豐田普瑞維亞VVT-i系統故障

陳 浩

（江蘇無錫汽車工程學校，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可變氣門控制系統。

1 VVT-i的作用

通常，氣門正時 （配氣正時）是固定的，而VVT-i系統利用油壓來調整進氣凸輪軸轉角氣門正時進行優化，從而提高功率輸出、改善燃料消耗率和減少廢氣排放。VVT-i系統原理圖如圖1所示。

該系統設計用于在曲軸角大約40°范圍內對進氣凸輪軸進行變動，從而對氣門正時進行控制，根據來自傳感器的信號以獲得最適合發動機狀態氣門正時。

此外，使用凸輪軸位置傳感器的反饋控制被用于將實際進氣的氣門正時維持在目標氣門正時里。當出現偏差時，發動機故障燈被點亮，系統存儲故障碼。

不同負荷時的VVT-i情況如圖2所示。

1）在低溫低負荷低速時，或者在低負荷時

延遲氣門正時可減少氣門重疊，以減少排出的廢氣逆吹入進氣側，從而達到穩定怠速、提高燃料消耗率和起動性能。延遲由發動機ECU所控制的凸輪軸正時機油控制閥所放置的位置決定。油壓作用于氣門正時延遲側的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的延遲方向旋轉。

2）在中等負荷，或者在高負荷中低速時

提前氣門正時可增加氣門重疊，以增加EGR（Exhaust Gas Recirculation）廢氣再循環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，同時提前進氣門的關閉時間可減少進氣被逆吹回進氣側，改善了容積效率。

3）在高負荷高速時

提前氣門正時可增加氣門重疊，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，同時提前進氣門的關閉時間可減少進氣被逆吹回進氣側，改善了容積效率。

2 VVT-i系統的構造

VVT-i系統的構造部件包含可通過調整進氣凸輪軸轉角氣門正時的VVT-i控制器和一個控制油壓的凸輪軸正時機油控制閥。凸輪軸正時機油控制閥是控制油壓的。VVT-i系統的構造如圖3所示。

1） VVT-i控制器

VVT-i控制器由一個定時鏈條驅動的外殼和固定在凸輪軸上葉片組成。來自進氣凸輪軸提前或者延遲側的通道轉送的油壓使得VVT-i控制器的葉片沿圓周方向旋轉，從而連續不斷地改變進氣氣門正時。當發動機停止時，進氣凸輪軸被調整 （移動）到最大延遲狀態以維持起動性能。在發動機起動后，油壓并未立即傳到VVT-i控制器時，鎖銷便鎖定VVT-i控制器的作動機械部以防撞擊產生噪聲。

除了以上所述外，還有一種類型是活塞在外齒輪（相當于機殼）和內齒輪 （直接附在凸輪軸連接）的螺旋齒條之間作軸向運動以改變齒輪軸狀態。

2）凸輪軸正時機油控制閥

凸輪軸正時機油控制閥是順應于發動機ECU的占空控制而控制滑閥位置和分配用于VVT-i控制器流到提前側或延遲側的油壓。發動機停止時，進氣氣門正時是在最大延遲角度上。

3 VVT-i系統的工作原理

1）由發動機ECU所控制的凸輪軸正時機油控制閥所放置的位置處于如圖4所示的狀態時，油壓作用于氣門正時提前側的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的提前方向旋轉。

2）由發動機ECU所控制的凸輪軸正時機油控制閥所放置的位置處于如圖5所示的狀態時，油壓作用于氣門正時延遲側的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的延遲方向旋轉。

3）發動機ECU根據具體的運作參數進行處理，并計算出目標氣門正時角度。當達到目標氣門正時以后，凸輪軸正時機油控制閥通過關閉油道來保持油壓，圖6中所示的狀態是保持現在的氣門正時的狀態。

4 故障實例

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

4.1 故障現象

此車是一個前部嚴重受損的大事故車，發動機分解過，并更換過發動機缸蓋，修復后試車大約20km左右發動機故障燈點亮，讀取故障碼是P0012:凸輪軸位置A-正時過于延遲 （B1）。

4.2 故障分析

該故障碼報碼條件是發動機暖機后轉速在550～4000r／min之間時，同時滿足以下3個條件。

1）目標和實際進氣門正時差異大于5°達5s。

2）當前進氣門正時固定 （5 s內正時變化小于5°）。

3）VVT控制器正時與最大延遲正時的差異大于29°。

4.3 故障診斷與排除

讀取故障碼后，進行了主動測試，手動打開OCV （Oil control valve， 燃油控制閥）閥 （圖7），正常情況下，發動機應該怠速抖動或熄火，但是發動機沒有任何反應。

考慮先從簡單方便的入手，手邊剛好有一好的換下來的發動機，所以直接更換了一個OCV閥試驗。結果故障還是存在。

卸下OCV插頭，插到剛才換下的原車OCV閥上，然后起動發動機，用微機主動測試驅動它。發動機是好的，能夠啪嗒啪嗒正常工作。問題出在哪里呢？難道是VVT執行器有問題？換掉執行器，重新對正時，結果故障依舊。

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

難道新缸蓋的油道有問題？手邊有現成的，換掉后發現還是不行。

零件全部組裝測試，把凸輪軸、執行器、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。結果執行器還是能正常工作！

現在有點陷入僵局，以上所做的工作說明了缸蓋、凸輪軸OCV閥、執行器都是好的，那什么東西會引起這個故障呢？按照道理除了油壓沒有別的問題了！

經過仔細檢查，發現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

此車各個部件工作都是正常的，因為是大事故所以前面進行了解體檢修。在裝配的過程中，修理工沒有安裝凸輪軸瓦蓋里的瓦片導致故障發生，這是一個粗心大意導致的故障。