05皇冠發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-I系統(tǒng)工作原理與故障診斷

內(nèi)容摘要：本文論述了VVT-I可變氣正時(shí)系統(tǒng)的組成和工作原理。從故障碼的讀取及系統(tǒng)檢修等方面，介紹了皇冠車可變氣門正時(shí)系統(tǒng)的診斷方法，并以實(shí)例說(shuō)明。
關(guān) 鍵 詞：汽車.雙可變配氣正時(shí).原理.檢修.
前   言:隨著我國(guó)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,國(guó)內(nèi)引進(jìn)了不少新型的車款,不少新車都采用了可變氣門正時(shí)系統(tǒng)。本文對(duì)其原理等方面作了解釋分析。
隨著人們對(duì)地球固有資源和人居環(huán)境的深刻認(rèn)識(shí)，世界各國(guó)對(duì)汽車排放與車輛每百公里油耗要求越來(lái)越來(lái)嚴(yán)格，各汽車制造商紛紛采取有效的措施以減少汽車對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)更是絞盡腦汁想方設(shè)法提升發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。于是各種新技術(shù)如可變配氣正時(shí)，電子節(jié)氣門，缸內(nèi)直接噴射等都已被應(yīng)用在新式的發(fā)動(dòng)機(jī)上。天津一汽豐田公司引進(jìn)的皇冠汽車就采用了智能進(jìn)排氣可變正時(shí)系統(tǒng)-----雙VVT-I系統(tǒng)。本文以皇冠車的VVT-I為例，詳細(xì)介紹VVT-I系統(tǒng)的基本工作原理和故障診斷方法。
一．VVT-I的功能   我們知道好的配氣正時(shí)是應(yīng)隋著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷不同而變化的。傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般都是根據(jù)車輛對(duì)所搭載發(fā)動(dòng)機(jī)的最突出性能要求，通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定在某一轉(zhuǎn)速下比較合適的配氣相位，然后確定正時(shí)標(biāo)記，以保證裝配時(shí)的準(zhǔn)確。在此類發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，已確定的配氣正時(shí)是不會(huì)改變的。因此發(fā)動(dòng)機(jī)的性能只能在某一轉(zhuǎn)速下最好，而在其它工況發(fā)動(dòng)機(jī)不在最佳狀態(tài)運(yùn)行。采用雙VVT-I（雙智能正時(shí)可變氣門）系統(tǒng)，能使進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸分別在40°和35°（曲軸的角度）范圍內(nèi)，提供更適合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的配氣正時(shí)。能改善所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的扭矩，提高了動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，減少了廢氣排放。                                                   
1.在低溫狀態(tài).發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng).怠速和低負(fù)荷時(shí),系統(tǒng)使進(jìn)氣氣門最遲開(kāi)啟和排氣門最早開(kāi)啟,消除氣門重疊角,減少氣缸內(nèi)廢氣反沖進(jìn)入進(jìn)氣管內(nèi),以保證混合氣穩(wěn)定燃燒,提高燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性。
2.在正常工作溫度中等負(fù)荷下，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行最多的狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放為主要的控制目標(biāo)。因此系統(tǒng)控制進(jìn)氣門早開(kāi)啟，排氣門遲開(kāi)啟，增加氣門重疊角，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)EGR功能，減少氮氧化合物的排放，使碳?xì)湓俅稳紵档臀廴?。并可減少泵氣損失，提高氣缸的充氣效率，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。
3.在高負(fù)荷低中轉(zhuǎn)速下，控制方式與中負(fù)荷時(shí)相近，但控制效果卻是因?yàn)檫M(jìn)氣門早開(kāi)早閉，減少了由于活塞壓縮上行時(shí)，使進(jìn)氣回流的情況，改善了充氣效率，也因此提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。排氣門延遲打開(kāi)以充分利用膨脹壓力，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。
4.在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速工況下，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整氣門正時(shí)，使進(jìn)氣門延遲關(guān)閉，排氣門提前開(kāi)啟。氣門延遲關(guān)閉是因?yàn)樵诟哓?fù)荷高轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣慣性較大，這樣的控制可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣容積率。排氣門提前開(kāi)啟是因?yàn)樵诖藭r(shí)氣缸內(nèi)壓力極高，提前開(kāi)啟排氣門可利用其壓力迅速排出廢氣，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣效率。這樣的控制可達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的目的。
二.雙VVT-I系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成   本系統(tǒng)主要由VVT-I傳感器，油壓控制閥，VVT-I控制器，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU等組成。
1.VVT-I控制器  皇冠車采用的是驅(qū)動(dòng)時(shí)磨擦力小且效率高的葉片式VVT-I控制器。進(jìn)氣側(cè)是3個(gè)葉片，排氣側(cè)是4個(gè)葉片。發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，進(jìn)氣側(cè)的葉片被鎖銷鎖止在最大延遲位置，排氣側(cè)葉片被鎖銷鎖止在最大提前位置。在排氣側(cè)的VVT-I控制器設(shè)置了提前輔助彈簧，停機(jī)時(shí)，鎖銷能完全嚙合，提高正時(shí)提前方向的扭矩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，油壓并未立即傳到VVT-I控制器，鎖銷便鎖定VVT-I控制器的作動(dòng)機(jī)械部分以防止撞擊產(chǎn)生噪聲。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)各個(gè)傳感器的信號(hào)，通過(guò)安裝在氣缸蓋上的OCV（機(jī)油控制閥），對(duì)VVT-I控制器內(nèi)部的提前室和延遲室的油壓進(jìn)行控制，使進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸連續(xù)變化相位。結(jié)構(gòu)如下圖示：
  進(jìn)氣側(cè)VVT-I控制器    延遲
         鎖銷  
      提前
排氣側(cè)VVT-I控制器
  
    圖1
2.VVT-I機(jī)油控制閥(OCV)  此閥是一個(gè)三位五通電磁閥,安裝在氣門室蓋上，根據(jù)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的占空比信號(hào)，控制滑桿的位置，使氣門保持在最佳氣正時(shí)狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，滑閥因受彈簧的作用使進(jìn)氣側(cè)保持在最大延遲狀態(tài)，排氣側(cè)保持在最大提前狀態(tài)，為下次起動(dòng)作準(zhǔn)備。結(jié)構(gòu)如下圖示：





圖2
  4.VVT-I傳感器  此傳感器由MRE.磁鐵和傳感器組成。磁場(chǎng)方向根據(jù)通過(guò)傳器的高導(dǎo)磁率正時(shí)轉(zhuǎn)子的不同形狀（凸出部分和非突出部分）而改變，從而導(dǎo)致MRE的電阻改變（凸出部分接近時(shí)電阻變小，反之電阻變大），輸出到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的電壓也高低變化，ECU據(jù)此電壓檢測(cè)凸輪軸的位置。所以它也是VVT-I的反饋器件。它優(yōu)點(diǎn)是在較低轉(zhuǎn)速時(shí)就開(kāi)始輸出穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)。其原理圖如下：

             圖3
   三.工作過(guò)程    發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)各傳感器的輸入,處理后輸出占空比信號(hào)控制OCV閥位置，使VVT-I達(dá)到三種工作模式:提前,延遲和保持.
  在提前狀態(tài)下，OCV閥的閥芯靠近最內(nèi)側(cè)；在延遲狀態(tài)下，閥芯靠近電磁閥的最外側(cè)；在保持模式下，閥芯被控制?？吭谥虚g位置。其工作示意圖如圖4所示。
四.案例分析     一輛05款皇冠，行駛里程為14300公里，進(jìn)廠報(bào)修故障燈亮，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)。接車后發(fā)現(xiàn)情況確如車主所描述，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速抖動(dòng)，但加速時(shí)動(dòng)力尚可。于是接上豐田專用檢測(cè)電腦，

  圖4

調(diào)取故障碼，代碼是P0025，含義是二列排氣側(cè)凸輪延遲過(guò)多。因?yàn)榭紤]到是新車，機(jī)械故障的可能性較小，先檢查線路和電磁閥。結(jié)果在拆下檢查電磁閥時(shí)，發(fā)現(xiàn)有較多的黃色膠粘物附在閥體上，這是什么東西？詢問(wèn)車主得知，此車在3200公里時(shí)在一快修店做首保時(shí)，更換了機(jī)油并加了一種抗磨劑，且當(dāng)時(shí)店主告知此抗磨劑是高效產(chǎn)品，可10000公里不用換機(jī)油。當(dāng)下恍然大悟，馬上清洗發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部各電磁閥，更換機(jī)油，起動(dòng)車后故障排除。原來(lái)是不良抗磨劑導(dǎo)致閥體發(fā)卡，滑動(dòng)不靈，傳感器檢測(cè)到凸輪軸位置不對(duì)，反饋到ECU并設(shè)置故障代碼；排氣凸輪軸延遲過(guò)多則引起怠速抖動(dòng)。
     結(jié)束語(yǔ)   將可變氣配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)中，起到降低排放和提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能的效果，是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。作為一個(gè)維修技工應(yīng)該掌握這些系統(tǒng)的工作原理和維修方法。在排除此類故障時(shí)借助診斷儀器進(jìn)行檢查，就可以準(zhǔn)確.快速的解決問(wèn)題