任务二 正时检查与调整
教学目标
知识目标
1.掌握配气相位的概念及原理。
2.理解配气相位可变机构的结构及原理。
技能目标
1.能正确更换正时皮带。
2.会判断正时齿轮异响。
知识链接
一、配气相位
新鲜空气或可燃混合气被吸入气缸愈多，则发动机可能发出的功率愈大。新鲜空气或可燃混合气充满气缸的程度，用充气效率表示。充气效率越高，表明进入气缸的新鲜空气越多，可燃混合气燃烧时可能放出的热量也就越大，发动机的功率越大。
发动机在换气行程中，若能够做到排气彻底、进气充分，则可以提高充气系数，增大发动机输出的功率。四冲程发动机的每一个工作行程曲轴要旋转180°。由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间是很短的。如上海桑塔纳的四冲程发动机，在最大功率时的发动机转速达到5 600 r/min，一个行程的时间只有0.005 4s。在如此短的进气和排气行程中，很难达到进气充分，排气彻底。为改善换气行程，提高发动机性能，实际发动机的气门开启和关闭并不在上、下止点，而是适当提前或滞后，即气门开启过程都大于180°曲轴转角。因此，配气相位定义为用曲轴转角表示的进排气门开闭时刻和开启持续时间（相对于上、下止点的位置）。用曲轴转角的环形图来表示配气相位，这种图形称为配气相位图，如图2-2-1所示。
1.进气配气相位
（1）进气提前角。在上一循环排气行程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角，用α表示。α一般为10°～30°。
（2）进气滞后角。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角，用β表示。β一般为40°～80°。
（3）进气持续角。进气门开启到关闭持续时间内的曲轴转角，称为进气持续角，表示为α+180°+β。
2.排气配气相位
（1）排气提前角。在做功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角，用γ表示。γ一般为40°～80°。
（2）排气滞后角。在活塞越过上止点后，在下一循环的进气行程中排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气滞后角，用δ表示。δ一般为10°～30°。
（3）排气持续角。由于活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，且废气流有一定的惯性，所以排气门适当延迟可使废气排得较干净。排气门开启持续时间内的曲轴转角称为排气持续角，表示为γ+180°+δ。进排气门的提前、滞后及持续角如图2-2-2所示。
3.气门重叠
图2-2-2 进排气门的提前、滞后及持续角示意图
α-进气提前角；β-进气延迟角
图2-2-3 气门重叠
（1）气门重叠。由于进气门早开和排气门晚关，在排气终了和进气刚开始，活塞处于上止点附近时，存在着进、排气门同时开启的现象，这种现象称为气门重叠，如图2-2-3所示。
（2）气门重叠角。进、排气门同时开启过程对应的曲轴转角，称为气门重叠角，大小为α+δ。因为气门必须早开晚关，气门重叠现象是不可避免的。由于新鲜气流和废气气流都有各自的流动惯性，在短时间内不会改变流向，只要角度选择合适，就不会出现废气倒流进气道和新鲜气体随废气一起排出的现象；相反，进入气缸内部的新鲜气体可增加气缸内的气体压力，有利于废气的排出。但气门重叠角必须选择适当，否则会出现气体倒流现象。
二、可变配气正时控制技术
配气相位的可变控制可以提高发动机动力性和经济性，这里仅介绍以下两种常见类型。
1.气门正时和气门升程控制机构（VTEC）
其功用是使配气正时和气门升程根据发动机转速变化作出相应的实时调整，使气缸的充气量同时满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从而提高发动机的动力性和经济性，VTEC可变气门控制机构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两个进气门和两个排气门。不过，它的两个进气门有主次之分，即主进气门和次进气门。每个气门均由单独的凸轮通过摇臂来驱动。驱动主、次进气门的凸轮分别叫主、次凸轮。与主、次进气门接触的摇臂分别叫主、次摇臂。主、次摇臂之间设有一个特殊的中间摇臂，它不与任何气门直接接触。三个摇臂并列在一起，均可在摇臂轴上转动。在主、次摇臂和中间摇臂相对应的凸轮轴上铸有三个不同升程的凸轮，分别称为主凸轮、次凸轮和中间凸轮。其中，中间凸轮的升程最大，它是按发动机双进、双排气门工作最佳输出功率的要求而设计的，主凸轮升程小于中间凸轮，它是按发动机低速工作时单气门开闭要求设计的，次凸轮的升程最小，其轮廓线最高处只是稍微高于基圆，其作用只是在发动机怠速运行时，通过次摇臂稍微打开次气门，以免燃油集聚在次进气门口。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孔。油缸孔中都安置有靠油压控制的活塞，它们依次为正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞。VTEC结构如图2-2-4所示。
VTEC机构是采用一根凸轮轴上设计两种（高速型和低速型）不同配气相位和气门升程的凸轮，进行液压切换的装置。高、低速的切换是根据发动机根据转速、负荷、水温及车速进行确定，由控组组件进行计算处理后将信号输出给电磁阀来控制油压进行切换。
图2-2-4 VETC结构
1.主凸轮；2.中间凸轮；3.次凸轮；4.次摇臂；5.主摇臂；6.正时活塞；7.主同步活塞；8.中间同步活塞；9.次同步活塞
图2-2-5所示为本田i-VETC系统工作原理。发动机中低转速时按①控制，应用普通凸轮，实现更好的燃油经济性；发动机中高转速是按③控制进行，切换到高角度凸轮，增加发动机的动力性。
2. VVT（可变气门相位控制）
VVT-i是一种控制凸轮轴气门正时的装置，如图2-2-6所示，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。
目前VETC最多可实现3组凸轮切换，即正时和升程为分段可调，而VVT可实现正时的连续可调。
VVT-i即“智能可变气门正时系统”。最大的特点是可根据发动机的状态来控制凸轮轴，改变凸轮轴的转角，通过调整凸轮轴的相对转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有的速度范围内提高转矩，并能在一定程度上改善发动机的燃油经济性，有效提高发动机的功率和性能，减少油耗和废气排放。
VVT-i由传感器、电控单元、液压控制阀和控制器等组成。
发动机在工作时，电控单元会在发动机的各种工况下随时搜寻对应的发动机转速，进气量、节气门位置、冷却水温度等信号，并将这些信号进行计算、分析、判断，得出一个最佳的气门正时，与传感器传来的实际气门正时进行比较，发出调整指令，控制凸轮轴正时液压控制阀，改变凸轮轴的相对角度，调整气门正时，实现反馈控制，补偿系统误差，达到最佳气门正时位置。从而实现发动机工况变化，气门正时也按最佳正时进行变化，进气更充分，排气更彻底，充气效率更高，改善了燃烧性能，有效提高动力性，经济性和降低排放污染。
技能实训一 正时齿形带的更换(https://www.daowen.com)
（以桑塔纳轿车发动机正时皮带的更换为例）
step 1 拆下上护罩，如图2-2-7所示
step 2 找到曲轴正时标记，顺时针转动曲轴（两周内），确认正时标记对齐，如图2-2-8所示
step 3 拆下皮带轮，如图2-2-9所示
step 4 拆下下护罩，如图2-2-10所示
图2-2-7 拆下上护罩
图2-2-8 确认正时标记对齐
图2-2-9 拆下皮带轮
图2-2-10 拆下下护罩
step 5 拆下张紧轮，如图2-2-11所示
step 6 取下正时带，如图2-2-12所示
图2-2-11 拆下张紧轮
step 7 按顺序摆放零部件，如图2-2-13所示
step 8 按拆下时的相反顺序安装，同时注意正时的校对
step 9 旋转曲轴两周，进行正时的验证
技能实训二 正时齿轮异响故障诊断与排除
step 1 故障现象
发动机运转时，在其前部发出连续的或有节奏的明显响声，一般转速越高响声越大，多与温度变化无关，单缸断火响声不减弱。
step 2 正时齿轮异响产生的可能原因
（1）齿轮组合间隙过大或过小。
（2）齿面有伤痕、脱层或轮齿折断。
（3）齿轮在曲轴上松动或脱出。
（4）齿轮端面圆跳动或径向圆跳动太大。
（5）正时齿轮固定螺母松动。
（6）齿轮加工不准、质量不合格。
（7）装配不当或未成对更换齿轮。
（8）凸轮轴轴向或径向间隙过大，使正时齿轮副平行度遭到破坏。
（9）润滑油道阻塞。
step 3 故障诊断与排除
（1）用听诊器在正时齿轮盖上听诊使发动机转速忽高忽低，若有“咯啦、咯啦”的声音则为间隙过大，若是金属摩擦声则为润滑不良或配合过紧，怠速时有均匀间断响声，高速时响声杂乱，为齿轮偏摆，怠速、高速均有明显异响为齿轮间隙过小，间隙过大则在稳定转速下有敲击声。
（2）若凸轮轴间隙过大，应检修或调整，正时齿轮应成对更换，喷油嘴堵塞应疏通，避免安装不当，检查固定螺母等是否松动，检查齿轮是否损坏等。
学后测试
1.什么是气门重叠角？
2.简述气门升程控制机构的基本原理。
3.什么是可变气门相位控制？
4.如何更换齿形带？
5.什么是配气相位？
6.正时齿轮异响的原因有哪些？