气门驱动控制系统
气门驱动控制系统根据发动机转速和负荷的变化，适时调整配气相位和气门升程。
图6-13 谐波进气增压系统工作原理
1—喷油器；2—进气道；3—空气滤清器；4—进气室；5—涡流控制气门；6—进气控制阀；7—节气门；8—真空驱动器
图6-14 谐波进气增压控制系统组成
1—进气控制阀；2—真空驱动器；3—真空电磁阀；4—ECU；5—转速信号；6—真空器；7—节气门
（一）VVT系统
可变气门正时系统（Variable Valve Timing，VVT），通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。
1.VVT系统功用
VVT是通过控制进气门开启角度提前和延迟来调节进气量，以达到低转速进气少，减少油耗，高转速进气大，增加动力的最终目的。
由于低排量、省油、高功率，近些年来，VVT系统已被广泛应用于现代车上。在国外，VVT技术已成为较成熟的技术。
图6-15 谐波进气增压控制系统电路图
目前大多数VVT系统以凸轮相位可变方式为主，即利用发动机的机油压力，推动凸轮轴与凸轮正时链轮使发动机速度特性间相对角度关系变化，从而实现气门正时的改变。
2.VVT系统分类
一般发动机VVT系统主要有进气VVT系统、排气VVT系统、进/排气VVT系统等形式，见表6-1。
表6-1 VVT系统分类及特点
3.VVT系统结构
如图6-16所示，VVT系统主要由ECU、传感器（凸轮、曲轴相位、VVT传感器）、执行器（凸轮轴正时控制阀、VVT控制器）等组成。
图6-16 VVT系统结构图
（1）凸轮轴机油控制阀
如图6-17所示，凸轮轴机油控制阀由一个用来转换机油通道的滑阀、一个用来控制移动滑阀的线圈、一个柱塞及一个回位弹簧组成。
图6-17 凸轮轴机油控制阀结构图
（2）VVT控制器
VVT控制器如图6-18所示，由一个固定在进气凸轮轴上的叶片、一个与从动正时链轮一体的壳体和一个锁销组成。通过凸轮轴正时控制阀的控制，它可在进气凸轮轴上的提前或滞后油路中传送机油压力，使控制器叶片沿圆周方向旋转，以获得最佳的配气相位。
图6-18 VVT控制器结构图
（3）传感器
曲轴位置传感器测量曲轴转角，向ECU提供发动机转速信号。
凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角。
VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。
它们的信号输入ECU，ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴正时控制阀，控制器使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度，达到进气门延迟开闭的目的，用以增大高速时的进气迟后角，从而提高充气效率。
4.VVT系统工作原理
（1）气门提前角、滞后角及气门重叠角
气门提前角是指进气门或排气门在上止点或下止点前开启所对应的曲轴转角。
气门滞后角是指进气门或排气门在上止点或下止点后到关闭时所对应的曲轴转角。
气门重叠角是指在上止点范围内，进气门和排气门同时开启，其间所对应的曲轴转角。
①气门提前角、滞后角及气门重叠角调节过程。图6-19所示为气门提前角、滞后角及气门重叠角调节过程。
图6-19 气门提前角、滞后角及气门重叠角调节过程图
②应用。表6-2为气门提前角、滞后角及气门重叠角应用效果分析情况。
（2）VVT系统工作原理
ECU根据发动机曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息与预定储存在ECU内部的参数值进行对比计算。而后将计算出的修正参数信号发送给凸轮轴机油控制阀（OCV），凸轮轴机油控制阀根据ECU信号调节凸轮轴机油控制阀阀芯的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号以油压方式反馈至VVT控制器的不同油道上。通过调整凸轮轴转动角度达到调整进气（排气）的量和气门开合时间、角度，使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。
①提前。由发动机ECU所控制的凸轮轴正时机油控制阀处于图6-20所示状态时，油压作用于叶片与外壳室所组成的气门正时提前侧的油室，使进气凸轮轴向气门正时的提前方向旋转。
表6-2 气门提前角、滞后角及气门重叠角应用收益
图6-20 VVT系统工作原理图（1）：提前
②滞后（延迟）。由发动机ECU所控制的凸轮轴正时机油控制阀处于图6-21所示的状态时，油压作用于叶片与外壳室所组成的气门正时滞后侧的油室，使进气凸轮轴向气门正时的滞后方向旋转。
图6-21 VVT系统工作原理图（2）：滞后
③保持。发动机ECU根据具体的动作参数进行处理，并计算出最佳的配气相位。当达到最佳的配气相位以后，凸轮轴正时机油控制阀通过关闭油道来保持油压，即保持如图6-22所示的气门正时的状态。
图6-22 VVT系统工作原理图（3）：保持
（二）可变气门相位与升程电子控制系统（VTEC系统）
VTEC系统在本田轿车车系的许多车上采用。
1.VTEC系统组成
VTEC可变配气相位系统由VTEC机构和VTEC控制系统组成。而VTEC机构包括三凸轮（主凸轮、次凸轮、中间凸轮）、三摇臂（主摇臂、次摇臂、中间摇臂）和四活塞（正时活塞、同步活塞A、同步活塞B、阻挡活塞）。
图6-23 三凸轮结构图
（1）三凸轮
三凸轮结构如图6-23所示，凸轮轴上有3个不同升程的凸轮，分别为主凸轮、中间凸轮和次凸轮，它们分别驱动主摇臂、中间摇臂和次摇臂。
升程大小比较：中间凸轮＞主凸轮＞次凸轮。
（2）三摇臂
三摇臂结构如图6-24所示。进气摇臂总成由主摇臂、中间摇臂和次摇臂组成，主摇臂和次摇臂分别驱动主进气门、次进气门。
（3）四活塞
四活塞结构如图6-25所示，在3个摇臂靠近气门的一端均设有液压缸孔，液压缸孔中装有靠液压控制的正时活塞、同步活塞A、同步活塞B、阻挡活塞及弹簧。正时活塞一端的液压缸孔与发动机的润滑油道连通。ECU通过电磁阀控制油道的通、断。
图6-24 三摇臂结构图
图6-25 四活塞结构图
2.VTEC控制系统
VTEC的控制系统主要由传感器、ECU、VTEC电磁阀总成和压力开关等组成，如图6-26所示。
图6-26 VTEC控制示意图
（1）传感器
传感器主要有发动机转速传感器、发动机负荷传感器、车速传感器和水温传感器，将各信号传给ECU。它们将各自的信号传给ECU。
(2)ECU
ECU是控制VTEC的控制单元，根据传感器信号，计算、分析、比较、判断，并直接控制VTEC电磁阀。
（3）VTEC电磁阀
VTEC电磁阀接收ECU的控制信号，用以控制油路中油压的大小。
（4）压力开关
VTEC电磁阀通电后，压力开关给ECU提供一个反馈信号以便监控系统工作。
3.VTEC工作原理
工作时，发动机转速、负荷和冷却液温度等信号被输入电控单元，经电控单元分析处理后被用来决定对配气机构是否实行VTEC控制，即控制VTEC电磁阀打开或关闭，进而控制液压执行阀和气门机构的动作。
1）低速状态
如图6-27所示，发动机在低转速时，ECU无指令，控制电磁阀没有打开，活塞位于各自的油缸内，各个摇臂独自上下运动。主、次摇臂分别驱动主、次气门，中间摇臂不起作用，微微开闭次进气。
图6-27 低速状态位置图
2）高速状态
如图6-28所示，控制电磁阀接收到控制单元的信号而接通油路，关闭回油道，使同步活塞移动，将主、次和中间摇臂锁成一体、一起动作。此时，便由中间凸轮来驱动整个摇臂，并且使气门开启时间延长，升程增大，从而达到改变气门正时和气门升程的目的。
图6-28 高速状态位置图