升程也就越大。当偏心轴旋转到初始位置（0°）时，进气凸轮转动到凸顶与中间推杆接触，此时气门升程达到最小（0.2 mm）；当偏心轴旋转到极端位置（170°）时，进气凸轮转动到凸顶与中间推杆接触，此时进气门升程达到最大（9.7mm），这样就可以在0～9.7mm范围内无级改变气门升程，如图3-15所示。此外，这个系统中进气和排气凸轮相对凸轮轴位置的转动角度分别达到6°。
图3-15 德国宝马车系可变气门升程机构的调节范围
在Valvetronic系统中可改变节气门升程承担节气门的任务，该系统有一个单独的电子控制单元，电子控制单元通过接收加速踏板位置的信号，控制伺服电动机旋转，它能在很短的时间（0.3s）内无级地改变进气门的升程。在负荷较低的发动机工况下，Valvetronic控制气门开度较小，吸入的空气量较少，燃油使用量较少；当发动机负载增加，Valvetronic控制气门开度较大，吸入的空气量较大，燃油吸入量多，做功较多，输出动力更大。在正常工作时，发动机进气量由Valvetronic控制，节气门全开。节气门只在发动机出现问题时进入紧急模式后才控制发动机进气量。由于节气门全开，使得空气进入气缸畅通无阻，不会在进气门背面产生负压，也极大地减少了发动机进气损失，最终达到提高燃油经济性和提升发动机效能的目的。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
