汽车进气可变凸轮控制原理

我们知道，当气门间隙一定时，发动机的配气正时和进气门升程取决于进气凸轮的形状，一般发动机工作期间配气正时和气门升程是不可调整的，而实际上，发动机的配气正时和气门升程不但与发动机转速有关，还与发动机负荷、车速、冷却液温度都有关系。进气可变凸轮控制（VTEC）设置至少两个具有不同升程的进气凸轮，在发动机工作过程中，ECU随时根据有关传感器信号，变换这些凸轮来改变进气升程和配气正时，以做到最佳配气，从而提高汽车的动力性和燃油经济性。

图3-45所示为四气门发动机上的VTEC装置，除原有控制进、排两个气门的一对凸轮外，还增设有一对高升程凸轮。VTEC装置的气门摇臂也因此分成三个部分，即主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂。三个摇臂轴的内部装有液压控制的两个正时活塞，液压系统液流的速度和方向则由ECU控制。

1）发动机在低速运转时，如图3-46、图3-47所示，主摇臂、中间摇臂和辅助摇臂是彼此分开独立动作的。此时凸轮A与凸轮B分别驱动主摇臂（主进气门）和辅助摇臂（辅助进气门）的开闭。由于凸轮B的升程很小，因而辅助进气门只稍微打开。虽然此时中间摇臂已被凸轮C驱动，但由于中间摇臂与主摇臂、辅助摇臂是彼此分开的，故不影响两个进气门的正常开闭。主、辅进气门开度上的差异能促使进气涡流的形成，有利于低速时燃油在气缸内与空气的充分混合与雾化。

图3-45 VTEC发动机的凸轮轴

1—凸轮轴 2—低转速用凸轮 3—高转速用凸轮 4—主摇臂 5—中间摇臂 6—辅助摇臂 7—同步活塞A 8—同步活塞B 9—回位弹簧 10—阻挡弹簧 11—排气门 12—进气门

图3-46 VTEC机构零件分解图

2）当发动机转速达到某一设定转速时，ECU使液压系统各电磁阀动作，正时活塞在油压的作用下移动，推动3个摇臂内的同步活塞移动，主摇臂、辅助摇臂与中间摇臂被两个同步活塞贯穿，使三个摇臂锁成一体，如图3-48所示。此时由于凸轮C较凸轮B高，所以所有摇臂或进气门均由中间凸轮C驱动，从而达到改变气门正时和加大升程的目的，使之与发动机的高速工况相适应。

图3-47 VTEC低速工作状态(www.xing528.com)

图3-48 VTEC高速工作状态

图3-49 VTEC控制系统原理图

3）当发动机转速降至设定值时，ECU使液压系统电磁阀复位，液流反向，同步活塞在复位弹簧作用下退回原位，三摇臂又彼此分离。

图3-49所示为VTEC的电控原理图。ECU综合所有传感器信号，决定VTEC的工作状态。当ECU给VTEC的液压电磁阀提供电流时，电磁阀打开，来自油泵的压力油通过电磁阀进入正时活塞工作腔，VTEC机构投入工作。同时，装在油路上的压力开关向ECU反馈信号，使ECU能够监控VTEC的工作情况。VTEC投入工作的条件有：

①发动机转速：2300～3200r/min（依进气歧管绝对压力而定）。

②车速：≥10km/h。

③发动机冷却液温度：≥10℃。

④发动机负荷：由进气歧管负压判断。