寶馬N46全變量氣門控制系統(tǒng)及故障檢修

張文品

摘 要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，在新一代發(fā)動(dòng)機(jī)中，寶馬 N型發(fā)動(dòng)機(jī)有不少的技術(shù)革新。全變量氣門控制系統(tǒng)便是其中之一，靈活的雙凸輪軸配氣相位VANOS控制機(jī)構(gòu)及安全的全變量氣門升程控制機(jī)構(gòu)，使BMW的配氣機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電子控制，這有利于發(fā)動(dòng)機(jī)的統(tǒng)一管理。文章介紹寶馬新一代N46發(fā)動(dòng)機(jī)全變量氣門的工作原理和故障實(shí)例檢修，通過(guò)這些檢修案例，并結(jié)合多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了自已在維修新型電噴發(fā)動(dòng)機(jī)故障方面的經(jīng)驗(yàn)，希望這些檢修技術(shù)能給相關(guān)的同行提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：寶馬N46 全變量氣門 發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng) 故障檢修

BMW N46 Full Variable Valve Control System and Troubleshooting

Zhang Wenpin

Abstract：With the continuous progress of society， the BMW N-type engine has many technological innovations in the new generation of engines. The full variable valve control system is one of them. The flexible dual camshaft valve phase VANOS control mechanism and the safe full variable valve lift control mechanism enable BMW's valve mechanism to be electronically controlled， which is conducive to the unified management of the engine. This article introduces the working principle of BMW's new-generation N46 engine full-variable valve and troubleshooting examples. Through these maintenance cases and combined with years of practical experience， the author summarized his own experience in repairing new electronic injection engine failures with the expectation that these maintenance techniques can provide useful reference to help related peers.

Key words：BMW N46， full variable valve， engine jitter， troubleshooting

1 配氣機(jī)構(gòu)的作用與原理

配氣機(jī)構(gòu)的作用是通過(guò)按照發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的工作循環(huán)和點(diǎn)火順序，開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，使新鮮氣體進(jìn)入氣缸，已燃廢氣排出。氣體被吸進(jìn)氣缸愈多，則發(fā)動(dòng)機(jī)功率愈大。所以，為了使氣缸多進(jìn)氣，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)、排氣門均設(shè)計(jì)成早開遲閉。

由于氣門的早開遲閉，這就造成了氣門重疊（進(jìn)排氣門同時(shí)打開）。同時(shí)由于氣體的流動(dòng)慣性都比較大，較短時(shí)間不會(huì)改變流動(dòng)方向，因此只要?dú)忾T重疊角選擇適當(dāng)，就不會(huì)出現(xiàn)廢氣倒流入進(jìn)氣歧管和新鮮氣體隨同廢氣排出的可能。

若氣門重疊角過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣不足、排氣不凈，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與排放;同時(shí)若氣門重疊角過(guò)大，進(jìn)氣管內(nèi)壓力較低時(shí)，就可能出現(xiàn)廢氣倒流進(jìn)入進(jìn)氣歧管，并且造成大量混合氣沒(méi)有燃燒就排出，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與排放。

2 寶馬N46全變量氣門控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

全變量氣門控制系統(tǒng)的是通過(guò)控制氣門升程，與可變凸輪軸控制系統(tǒng)VANOS的配合，可使氣門重疊角在最佳范圍內(nèi)工作，使氣缸的進(jìn)氣和排氣保持在最佳狀態(tài)。安裝了全變量氣門控制系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅能降低油耗、增加功率，更能使排放更佳（據(jù)統(tǒng)計(jì)油耗可降低10%左右）。

寶馬N46全變量氣門系統(tǒng)由氣門控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，控制偏心軸馬達(dá)（直流電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)，使氣門開度在0.3-9.7mm間變化，實(shí)現(xiàn)氣門全變量控制。在傳統(tǒng)的氣門機(jī)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是反映在節(jié)氣門上，而全變量氣門控制系統(tǒng)的負(fù)荷卻由進(jìn)氣門的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。只有進(jìn)氣門安裝有全變量氣門控制系統(tǒng)，排氣門安裝的是傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)。全變量氣門控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)比較有以下優(yōu)點(diǎn)：減少排氣中的有害物質(zhì)，功率更大，扭矩更高，行駛舒適性提高，對(duì)負(fù)荷狀態(tài)改變有瞬時(shí)反應(yīng)，經(jīng)濟(jì)性好。

2.1 全變量氣門機(jī)構(gòu)的組件

全變量氣門機(jī)構(gòu)的組成如圖1。

全變量氣門升程是利用一個(gè)中間杠桿，及一根帶有異型偏心凸輪的偏心軸實(shí)現(xiàn)的，中間杠桿支承在偏心軸上。進(jìn)氣凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，中間杠桿圍繞著偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)偏心軸的偏心凸輪可以調(diào)節(jié)中間杠桿的旋轉(zhuǎn)中心，因而確定中間杠桿工作曲線在哪一個(gè)區(qū)域與凸輪推桿的滾子接觸，進(jìn)而決定氣門升程。

為了減少磨擦，中間杠桿與凸輪軸、偏心軸、凸輪推桿的接觸都是通過(guò)滾子實(shí)現(xiàn)。止動(dòng)彈簧將中間杠桿、偏心軸、凸輪推桿、凸輪軸壓緊在一起，使中間杠桿保持在正確的位置。氣門液壓頂將凸輪推桿、氣門和中間杠桿的間隙保持在零位。中間杠桿和凸輪推桿的精度要求非常高，必須配對(duì)使用，在出廠前已做配對(duì)調(diào)校，在維修中拆卸時(shí)必須做好記號(hào)。

2.2 全變量氣門機(jī)構(gòu)的工作原理

全變量氣門系統(tǒng)由氣門控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，控制偏心軸馬達(dá)（直流電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)上的蝸桿帶動(dòng)偏心軸的蝸輪，蝸輪帶動(dòng)偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)改變了進(jìn)氣凸輪軸與凸輪推桿之間的傳動(dòng)，使氣門開度在0.3-9.7mm間變化，從而實(shí)現(xiàn)氣門全變量控制。當(dāng)中間杠桿的支承點(diǎn)在A1時(shí)，那么中間杠桿的工作曲線上的A點(diǎn)與凸輪推桿的滾子接觸，工作曲線中的最高點(diǎn)C距凸輪推桿滾子較遠(yuǎn)。圖中凸輪軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，中間杠桿以A1作為支承點(diǎn)，向左邊擺動(dòng)。中間杠桿工作曲線上AB段與凸輪推桿滾輪接觸，由于B點(diǎn)比A點(diǎn)高0.3mm，使氣門得到最小的開度為0.3mm，適合在怠速工況下（如圖2）。