本田雅閣VTEC電磁閥電路故障的檢修與排除.doc

國家職業(yè)資格全國統(tǒng)一鑒定汽車維修電工技師論文（國家職業(yè)資格二級）本田雅閣VTEC電磁閥電路故障的檢修與排除姓 名：*身份證：44022214準(zhǔn)考證號：所在省市：廣東省韶關(guān)市所在單位：*學(xué)校本田雅閣VTEC電磁閥電路故障的檢修與排除姓名：*單位：*8*學(xué)校摘要：本文根據(jù)一輛本田雅閣2.2轎車（發(fā)動機(jī)型號F22B1）,行駛里程為85000km，故障指示燈(MIL)顯示故障診斷代碼(DTC)為22，加速緩慢、動力不足的故障現(xiàn)象。懷疑功率下降與VTEC系統(tǒng)失效大有關(guān)系，結(jié)合該車TVEC系統(tǒng)對配氣相位的性能影響、以及VTEC結(jié)構(gòu)和工作原理，對這一故障進(jìn)行了比較深入的分析和討論，并加以排除。關(guān)鍵詞：故障診斷代碼22 VTEC系統(tǒng) VTEC電磁閥 壓力開關(guān) 功率下降前 言:本田雅閣轎車所用的可變配氣正時及氣門升程機(jī)構(gòu)(VTEC)是20世紀(jì)80年代的研制和開發(fā)的技術(shù)，VTEC可使配氣相位和氣門升程根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化作出相應(yīng)的實(shí)時調(diào)整，使氣缸的充氣量同時滿足發(fā)動機(jī)低速和高轉(zhuǎn)速下的不同需要，從面提高了發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。一輛本田雅閣2.2轎車，發(fā)動機(jī)型號為F22B1，SOHC電子控制程序多點(diǎn)燃油噴射，且配置三元催化轉(zhuǎn)化器。該發(fā)動機(jī)裝備有可變氣門正時和氣門升程電子控制系統(tǒng)（VTEC）。行駛約8.5萬km，故障燈“CHECKENGINE”異常亮起，發(fā)動機(jī)加速緩慢、動力不足， 而為了弄清這個問題，徹底解決故障的根源，我作了比較深入的分析和討論。論文內(nèi)容（一）配氣相位的性能分析及要求配氣相時位是指用曲軸轉(zhuǎn)角來表示進(jìn)、排氣門開閉刻和開啟持續(xù)時間，主要包括進(jìn)氣門開啟提前角、進(jìn)氣門遲后關(guān)閉角、排氣門開啟提前角、排氣門遲后關(guān)閉角等。如圖1-1所示：圖1-1發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣門的運(yùn)動規(guī)律（開閉時刻、開啟時間和氣門升程），對發(fā)動機(jī)的性能有著較多影響，最佳的氣門運(yùn)動規(guī)律因發(fā)動機(jī)工況而異。同一臺發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速不同時應(yīng)有不同的配氣相位角。轉(zhuǎn)速越高，提前角和遲后角應(yīng)隨之加大，低速時，燃燒速度慢，若進(jìn)氣提前角過大，會造成回火（廢氣流入進(jìn)氣岐管）和怠速不穩(wěn)；高速時，燃燒速度快，進(jìn)氣慣性大，只有加大進(jìn)排氣門的提前角、遲后角和氣門升程，才能保證慣性能量的充分利用。然而，這種進(jìn)排氣門運(yùn)動規(guī)律在結(jié)構(gòu)上卻難滿足。為了平衡高、低速性能間的矛盾，傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)多采用折中方案，通常是通過試驗(yàn)來確定某一常用轉(zhuǎn)速的配氣相位。由于配氣相位所確定的氣門動規(guī)律是固定不變的，因而只能使這一轉(zhuǎn)速時的發(fā)動機(jī)性能達(dá)到最佳、其它工況下氣流的慣性能量不能被充分利用。在配氣相位角中，進(jìn)氣遲后角的大小對發(fā)動機(jī)性能影響最大，它決定了進(jìn)氣慣性的利用情況，從而影響到充氣系數(shù)和發(fā)動機(jī)扭矩。試驗(yàn)證明，高轉(zhuǎn)速下進(jìn)氣遲后角要足夠大，以充分利用進(jìn)氣脈動壓力增加進(jìn)氣量，提高扭矩和功率；低速下進(jìn)氣遲后角要小，以減小氣門重疊角，避免新鮮混合汽回流。從而使發(fā)動機(jī)工作時進(jìn)氣更充分、排氣更干凈，提高充氣系數(shù)和發(fā)動機(jī)扭矩。本田雅閣轎車所用的可變配氣正時及氣門升程機(jī)構(gòu)(VTEC)是20世紀(jì)圖1-280年代的研制和開發(fā)的技術(shù)，VTEC可使配氣相位和氣門升程根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化作出相應(yīng)的實(shí)時調(diào)整，使氣缸的充氣量同時滿足發(fā)動機(jī)低速和高轉(zhuǎn)速下的不同需要，從面提高了發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。（二）VTEC機(jī)構(gòu)的組成VTEC機(jī)構(gòu)的組成如圖1-2所示。同一缸的兩個進(jìn)氣門有主、次之分，即主進(jìn)門和次進(jìn)氣門。每個進(jìn)氣門通過單獨(dú)的搖臂驅(qū)動，驅(qū)動主進(jìn)氣門的搖臂稱為主搖臂，驅(qū)動次進(jìn)氣門的搖臂稱為次搖臂, 在主、次搖臂之間裝有一個中間搖臂，中間搖臂不與任何氣門直接接觸，三個搖臂并列在一起組成進(jìn)氣搖臂總成。圖1-3進(jìn)氣搖臂總成結(jié)構(gòu)凸輪軸上相應(yīng)有三個不同升程的凸輪分別驅(qū)動主搖臂、中間搖臂和次搖臂，凸輪軸上的凸輪也相應(yīng)分為主凸輪、中間凸輪和次凸輪；在凸輪形狀設(shè)計上，中間凸輪的升程最大，次凸輪的升程最小，主凸輪的形狀適合發(fā)動機(jī)低速時單氣門工作的配氣相位要求，中間凸輪的形狀適合發(fā)動機(jī)高速時雙進(jìn)氣門工作的配氣相位要求。正時片的功用是：正時活塞處于初始位置和工作位置時，靠回位彈簧使正時片插入正時活塞相應(yīng)的槽中，使正時活塞定位。進(jìn)氣搖臂總成如圖1-3所示：在三個搖臂靠近氣門的一端均設(shè)有油缸孔，油缸孔中裝有靠液壓控制的正時活塞、同步活塞、阻擋活塞及彈簧。正時活塞一端的油缸孔與發(fā)動機(jī)的潤滑油道連通，ECU通過電磁閥控制油道的通、斷。VTEC配氣機(jī)構(gòu)與普通配氣機(jī)構(gòu)相比，在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是：凸輪軸上的凸輪較多，且升程不等，進(jìn)氣搖臂總成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。排氣門的工作情況與普通配氣機(jī)構(gòu)相同。（三）VTEC機(jī)構(gòu)工作原理可變配氣相位控制系統(tǒng)的功能是：根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等變化來控制VTEC機(jī)構(gòu)工作，改變驅(qū)動同一氣缸兩進(jìn)氣門工作凸輪，以調(diào)整進(jìn)氣門的配氣相位及升程，并實(shí)現(xiàn)單進(jìn)氣工作和雙進(jìn)門工作的切換。圖1-4主副氣門不同步 1發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，電磁閥不通電使油道關(guān)閉，機(jī)油壓力不能作用在正時活塞上，在次搖臂油臂油缸孔內(nèi)的彈簧和阻擋活塞作用下，正時活塞和同步活塞A回到主搖臂油缸孔內(nèi)，與中間搖臂等寬的同步活塞B停留在中間搖臂的油缸孔內(nèi)，三個搖臂彼此分離。如圖1-4所示 ：圖1-5高速狀態(tài)工作情況主副氣門同步此時，主凸輪通過主搖臂驅(qū)動主進(jìn)氣門，中間凸輪驅(qū)動中間搖臂空擺（不起作用）；次凸輪的升程非常小，通過次搖臂驅(qū)動次進(jìn)氣門微量開閉，其目的是防止次進(jìn)門附近積聚燃油。配氣機(jī)構(gòu)處于單進(jìn)、雙排氣門工作狀態(tài)，單進(jìn)氣門由主凸輪驅(qū)動。由于是單氣門進(jìn)氣，進(jìn)氣渦流強(qiáng)度大，有利于提高充氣高效率，保證低速工作的平穩(wěn)性和凈化性。2. 當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，且發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度及車速達(dá)到設(shè)定值時，電腦向VTEC電磁閥供電，使電磁閥開啟，來自潤滑油道的機(jī)油壓力作用在正時活塞一側(cè)，由正時活塞推動兩同步活塞和阻擋活塞活動，兩同步活塞分別將主搖臂與中間搖臂、次搖臂與中間搖臂插接成一體，成為一個同步工作的組合搖臂，如圖1-5所示。此時，由于中間凸輪升程最大，組合搖臂受中間凸輪驅(qū)動，兩個進(jìn)氣門同步工作，進(jìn)氣門配氣相位和升程與發(fā)動機(jī)低速時相比，氣門的升程、提前開啟和遲后關(guān)閉角度均增大當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值時，電腦切斷VTEC電磁閥電流，正時活塞一側(cè)的油壓降低，各搖臂油孔內(nèi)的活塞在回位彈簧的作用下回位，三搖臂又彼此分離獨(dú)立工作。（四）VTEC系統(tǒng)電路及電磁閥的工作原理VTEC控制系統(tǒng)電路如圖1-6所示。圖1-6 VTEC控制系統(tǒng)電路VTEC的控制系統(tǒng)主要由電控單元、控制電磁閥、控制液動閥、壓力開關(guān)等組成，主要是采用不同的進(jìn)氣凸輪改配氣相伴和氣門升程，ECM在控制VTEC電磁線圈通電之前會監(jiān)測四個輸入。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速必須在4800r/min以上，車速必須高于20km/h（M/T）或5km/h以上（A/T），冷卻液溫度必須超過1400F（60），且發(fā)動機(jī)必須為負(fù)壓時（進(jìn)氣岐管絕對壓力傳感器決定），ECM會輸出12V電壓使電磁閥接通，從而實(shí)現(xiàn)油路的通、斷。圖1-7 電磁閥工作原理在汽缸蓋旁有VTEC控制閥總成，控制閥體三角形板上的圓柱形電磁閥為VTEC控制電磁閥，在閥體上橫置的另一電器元件即為VTEC壓力開關(guān)，在閥體內(nèi)部有一液壓執(zhí)行閥。在控制電磁閥沒有打開時，在彈簧力的作用下液壓執(zhí)行活塞在最高位置，這時機(jī)油經(jīng)活塞中部的孔流回油底殼（如圖1-7所示）；圖1-8 中間搖臂的位置當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，控制電磁閥接收到控制單的信號元而打開，接通油路，一部分機(jī)油便流到液壓控制活塞的頂部，使活塞向下運(yùn)動，關(guān)閉回油道，使機(jī)油經(jīng)活塞中部的孔沿?fù)u臂軸流到各氣門搖臂的液壓腔，流入正時活塞左側(cè)，使同步活塞移動，將主、副搖臂和中間搖臂鎖成一體，一起動作，使氣門開啟時間延長，開啟的升程增大，從而達(dá)到改變氣門正時和氣門升程的目的。電磁閥通電后，通過壓力開關(guān)給電腦提供一個反饋信號，以便于工作監(jiān)控系統(tǒng)工作。（五）VTEC系統(tǒng)的檢修1進(jìn)氣搖臂總成的檢修（如圖1-8）1）發(fā)動機(jī)不工作時，拆下氣門室罩蓋，轉(zhuǎn)動曲軸分別使各缸處于壓縮上止點(diǎn)位置，用手按壓中間搖臂，應(yīng)能與主搖臂和次搖臂分離單獨(dú)運(yùn)動。2）用專用堵塞塞住油道減壓孔，拆下油壓檢查孔處的密封螺栓，通入壓力為400kPa的壓縮空氣，用手推動正時片端部使其向上移動23mm。轉(zhuǎn)動曲軸使活塞處于壓縮上止點(diǎn)位置，三個搖臂并列平行時，從三個搖臂的縫隙中觀察同步活塞的結(jié)合情況，同步活塞應(yīng)將三個搖臂連接為一體，用手按壓中間搖臂應(yīng)不能單獨(dú)運(yùn)動。3）當(dāng)停止輸入壓縮空氣時，再推動正時片使其向上移動，搖臂內(nèi)的同步活塞應(yīng)迅速回當(dāng)位。進(jìn)氣搖臂總成的工作情況若不符合上述要求，應(yīng)分解檢查搖臂總成，必要時成組更換進(jìn)氣搖臂。2VTEC電磁閥及電路（故障碼21）故障的查尋當(dāng)故障指示燈亮并閃示故障碼21時，說明VTEC可變氣門電磁控閥控制電路故障，故障查尋步驟與方法如下：1)證故障碼，進(jìn)行清除故障碼操作后，按如下方法驗(yàn)證故障碼：起動發(fā)動機(jī)，并使發(fā)動機(jī)達(dá)到正常工作溫度。進(jìn)行道路試驗(yàn)，然后加速行駛，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過4800r/min，并保持至少2s，若首次試驗(yàn)故障燈（MIL）不亮，則需重復(fù)兩次以上這樣的試驗(yàn)。如果路試中故障指示燈（MIL）不亮，則系統(tǒng)正常，說明路試前的故障碼可能是由于VTEC電磁閥和ECM處的導(dǎo)線連接有松動造成的，應(yīng)予以檢查；如果故障指示燈亮并閃示故障碼21，則進(jìn)行下一步檢查。2）檢查VTEC電磁閥電阻，方法如下：關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，并斷開VTEC電磁閥插頭檢查VTEC電磁閥插座端子與地之間的電阻（圖1-9）正常電阻應(yīng)在1430歐姆之間。如果電阻值不在正常范圍之內(nèi)，則更換VTEC電磁閥；如果電阻值正常，則進(jìn)行下一步檢查。3）檢查VTEC電磁閥導(dǎo)線有無斷路用歐姆表檢查VTEC電磁閥插頭端子與ECM的26芯插接器的A4端子之間的通路情況（圖1-10）。如果不通路，則為VTEC電磁閥與ECM的26芯插接器A4端子之間的綠/黃導(dǎo)線有斷路故障，需予以排除；如果通路，則進(jìn)行下一步檢查。4）檢查VTEC電磁閥導(dǎo)線有無短路，用歐姆表檢查VTEC電磁閥插頭端子與地之間的通路情況（圖1-11）圖2-10檢查VTEC電磁閥與ECM之間線路有無斷路 - 圖1-9檢查VTEC電磁閥電是否斷路 1 如果通路，則為VTEC電磁閥與ECM的26芯插接器A4端子之間的綠/黃導(dǎo)線有對地短路故障，需予排除；如果不通路，則進(jìn)行下一步檢查。3VTEC壓力開關(guān)及電路（故障碼22）故障的查尋：當(dāng)故障指示燈亮并閃示故障碼22時，說明VTEC壓力開關(guān)電路故障，故障查尋步驟與方法如下：1）驗(yàn)證故障碼，進(jìn)行清除故障碼操作后，按如下方法驗(yàn)證故障碼（方法和驗(yàn)證故障碼21一樣）2）檢查VTEC壓力開關(guān)用萬用表的電阻擋檢查壓力開關(guān)的兩導(dǎo)線端子，在發(fā)動機(jī)熄火圖1-12 ECM -D6和2P插頭之間的藍(lán)、黑連線斷路時應(yīng)處于導(dǎo)通狀態(tài)，否則說明壓力開關(guān)損壞；在發(fā)動機(jī)工作時（對電磁閥通電）轉(zhuǎn)速在3000r/min，檢查VTEC壓力開關(guān)在以上狀態(tài)下插頭端子是否導(dǎo)通；如果導(dǎo)通，更換VTEC壓力開關(guān)。用萬用表檢測壓力開關(guān)線束插頭的 棕/黑色線端子和搭鐵之間是否導(dǎo)通。用萬用表電阻擋檢測壓力開關(guān)線束插頭的藍(lán)/黑色線端子與ECM-D6端子對應(yīng)的導(dǎo)線接點(diǎn)是否導(dǎo)通。如圖所示1-12：如果不能導(dǎo)通，則ECM -D6和2P插頭之間的藍(lán)/黑連線斷路。圖1-13 檢查VTEC電磁閥機(jī)油壓力值得注意的是：“22”故障碼往往伴隨著“21”故障碼一起出現(xiàn)，如果出現(xiàn)“21”故障碼后通過以上的檢查沒問題的話，應(yīng)檢查液壓系統(tǒng)及搖臂機(jī)構(gòu)是否有故障。檢查VTEC電磁閥機(jī)油壓力，方法如下：接上VTEC電磁閥插頭。卸下電磁閥測油壓孔的M10螺栓，將專用的接頭和壓力表連接到電磁閥上。如圖1-13所示：起動發(fā)動機(jī)，并使發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)至正常的工作溫度（冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動）。 圖1-13發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在1000r/min、2000r/min和4000r/min時的機(jī)油壓力，正常油壓應(yīng)在50kPa以上。否則表示VTEC電磁閥未打開；如果油壓正常，則進(jìn)行下一步檢查。4）檢查VTEC電磁閥機(jī)油壓力（加蓄電池電壓），方法如下： 關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，再次斷開VTEC電磁閥插頭。將蓄電池正極連接綠/白插頭端子，負(fù)極接地。如圖1-13所示：起動發(fā)動機(jī)，并檢查發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在3000r/min時的機(jī)油壓力，正常油壓應(yīng)高于250kpa. 如果油壓不正常，表示機(jī)油泵不良或潤滑系統(tǒng)漏油等。如果油壓正常，則需要更換一個ECM再試。4檢查VTEC電磁閥1）檢查VTEC電磁閥濾清器/O形環(huán)，方法如下：圖1-15 檢查VTEC電磁閥活動情況圖1-14電磁閥總成卸下VTEC電磁閥總成的三個緊固螺栓，從氣缸蓋上拆下VTEC電磁閥總成檢查VTEC電磁閥濾清器/O形環(huán)是否堵塞。如果有堵塞，應(yīng)更換濾清器和發(fā)動機(jī)潤滑油。電磁閥密封墊，一經(jīng)拆下，必須更換新件。2）檢查VTEC電磁閥的活動情況，卸下VTEC電磁閥的3個螺栓后，用手指推動VTEC電磁閥芯，檢查其活動是否正常（圖1-15）。如果活動情況正常，但VTEC電磁閥不能正常工作，若有發(fā)卡現(xiàn)象，應(yīng)更換電磁閥。則應(yīng)檢查機(jī)油壓力。5電腦檢測儀檢測儀讀取數(shù)據(jù)流發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速小于4800r/min時，使用電腦檢測儀檢測VTEC電磁閥和油壓開關(guān)應(yīng)同為關(guān)閉（OFF）狀態(tài)，否則應(yīng)檢查VTEC電磁閥電路和ECU。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到4800r/min、車速高于10km/h、發(fā)動機(jī)水溫高于60、節(jié)氣門度達(dá)到25%以上時，使用電腦檢測儀檢測VTEC電磁閥和油壓開關(guān)就同為接通（ON）狀態(tài)，否則應(yīng)檢查VTEC電磁閥電路和ECU。（六）故障檢修及排除圖1-16VTEC系統(tǒng)是由發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號、車速信號、冷卻液溫度信號和發(fā)動機(jī)負(fù)荷信號進(jìn)行控制的。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在4800r/min以上，車速達(dá)以20km/h上，冷卻液溫度在60以上，且發(fā)動機(jī)進(jìn)氣為負(fù)壓等條件時，ECM-A4端子，輸出12V電壓，使位于氣門室罩左后方的液壓管道控制電磁閥打開，讓油壓作用在VTEC系統(tǒng)的傳動機(jī)構(gòu)上，從而增加進(jìn)氣門開啟行程。電磁閥線圈的內(nèi)部電阻為14-30。若該電磁閥及其線路不良，就會產(chǎn)生發(fā)動機(jī)故障代碼21。電磁閥下方的油壓開關(guān)，通過油壓信號來監(jiān)測電磁閥是否動作。如圖1-16所示：故障的診斷過程和分析1由于故障指示燈(MIL)顯示故障診斷代碼(DTC)為22，懷疑加速不良、功率下降與VTEC系統(tǒng)失效有關(guān)，于是清除故障碼再次進(jìn)行故障碼的驗(yàn)證,結(jié)果故障指示燈亮(其代碼為22)!表示TVEC系統(tǒng)壓力開關(guān)及其電路存在故障。2按VTEC控制系統(tǒng)電路對VTEC壓力開關(guān)及其電路進(jìn)行了仔細(xì)的檢查：1）靜態(tài)檢查，將點(diǎn)火開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)（OFF），經(jīng)檢查壓力開處于閉合狀態(tài)，壓力開關(guān)電阻值為O，VTEC壓力開關(guān)與ECM之間其線路連接良好。2）動態(tài)檢查此車的情況是：選擇在壓力開關(guān)開始工作的條件下進(jìn)行測試，在怠速加大油門到3000r/min狀態(tài)，拔下壓力開關(guān)插頭，其電阻值仍然為仍為0。由此可以推斷可能壓力開關(guān)工作不良（短路）或控制系統(tǒng)油路油壓過低，而控制系統(tǒng)油壓過低從而引起壓力開關(guān)一直處于關(guān)閉狀態(tài)有著極大的可能性，電腦判定VTEC壓力開關(guān)有故障，從而出現(xiàn)故障碼22。3控制系統(tǒng)油壓過低原因可能是：電磁閥及其控制電路故障，潤滑系統(tǒng)機(jī)油壓力過低，油道堵塞等懷疑電磁閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)（電磁閥卡死在關(guān)閉位置，電磁閥線圈短路，電磁閥與ECM之間導(dǎo)線斷路）致使控制系統(tǒng)工作油壓過低。于是檢測電磁閥電阻為14.8，通電試驗(yàn)，其工作正常。檢查測量系統(tǒng)的油壓，當(dāng)發(fā)動機(jī)3000r/min時，接通電磁閥，測量其工作油壓為2.0kgf/cm2( 1kgf/cm2=98kPa)，不正常(標(biāo)準(zhǔn)油壓大于2.5kgf/cm2)；發(fā)動機(jī)機(jī)油壓力為3.5kgf/cm2，油壓正常。為何VTEC系統(tǒng)的工作油壓過低？通過拆檢電磁閥總成，發(fā)現(xiàn)VTEC電磁閥的濾清器嚴(yán)重堵。經(jīng)過分析認(rèn)為，系統(tǒng)工作油壓低是由于濾網(wǎng)堵塞引起的。于是VTEC系統(tǒng)一直在低速狀態(tài)