毕业设计 本田雅阁汽车VTEC系统的探讨与研究.doc

本田雅阁汽车VTEC系统的探讨与研究序言当今世界，汽车科学技术不断向前发展，追求高效低耗、减小排放污染、寻求新的 能源，己成为人们关注的焦点据统计，2008年，东风本田在汽车市场上表现比较抢眼, 前10个月销售10.07万辆，比2007年同期增长113.85%,远远超过去年全年6. 34万的 销量，已经完成全年销售H标东风本田创造佳绩的原因在于搭载新开发的1.8Li-VTEC 发动札 具备相肖于2. 0L级别发动机的动力性能，相半于1.5L级别发动机的油耗，很 快受市场青睐，成为热捧车型普通的发动机在制造出来后，配气相位和气门升程就固定不变了，无法适应不同转速下 发动机对进排气的需求因此，传统的发动机设计人员在考虑凸轮轴型线时都采用折衷 方案，既要照顾高速也要考虑低速但是这种综合考虑的设计方案在某种程度上限制了 发动机的性能，已远远不能满足现在车用发动机的要求因此，人们希望能够有这样一 种发动机，其凸轮型线能够适应任何转速，不论在高速还是低速都能得到最佳的配气和 位于是，可变配气相位控制机构应运而生在可变配气相位控制机构中比较有代表性 的便是本田公司的VTEC系统第1章本田雅阁i-VTEC发动机和VSA系统为使于更好地理解I-VTEC技术，我们先介绍一-下VTEC系统。

本HI公司在1989年 推出了自行研制的“可变气门正吋和气门升程电子控制系统”，英文全"Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，缩写就是 “VTEC”，是卅:界丄 第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统本田的VTEC 发动机一直是亨有“可变气门发动机的代名词”之称，它不只是输出马力超强，它还具 有低转速吋尾气排放环保、低油耗的特点，而这样完全不同的特点在同一个发动机丄面 出现，就因为它在一支凸轮轴上有多种不同角度的凸轮与很多普通发动机一样，VTEC发动机每缸有4气门（2进2排）、凸轮轴和摇臂等, 但与普通发动机不同的是凸轮与摇臂的数H及控制方法中、低转速用小角度凸轮，在 中低转速下两气门的配气相位和升程不同，此吋一个气门升程很小，几乎不参与进气过 程，进气通道基本上相半于两气门发动机，但是由于进气的流动方向不通过气缸中心， 故能产生较强的进气涡流，对于低速，尤其是冷车条件下有利于提高混合气均匀度、增 大燃烧速率、减少壁面激冷效应和余隙的影响，使燃烧更加充分，从而提高了经济性， 并大幅降低了 HC、CO的排放；而在高转速时，通过VTEC电磁阀控制液床油的走向，使 得两进气摇臂连成一体并由开启时间最长、升程最大的进气凸轮來驱动气门，此时两进 气门按照大凸轮的轮廓同步进行。

与低速运行相比，大大增加了进气流通面积和开启持 续吋间，从而提高了发动机高速吋的动力性这两种完全不同性能表现的输出曲线，木 出的工程师使它们在同一个发动机丄实现了，并且形象地称之为“平时的柔和驾驶” 与“战时的激烈驾驶”但是VTEC系统对于配气相位的改变仍然是阶段性的，也就是说其改变配气相位只 是在某一转速下的跳跃，而不是在一段转速范围内连续可变为了改善VTEC系统的性 能，本田不断进行创新,推出了 i-VTEC系统1.1 i-VTEC 系统简单地说，i-VTEC系统是在VTEC系统的基础上，增加了一个称为VTC （Variable组进气门凸轮轴正吋可变控制机构,timing control “可变正时控制”）的装置 即i-VTEC二VTEC+VTC此吋，排气阀门的正吋与开启的重叠吋间是可变的，由VTC控制, VTC机构的导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气和位，这在很大程度丄提高 了发动机的性能典型的VTC系统由VTC作动器、VTC油床控制阀、各种传感器以及ECU组成VTC 作动器、VTC油压控制阀可根据ECU的信号产生动作，使进气凸轮轴的相位连续变化 VTC令气门重叠时间更加精确，保证进、排气门最佳重叠吋间，可将发动机功率提高20%oVTC机构的导入，使得气门的配气和位能够“智能化地”适应发动机负荷的改变。

VTC在发动机运转过程中配合VTEC系统的作用主要运用在三个方而1. 1. 1最佳怠速/稀薄燃烧区域在此区域内，VTC系统停止作用，此吋气门重叠角最小，由于VTEC的作用，产生强 大的涡流，从而使发动机怠速工作稳定1.1.2最佳油耗、排气控制区域TC的作用使气门重在此区域内，VTEC发挥作用，产生强大的涡流，从而使可燃混 合气混合更加均匀，同时V叠角加大，将部分废气重新吸入气缸，起到了 EGR的作用， 以此达到最佳油耗和排气控制1.1.3最佳扭矩控制区域在此区域内，通过VTC的控制，以最适肖的气门重叠角，同时配合VTEC系统的作 用，使得发动机的输出扭矩最大限度地提高另外，i-VTEC发动机采用进气歧管在前，排气歧管在后的布置排气歧管缩短了长 度，也就是缩短了与三元催化器Z间的距离，使三元催化器更快进入适为的工作温度， 能有效控制废气排放由于发动机启动后i-VTEC系统就进入状态，不论低转速或者高 转速VTC都在工作，也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷1.2 VSA系统雅阁一直追求世界最高水平的安全性能，让用户在尽情亨受驾驶乐趣的同时，也获 得全面的安全保障06款雅阁2.4L i-VTEC和3. 0L V6 VTEC全部车型均配置了 VSA系 统，车辆主动安全性能更加出色，能够有效预防事故发生。

VSA (Vehicle Stability Assist)车辆稳定性控制系统，是具有世界先进水平的 提高车辆稳定性和行驶安全性的控制系统VSA系统除具备了传统的制动防抱死(ABS) 功能和牵引力控制(TCS)功能外，还增加了防侧滑控制(Skid Control)功能1. 2. 1 ABS防抱死制动系统ABS防抱死制动系统：防止车辆在制动时，特别是在湿滑路而丄制动时车轮抱死， 从而避免车辆甩尾，并II保持车辆的转向能力，提高了制动时的安全性1.2.2 TCS牵引力控制系统TCS牵引力控制系统：防止车辆在起步或加速时车轮空转打滑，从而避免由于打滑 造成的加速缓慢或方向失控，提高了加速性能和安全性能此项功能对于车辆在冰雪或 其它湿滑路面上起步、加速有很大的实用性1. 2. 3防侧滑功能防侧滑功能：有资料显示，60%的引起死亡的交通事故都是由于车辆侧滑导致，所 以侧滑甩尾是汽车驾驶中极度危险的冷而杀手VSA系统通过相关传感器对车辆行驶状 态进行实时探测和监控，当系统判断车辆产生转向不足或转向过度、有侧滑或甩尾的危 险吋，能够主动地降低发动机的输出扭矩或者对相应的车轮进行制动，使车辆产牛相反 方向的偏转力矩，从而抑制转向不足或转向过度，预防侧滑发生，保持行车的稳定性。

VSA系统能够帮助驾驶者更加从容地操控车辆，将车辆尽可能控制在止常的驾驶范围内， 带来更加安心的驾驶感受特别在遇到紧急情况突然转向、通过湿滑路而等情况下，能 够最大程度地保证车辆的行驶安全为了提高驾驶安全性，VSA系统在国外轿车上已经 有较高的普及率，但在国产中高档轿车上普及率还比较低，今后轿车配置VSA系统必将 成为一种趋势1. 3导航系统（NAVI）06款雅阁内饰设计从人性化的驾乘理念出发，更多高质感装备为用户提供了舒适而 有品位的移动亨受为了让行车轻松随意，旅程充满乐趣，06款雅阁配备了先进的导航 系统，充分满足用户对高品位与实用性需求导航系统采用7英寸触摸式宽屏显示器， 包含了导航功能、DVD和VCD播放功能以及倒车显示功能（需选配），使用集成型的导航 系统控制面板，将导航、音响、空调等操作按钮通过模块化形式合理排列，极大地方便 了驾驶者的操作06款雅阁的导航系统可以精确显示车辆现在位置，同时包含了丰富的H的地检索数 据，用户可以按照地址、号码、拼音、设施（如旅游景点、餐饮服务等）多种方式 迅速查找H的地并进行设定，强大的计算功能将从路程远近、经济性等方面考虑提供多 达6种路线方案供用户选择，另外，用户还可通过设定途经地来自行安排引导路线。

导航系统还具有双语（普通话和广东话）语音导航功能，而导航过程中的双画面显 示将道路交叉口、分岔路以及环岛进行放大显示，便于用户全面了解路况用户还可在 2・4Li-VTEC和3.0L V6 VTEC车型丄选装倒车后摄像头，将车后情况一览无余，更安心 地进行倒车操作第2章本田雅阁VTEC系统的检修2.1配气相位以曲轴转角来表示发动机的进气门和排气门的开启开始与关闭终止的时刻，称为配 气相位如图1所示图2-1配气相位传统发动机配气机构有以下缺陷：一是传统发动机配气机构进排气门开闭时刻是以一个固定的常用转速设定的转速 低时，进排气早开迟关角显得太大，进、排气门“重叠阶段”时间长，会引起进排气损 失，造成发动机动力下降，排放污染增加转速高时，进排气早开迟关角显得太小，引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下 降二是没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高转速时都能完美输出的， 如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车型的需求，选择最优化的固定的 气门叠加角例如，赛车的发动机一-般都采用较大的气门叠加角，以有利于高转速吋候 的动力输出而普通的民用车则采用适中的气门叠加角，同时兼顾高速和低速是的动力 输出，但在低转速和高转速时会损失很多动力。

为此，可变配气相位作为现代汽车技术手段中的新技术之一应运而生它改变了配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正吋，提高 了充气系数，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾, 在一定程度丄改善了废气排放、怠速稳定性和低速平稳性，降低了怠速转速2.2 VTEC机构的组成（以本田雅阁F22BI发动机为例）和常规的高速发动机一样，装有VTEC机构的发动机每个气缸都配置有2个进气门 和2个排气门，2个进气门分为主进气门和次进气门，与之对应的凸轮、摇臂分别称为 主、次凸轮和主、次摇臂在主次摇臂、主次凸轮之间还设有小间摇臂和中间凸轮，3 个摇臂并列在一起，均可在摇臂轴上转动，中间摇臂不与任何气门直接接触中间凸轮 按发动机双进、双排气门最佳工况设计，升程最大；主凸轮升程小于中间凸轮；次凸轮 升程最小，最高处只稍微高于基圆，通过次摇臂稍微打开次气门中间摇臂的一端和中 间凸轮接触，另一•端在低速时可自由活动三个摇臂在靠近气门一端均有一个油缸油 缸内都安置有利用油压控制的活塞，分别称为正吋活塞、主同步活塞、中问同步活塞和 次同步活塞如图2所示图2-2VTEC机构的组成2. 3 VTEC机构工作原理VTEC机构采用一-根凸轮轴上设计两种配气正吋和气门升程凸轮（高速型和低速型） 的方式，ECU根据传感器提供的发动机转速、负荷、冷却液温及车速信号进行分析计算处理，向VTEC电磁阀输出信号进而控制油路开闭进行高速、低速或 低速、中速、高速的切换。

发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，3个摇臂彼此分离，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关闭如图3所示2. 3. 1两段式控制两段式控制：包括低速和高速两种进、排气门工作状态VTEC不工作时，电磁阀不通电使油道关闭，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内， 与中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活塞则和弹簧一起位于次 摇臂油缸内正时活塞的一端和液丿玉油道相通，油道的开闭由ECU通过VTEC电磁阀來 控制发动机处于低速工况时（如图4所示），ECU无指令，油道内无油压，活塞 位于各自的油缸内，各个摇臂均独自做上下运动。