05皇冠發(fā)動機VVT-I系統(tǒng)工作原理與故障診斷

內容摘要：本文論述了VVT-I可變氣正時系統(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系統(tǒng)的診斷方法，并以實例說明。
關 鍵 詞：汽車.雙可變配氣正時.原理.檢修.
前   言:隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,國內引進了不少新型的車款,不少新車都采用了可變氣門正時系統(tǒng)。本文對其原理等方面作了解釋分析。
隨著人們對地球固有資源和人居環(huán)境的深刻認識，世界各國對汽車排放與車輛每百公里油耗要求越來越來嚴格，各汽車制造商紛紛采取有效的措施以減少汽車對環(huán)境的污染，同時更是絞盡腦汁想方設法提升發(fā)動機的性能。于是各種新技術如可變配氣正時，電子節(jié)氣門，缸內直接噴射等都已被應用在新式的發(fā)動機上。天津一汽豐田公司引進的皇冠汽車就采用了智能進排氣可變正時系統(tǒng)-----雙VVT-I系統(tǒng)。本文以皇冠車的VVT-I為例，詳細介紹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是應隋著發(fā)動機的轉速和負荷不同而變化的。傳統(tǒng)的配氣機構設計中，一般都是根據(jù)車輛對所搭載發(fā)動機的最突出性能要求，通過試驗來確定在某一轉速下比較合適的配氣相位，然后確定正時標記，以保證裝配時的準確。在此類發(fā)動機正常工作時，已確定的配氣正時是不會改變的。因此發(fā)動機的性能只能在某一轉速下最好，而在其它工況發(fā)動機不在最佳狀態(tài)運行。采用雙VVT-I（雙智能正時可變氣門）系統(tǒng)，能使進氣凸輪軸和排氣凸輪軸分別在40°和35°（曲軸的角度）范圍內，提供更適合發(fā)動機運行狀態(tài)的配氣正時。能改善所有轉速范圍內的扭矩，提高了動力性和燃油經(jīng)濟性，減少了廢氣排放。                                                   
1.在低溫狀態(tài).發(fā)動機起動.怠速和低負荷時,系統(tǒng)使進氣氣門最遲開啟和排氣門最早開啟,消除氣門重疊角,減少氣缸內廢氣反沖進入進氣管內,以保證混合氣穩(wěn)定燃燒,提高燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機的平穩(wěn)性。
2.在正常工作溫度中等負荷下，是發(fā)動機運行最多的狀態(tài)，此時應以提高燃油經(jīng)濟性，降低尾氣排放為主要的控制目標。因此系統(tǒng)控制進氣門早開啟，排氣門遲開啟，增加氣門重疊角，實現(xiàn)發(fā)動機的內EGR功能，減少氮氧化合物的排放，使碳氫再次燃燒降低污染。并可減少泵氣損失，提高氣缸的充氣效率，改善燃油經(jīng)濟性。
3.在高負荷低中轉速下，控制方式與中負荷時相近，但控制效果卻是因為進氣門早開早閉，減少了由于活塞壓縮上行時，使進氣回流的情況，改善了充氣效率，也因此提高了燃油經(jīng)濟性。排氣門延遲打開以充分利用膨脹壓力，增大發(fā)動機的扭矩。
4.在高負荷高轉速工況下，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的轉速，調整氣門正時，使進氣門延遲關閉，排氣門提前開啟。氣門延遲關閉是因為在高負荷高轉速時，發(fā)動機的進氣慣性較大，這樣的控制可提高發(fā)動機的進氣容積率。排氣門提前開啟是因為在此時氣缸內壓力極高，提前開啟排氣門可利用其壓力迅速排出廢氣，提高發(fā)動機的泵氣效率。這樣的控制可達到提高發(fā)動機動力性能的目的。
二.雙VVT-I系統(tǒng)的結構組成   本系統(tǒng)主要由VVT-I傳感器，油壓控制閥，VVT-I控制器，發(fā)動機ECU等組成。
1.VVT-I控制器  皇冠車采用的是驅動時磨擦力小且效率高的葉片式VVT-I控制器。進氣側是3個葉片，排氣側是4個葉片。發(fā)動機停止時，進氣側的葉片被鎖銷鎖止在最大延遲位置，排氣側葉片被鎖銷鎖止在最大提前位置。在排氣側的VVT-I控制器設置了提前輔助彈簧，停機時，鎖銷能完全嚙合，提高正時提前方向的扭矩。當發(fā)動機啟動后，油壓并未立即傳到VVT-I控制器，鎖銷便鎖定VVT-I控制器的作動機械部分以防止撞擊產生噪聲。發(fā)動機ECU根據(jù)各個傳感器的信號，通過安裝在氣缸蓋上的OCV（機油控制閥），對VVT-I控制器內部的提前室和延遲室的油壓進行控制，使進氣凸輪軸和排氣凸輪軸連續(xù)變化相位。結構如下圖示：
  進氣側VVT-I控制器    延遲
         鎖銷  
      提前
排氣側VVT-I控制器
  
    圖1
2.VVT-I機油控制閥(OCV)  此閥是一個三位五通電磁閥,安裝在氣門室蓋上，根據(jù)來自發(fā)動機ECU的占空比信號，控制滑桿的位置，使氣門保持在最佳氣正時狀態(tài)。發(fā)動機停機時，滑閥因受彈簧的作用使進氣側保持在最大延遲狀態(tài)，排氣側保持在最大提前狀態(tài)，為下次起動作準備。結構如下圖示：





圖2
  4.VVT-I傳感器  此傳感器由MRE.磁鐵和傳感器組成。磁場方向根據(jù)通過傳器的高導磁率正時轉子的不同形狀（凸出部分和非突出部分）而改變，從而導致MRE的電阻改變（凸出部分接近時電阻變小，反之電阻變大），輸出到發(fā)動機ECU的電壓也高低變化，ECU據(jù)此電壓檢測凸輪軸的位置。所以它也是VVT-I的反饋器件。它優(yōu)點是在較低轉速時就開始輸出穩(wěn)定的數(shù)字信號。其原理圖如下：

             圖3
   三.工作過程    發(fā)動機ECU根據(jù)各傳感器的輸入,處理后輸出占空比信號控制OCV閥位置，使VVT-I達到三種工作模式:提前,延遲和保持.
  在提前狀態(tài)下，OCV閥的閥芯靠近最內側；在延遲狀態(tài)下，閥芯靠近電磁閥的最外側；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，進廠報修故障燈亮，發(fā)動機怠速抖動。接車后發(fā)現(xiàn)情況確如車主所描述，發(fā)動機怠速抖動，但加速時動力尚可。于是接上豐田專用檢測電腦，

  圖4

調取故障碼，代碼是P0025，含義是二列排氣側凸輪延遲過多。因為考慮到是新車，機械故障的可能性較小，先檢查線路和電磁閥。結果在拆下檢查電磁閥時，發(fā)現(xiàn)有較多的黃色膠粘物附在閥體上，這是什么東西？詢問車主得知，此車在3200公里時在一快修店做首保時，更換了機油并加了一種抗磨劑，且當時店主告知此抗磨劑是高效產品，可10000公里不用換機油。當下恍然大悟，馬上清洗發(fā)動機內部各電磁閥，更換機油，起動車后故障排除。原來是不良抗磨劑導致閥體發(fā)卡，滑動不靈，傳感器檢測到凸輪軸位置不對，反饋到ECU并設置故障代碼；排氣凸輪軸延遲過多則引起怠速抖動。
     結束語   將可變氣配氣正時機構應用在發(fā)動機中，起到降低排放和提高發(fā)動機性能的效果，是汽車發(fā)動機的一個發(fā)展趨勢。作為一個維修技工應該掌握這些系統(tǒng)的工作原理和維修方法。在排除此類故障時借助診斷儀器進行檢查，就可以準確.快速的解決問題