陳 浩

（江蘇無錫汽車工程學(xué)校，江蘇 無錫 214153）

VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent的縮寫，它代表的含義就是智能正時(shí)可變氣門控制系統(tǒng)。

1 VVT-i的作用

通常，氣門正時(shí) （配氣正時(shí)）是固定的，而VVT-i系統(tǒng)利用油壓來調(diào)整進(jìn)氣凸輪軸轉(zhuǎn)角氣門正時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高功率輸出、改善燃料消耗率和減少廢氣排放。VVT-i系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于在曲軸角大約40°范圍內(nèi)對(duì)進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)行變動(dòng)，從而對(duì)氣門正時(shí)進(jìn)行控制，根據(jù)來自傳感器的信號(hào)以獲得最適合發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)氣門正時(shí)。

此外，使用凸輪軸位置傳感器的反饋控制被用于將實(shí)際進(jìn)氣的氣門正時(shí)維持在目標(biāo)氣門正時(shí)里。當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈被點(diǎn)亮，系統(tǒng)存儲(chǔ)故障碼。

不同負(fù)荷時(shí)的VVT-i情況如圖2所示。

1）在低溫低負(fù)荷低速時(shí)，或者在低負(fù)荷時(shí)

延遲氣門正時(shí)可減少氣門重疊，以減少排出的廢氣逆吹入進(jìn)氣側(cè)，從而達(dá)到穩(wěn)定怠速、提高燃料消耗率和起動(dòng)性能。延遲由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU所控制的凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥所放置的位置決定。油壓作用于氣門正時(shí)延遲側(cè)的葉片室，使進(jìn)氣凸輪軸向氣門正時(shí)的延遲方向旋轉(zhuǎn)。

2）在中等負(fù)荷，或者在高負(fù)荷中低速時(shí)

提前氣門正時(shí)可增加氣門重疊，以增加EGR（Exhaust Gas Recirculation）廢氣再循環(huán)使用和降低填充損失，從而改善了排放控制和燃料消耗率。此外，同時(shí)提前進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間可減少進(jìn)氣被逆吹回進(jìn)氣側(cè)，改善了容積效率。

3）在高負(fù)荷高速時(shí)

提前氣門正時(shí)可增加氣門重疊，以增加EGR使用和降低填充損失，從而改善了排放控制和燃料消耗率。此外，同時(shí)提前進(jìn)氣門的關(guān)閉時(shí)間可減少進(jìn)氣被逆吹回進(jìn)氣側(cè)，改善了容積效率。

2 VVT-i系統(tǒng)的構(gòu)造

VVT-i系統(tǒng)的構(gòu)造部件包含可通過調(diào)整進(jìn)氣凸輪軸轉(zhuǎn)角氣門正時(shí)的VVT-i控制器和一個(gè)控制油壓的凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥。凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥是控制油壓的。VVT-i系統(tǒng)的構(gòu)造如圖3所示。

1） VVT-i控制器

VVT-i控制器由一個(gè)定時(shí)鏈條驅(qū)動(dòng)的外殼和固定在凸輪軸上葉片組成。來自進(jìn)氣凸輪軸提前或者延遲側(cè)的通道轉(zhuǎn)送的油壓使得VVT-i控制器的葉片沿圓周方向旋轉(zhuǎn)，從而連續(xù)不斷地改變進(jìn)氣氣門正時(shí)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，進(jìn)氣凸輪軸被調(diào)整 （移動(dòng)）到最大延遲狀態(tài)以維持起動(dòng)性能。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，油壓并未立即傳到VVT-i控制器時(shí)，鎖銷便鎖定VVT-i控制器的作動(dòng)機(jī)械部以防撞擊產(chǎn)生噪聲。

除了以上所述外，還有一種類型是活塞在外齒輪（相當(dāng)于機(jī)殼）和內(nèi)齒輪 （直接附在凸輪軸連接）的螺旋齒條之間作軸向運(yùn)動(dòng)以改變齒輪軸狀態(tài)。

2）凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥

凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥是順應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的占空控制而控制滑閥位置和分配用于VVT-i控制器流到提前側(cè)或延遲側(cè)的油壓。發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，進(jìn)氣氣門正時(shí)是在最大延遲角度上。

3 VVT-i系統(tǒng)的工作原理

1）由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU所控制的凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥所放置的位置處于如圖4所示的狀態(tài)時(shí)，油壓作用于氣門正時(shí)提前側(cè)的葉片室，使進(jìn)氣凸輪軸向氣門正時(shí)的提前方向旋轉(zhuǎn)。

2）由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU所控制的凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥所放置的位置處于如圖5所示的狀態(tài)時(shí)，油壓作用于氣門正時(shí)延遲側(cè)的葉片室，使進(jìn)氣凸輪軸向氣門正時(shí)的延遲方向旋轉(zhuǎn)。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)具體的運(yùn)作參數(shù)進(jìn)行處理，并計(jì)算出目標(biāo)氣門正時(shí)角度。當(dāng)達(dá)到目標(biāo)氣門正時(shí)以后，凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥通過關(guān)閉油道來保持油壓，圖6中所示的狀態(tài)是保持現(xiàn)在的氣門正時(shí)的狀態(tài)。

4 故障實(shí)例

一輛2008年7月由日本豐田汽車公司生產(chǎn)的PREVIA普瑞維亞3.5AT七座商務(wù)車，行駛里程為10023km。

4.1 故障現(xiàn)象

此車是一個(gè)前部嚴(yán)重受損的大事故車，發(fā)動(dòng)機(jī)分解過，并更換過發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋，修復(fù)后試車大約20km左右發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈點(diǎn)亮，讀取故障碼是P0012:凸輪軸位置A-正時(shí)過于延遲 （B1）。

4.2 故障分析

該故障碼報(bào)碼條件是發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)后轉(zhuǎn)速在550～4000r／min之間時(shí)，同時(shí)滿足以下3個(gè)條件。

1）目標(biāo)和實(shí)際進(jìn)氣門正時(shí)差異大于5°達(dá)5s。

2）當(dāng)前進(jìn)氣門正時(shí)固定 （5 s內(nèi)正時(shí)變化小于5°）。

3）VVT控制器正時(shí)與最大延遲正時(shí)的差異大于29°。

4.3 故障診斷與排除

讀取故障碼后，進(jìn)行了主動(dòng)測(cè)試，手動(dòng)打開OCV （Oil control valve， 燃油控制閥）閥 （圖7），正常情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該怠速抖動(dòng)或熄火，但是發(fā)動(dòng)機(jī)沒有任何反應(yīng)。

考慮先從簡(jiǎn)單方便的入手，手邊剛好有一好的換下來的發(fā)動(dòng)機(jī)，所以直接更換了一個(gè)OCV閥試驗(yàn)。結(jié)果故障還是存在。

卸下OCV插頭，插到剛才換下的原車OCV閥上，然后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，用微機(jī)主動(dòng)測(cè)試驅(qū)動(dòng)它。發(fā)動(dòng)機(jī)是好的，能夠啪嗒啪嗒正常工作。問題出在哪里呢？難道是VVT執(zhí)行器有問題？換掉執(zhí)行器，重新對(duì)正時(shí)，結(jié)果故障依舊。

換下的VVT執(zhí)行器 （圖8）給裝上凸輪軸，封上除提前側(cè)的一個(gè)油道孔外的其他油道，然后給油道加氣壓，結(jié)果是能打開VVT鎖止閥，執(zhí)行器沒有問題。

難道新缸蓋的油道有問題？手邊有現(xiàn)成的，換掉后發(fā)現(xiàn)還是不行。

零件全部組裝測(cè)試，把凸輪軸、執(zhí)行器、OCV閥與缸蓋全部裝在一起，OCV閥加12 V電壓，缸蓋主油道 （圖9箭頭處）加上氣壓。結(jié)果執(zhí)行器還是能正常工作！

現(xiàn)在有點(diǎn)陷入僵局，以上所做的工作說明了缸蓋、凸輪軸OCV閥、執(zhí)行器都是好的，那什么東西會(huì)引起這個(gè)故障呢？按照道理除了油壓沒有別的問題了！

經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)凸輪軸瓦蓋里的瓦片還沒裝呢，裝上瓦片，故障排除。

4.4 故障總結(jié)

此車各個(gè)部件工作都是正常的，因?yàn)槭谴笫鹿仕郧懊孢M(jìn)行了解體檢修。在裝配的過程中，修理工沒有安裝凸輪軸瓦蓋里的瓦片導(dǎo)致故障發(fā)生，這是一個(gè)粗心大意導(dǎo)致的故障。