1、 本田汽车发动机 VTEC 系统的检修摘要：本文以本田雅阁 23L 轿车“CHECK ENGINE”故障灯异常亮起，用故障指示灯(MIL)显示故障码(DTC)为 21 为例，重点讲述配气机构所使用的可变气门升程等新技术，以及工作原理与故障检修。关键词：汽车、发动机、配气机构、新技术、检修、i-VTEC、可变气门升程、可变气门正时前 言随着人们环保意识的加强，各国采用更严格的汽车发动机废气排放标准，要求汽车更高效、更节能、更环保。配气机构对发动机高效、节能和环保有重要的影响。所以各大汽车公司在配气机构上采用了可变气门升程和可变气门正时（又称可变配气相位）等新技术。本文以本田汽车的 i-VTEC
2、为例，谈谈新式配气机构的故障检修。由于可变气门升程和可变配气相位为新技术，汽车维修人员不太熟悉，本文在简要介绍其结构和工作原理的基础上，再讲述故障诊断方法。一故障现象一辆已行驶 10 万公里的 02 款广州本田雅阁 23L 轿车“CHECK ENGINE”故障灯异常亮起，用故障指示灯(MIL)显示故障码(DTC)为 21，含义为 VTEC 电磁阀电路有故障。该车还有动力不足，油耗增加，车速上不去的现象。该发动机型号为 F23A3，SOHC 电子控制程序多点燃油喷射，且配置三元催化转化器。该发动机装备有可变气门正时和可变气门升程 i-VTEC 系统。二故障初步诊断与分析当转速信号、车速信号、水温
3、信号和发动机负荷信号达到规定值，发动机控制模块(ECM)端子 B12 输出 12V 电压（参见图 3） ，使位于气门室罩左后方的 VTEC 电磁阀打开，让油压作用在 VTEC 系统的传动机构上，从而增加进气门开启升程，将两个气门同时打开。电磁阀线圈的内部电阻为 1430。若该电磁阀及其线路不良，或机油压力过低，就会产生发动机故障码 21。机油压力过低可能是发动机润系有故障、机油太脏等原因造成的。首先从电路入手，检查 VTEC 电磁阀的控制电路和 VTEC 压力开关电路。根据故障指示灯(MIL)显示的 DTC 故障码 21，检查 VTEC 电磁阀，结果 VTEC 电磁阀没有故障。当然，汽车自诊断
4、系统给出的故障码所表示的故障不存在，甚至有的故障不显示故障码，这是经常会遇到的问题。这是因为汽车是“机、电、液”高度一体化的产品，各系统之间是相互作用，相互影响的。再根据“动力不足，油耗增加，车速上不去” 的现象，其故障范围就更加广泛了，电喷系统使供油量减少、点火系统工作不良、配气机构故障和活塞环漏气都会产生上述现象。有液压挺柱和利用机油压力控制的车型，发动机润滑系有问题，也会产生上述现象。诊断故障时要充分考虑故障车的构造特征。就本车而言，在低速时打开一个进气门，高速时打开两个进气门（且升程更大） 。如果 VTEC 系统有故障，高速时也打开一个进气门，由于进气不足，发动机就会出现“动力不足，油
5、耗增加，车速上不去” 的现象。1三本田 VTEC 的构造本田 F23A3 和 F20B1 发动机配气机构为 16 气门、单顶置式凸轮轴(SOHC)，带有可变气门正时和升程电子控制系统(VTEC ，全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control”)，改变进气门的正时和升程，使发动机在低、高速均有良好的动力性和经济性。与普通发动机性能差别如图 1 所示。可变气门升程（VTEC）的构造如图 2 所示。控制气门打开的高度，根据不同工况，提供发动机相应的进气量。在低速时，此系统能使发动机产生高燃烧率且低燃油消耗率，降低废气排放。在高速
6、时产生的高功率，从而提高汽车的动力性能。两进气门分为主进气门与次进气门。在主凸轮和辅助凸轮之间增加了升程较大中间凸轮。三个凸轮分别驱动三个进气摇臂：主摇臂、中间摇臂，辅助摇臂。主凸轮驱动主摇臂，打开主进气门。辅助凸轮驱动辅助摇臂，打开次进气门。中间摇臂不驱动任何进气门。在主摇臂内装有正时活塞、同步活塞 A。在中间摇臂内装有同步活塞 B,在辅助摇臂内装有止推活塞。电路方面，主要是 VTEC 电磁阀的控制电路和 VTEC 压力开关电路。当转速信号、车速信号、水温信号和发动机负荷信号达到规定值，发动机控制模块(ECM) 端子 B12 输出 12V 电压如图 3，使位于气门室罩左后方的 VTEC 电磁
7、阀打开，让油压作用在 VTEC 系统的传动机构上，从而增加进气门开启升程，将2两个气门同时打开。四本田 VTEC 的控制过程可变气门升程的控制原理，如图 3 所示。PCM 根据发动机的负荷、转速、水温和车速等信息，决定何时改变气门升程及正时。改变气门升程及正时条件有：发动机转速为 2300r/min 3200r/min(依进气歧管压力而定) ；车速为 10km/h 或更快；发动机冷却水温度为 70或更高；发动机负荷由进气压力传感器判断。在低速时，发动机控制模块(PCM) (ECM)使电磁阀截止，发动机机油不能通过电磁阀到达进气摇臂轴内，主摇臂内油压降低，止推活塞在弹簧作用下，将同步活塞推回原位
8、，三摇臂分离。如图 4 所示。这时主气门打开，次气门微开，让空气流动，以免混合气遇到冷的进气管壁析出汽油。这样发动机在 2300r/min 3200r/min 以下，进气量减少，相应喷油也减少。满足发动机低速时耗油少，废气排放低的要求。在高速时，发动机控制模块(PCM) (ECM)使电磁阀接通时，发动机机油通过电磁阀到进气摇臂轴内，进入主摇臂，机油压力推动正时活塞，同时推动同步活塞 A 与同步活塞 B，将三个摇臂贯穿在一起，三摇臂连接为一体，如图 5 所示。中间凸轮驱动中间摇臂，中间摇臂带动主、辅摇臂一起动作，同时打开两个进气门，而且升程最大，使进气量增大，满足发动机大功率的要求。VTEC 压
9、力开关起反馈作用。若 VTEC 电磁阀断电关闭时，则 VTEC 电磁阀后的机油压力低，压力开关闭合，其电阻为 0。VTEC 电磁阀通电打开，如果机压力开关电阻不为 0，则贮存故障码 21。3五VTEC 的故障检测步骤（一）故障码(DTC)21 的诊断步骤1MIL 指示灯亮。连接 SCS 短路插头后，显示代码(DTC)21：VTEC 电磁阀电路故障。2检查 VTEC 控制系统：（1）进行发动机控制模块(ECM)/动力系统控制模块(PCM)的重置步骤。（2）起动发动机。（3）待发动机预热至正常工作温度(冷却风扇启动) 。（4）进行路试。在 1 档时加速，使发动机转速超过 6000r/min，使发动
10、机保持此转速至少 2min。如果在首次路试过程中 MIL 指示灯不亮，则需重复两次以上本测试。MIL 指示灯是否亮并显示代码 21？否间歇性故障，系统此时正常。检查 VTEC 电磁阀和 ECM/PCM 处的导线是否连接不良或松动。是进行下一步。3检测 VTEC 电磁阀。关闭点火开关。断开VTEC 电磁阀插头。检查 VTEC 电磁阀插座 1 号端子与车体地线之间的导通性。是否为 1430？否更换 VTEC 电磁阀是进行下一步。4检查 VTEC 电磁阀插头 1 号端子与 ECM/PCM插头 B12 号端子之间的导通性，如图 6 所示。是否导通？否ECM/PCM(B12)与 VTEC 电磁阀插头之间
11、绿/黄导线有短路故障，应排除。是进行下一步。5检查 VTEC 电磁阀插头 1 号端子与车体地线之间的导通性。是否导通?是排除 ECM/PCM(B12)与 VTEC 电磁阀插头之间的绿/黄导线的 短路故障。否进行下一步。6如图 7 所示，检测 VTEC 电磁阀：（1）连接 VTEC 电磁阀插头。（2）卸下 10mm 螺栓，如图所示装上专用工具。4（3）连接转速表。（4）起动发动机。（5）将发动机预热至正常工作温度(冷却风扇转动) 。（6）检查发动机转速为 1000、2000、4000 r/min 时机油压力。说明：尽量缩短测量时间，发动机无负荷条运转不要超过 1min。压力是否低于 49kPa(
12、05kgf/cm 2)（机油压力正常值在 30250kPa）?否检查 VTEC 电磁阀。是进行下一步。7检测 VTEC 电磁阀：关闭点火开关。断开 VTEC 电磁阀插头。将蓄电池正极端子与绿/黄端子相连接。起动发动机，并检查发动机转速为 3000 r/min 时的机油压力。压力是否高于 250kPa?否检查 VTEC 电磁阀。是使用确信无故障的 ECM/PCM 进行替换，并重新检查。如果此时症状消失，那么，原来的ECM/PCM 损坏。上述步骤可诊断故障是否在 VTEC 电磁阀、ECM/PCM 及其线路、润滑系统的机油压力等方面。经过上述诊断步骤，故障不在 VTEC 电磁阀线圈、ECM/PCM
13、及其线路、润滑系统的机油压力等方面。（二）检查 VTEC 机油压力开关发动机控制模块(ECM)通过 VTEC 机油压力开关的信号来检测电磁阀是否动作，如图 3 所示。若VTEC 电磁阀不打开，VTEC 电磁阀后的机油压力低，则压力开关闭合，其电阻为 0。此车的情况是：在高速行驶后恢复怠速状态，VTEC 压力开关仍处于断开状态。检查压力开关线路，有 12V 电压输出及搭铁良好，说明 VTEC 压力开关触点接触不良。拆下 VTEC 压力开关清洗，并用压缩空气将其吹干，测量内部电阻为 0，恢复正常。是什么原因造成 VTEC 压力开关触点接触不良呢？进行下一步检查。（三）检查机油清洁度发现机油比较脏，
14、需更换。从而推论是机油污垢粘在压力开关的接点上，使其接触不良，因此产生发动机故障码 21。同时堵塞了 VTEC 电磁阀，使 VTEC 电磁阀之后的机油压力过低，也产生发动机故障码 21。高速时电磁阀打开，机油不能到进气摇臂轴内，不能将三个摇臂贯穿在一起，只打开一个进气门，使发动机进气量不足，使发动机“动力不足，油耗增加，车速上不去” 。经油品化验，机油严重变质，可能是使用劣质机油引起,更换新的标准机油后本故障排除。六体会由此可见，汽车是机电液高度一体化的产品。各系统之间相互作用，相互影响，使故障判断变得更加复杂。所以在判断故障时，一定要综合考虑各种因素。平时要多读书，注意知识的全面性，不能电工
15、修电器，机修工修理机械。如果是这样，则只能是东拆拆，西换换，劳命伤财，费时费力。诊断故障时还要充分考虑故障车的结构特征。就本车而言，在低速时打开一个进气门，高速时打开两个进气门（且升程更大） 。如果 VTEC 电磁阀漏油，则高速时也打开一个进气门，由于进气不足，发动机就会出现“动力不足，油耗增加，车速上不去” 的现象。参考文献：1 丰田花冠轿车维修 ，尹力会主编，2005 年 3 月辽宁科学技术出版社出版。2 广州本田雅阁轿车维修手册 ，周小明主编，2003 年 1 月国防工业出版社出版。3 奥迪 A6 轿车维修手册 ，夏天主编，2003 年 1 月国防工业出版社出版。4 一汽宝来轿车维修手册 ，孙越、张大勇主编，2002 年 8 月人民交通出版社出版。5赖振财 2012.12.17
