豐田佳美汽車VVT—I系統故障維修技術

韓東陽

摘 要：文章是結合作者在平時教學實訓車輛當中，維修一輛豐田佳美轎車因長期不更換機油，造成VVT-I系統工作不正常，引起發動機怠速不穩、加速不良的檢修實例。文章介紹了VVT-I系統故障診斷的方法，通過對VVT-I系統檢測和分析，找到怠速不穩、加速不良的故障原因，排除了故障。

關鍵詞：VVT-I系統；OCV凸輪軸正時機油控制閥；VVT-I控制器

引言

現代社會科學技術飛速發展，高科技在汽車上的應用逐漸普遍。世界各國各大汽車生產廠商之間的競爭逐漸激烈。新技術在汽車上的采用更成為競爭的焦點。豐田汽車以其優秀的品質、良好的售后服務，始終在中國市場上占有最重的份額。近年來，由于VVT-I可變進氣系統的采用，使發動機在所有轉速范圍內提高了動力輸出，降低了燃油消耗，減少了廢氣排放，使其工作更環保，因而贏得了廣大消費者的青睞。本文介紹了作者在對豐田汽車維修中涉及到VVT-I系統故障檢查、分析、排除過程。

1 故障現象

一臺新款豐田佳美ACV30轎車，已行駛八萬多公里，車主反映近期該車出現怠速不穩和加速不良的現象，而且發動機時好時壞。此車已經在維修廠進行了油電路的檢修，更換了汽油濾清器、火花塞，清洗了噴油嘴和節氣門閥體，結果故障依舊存在。

2 故障排查

啟動發動機，待水溫正常后路試，的確存在怠速不穩和加速不良現象，但是發動機有時工作正常，于是我做了以下檢查和分析：

（1）首先使用豐田專用手持電腦OBD-Ⅱ提取了該發動機的幾個重要數據流：

關閉空調狀態：發動機轉速700-3000轉/分

冷卻水溫：88度

節氣門開度：11.7%-18%

空氣流量計：2.57m/s-6.90m/s

點火提前角：12度-30度

進氣溫度：58度

故障代碼：無

在模擬故障現象時，以上數據無變化。

（2）用汽油壓力表檢查，發動機怠速時油壓為3.2kgf/cm2，急加速油壓為3.5kgf/cm2。發動機停機5分鐘后檢查，油壓仍保持在2.6kgf/cm2。油泵、油壓調節器、濾清器以及各油管接頭故障的可能性排除。

（3）使用豐田診斷儀做斷缸檢查，各缸點火序列波反應正常，說明點火線圈和火花塞性能良好。

（4）拆下噴油嘴做噴油量和泄漏試驗，檢查結果正常。

（5）熱車后用真空表檢測發動機在怠速和加速時進氣歧管的真空度變化。

在發動機正常工作狀態時檢測：怠速時真空表穩定在67.5kpa； 迅速開啟關閉節氣門時，真空表在12-82kpa之間擺動。

當發動機異常工作狀態時檢測：怠速時真空表在67.5-80kpa之間擺動；迅速開啟關閉節氣門時，真空表在28-45kpa之間擺動。

標準值：

怠速時57-70kpa

迅速開啟和關閉節氣門時7-84kpa

（6）發動機在2000轉/分時，迅速關閉節氣門。真空表從82kpa降到67.5kpa并穩定在67.5kpa。說明進、排氣管本身不存在泄漏。

3 系統結構原理分析

3.1 系統組成示意圖

VVT-I系統是由機油泵產生機油油壓后，進入凸輪軸正時機油控制閥。通過該閥控制油流方向，進入VVT-I控制器中。該控制器與進氣凸輪軸相連接，不同機油流向使控制器與進氣凸輪軸的位置改變。這種位置改變的結果使進氣凸輪軸的配氣正時能在曲軸轉角60度范圍內變化，以適應發動機各種工況需要。VVT-I系統相對于普通進氣系統最大優點在于：發動機在低轉速時增大扭矩，高速時增大功率，同時燃油經濟性也得到提高，并降低了尾氣排放，其結構（如圖1所示）。

VVT-I系統工作原理如下：根據發動機ECU得到的發動機轉速、進氣量、節氣門位置和水溫信號，ECU計算每一種條件下的最佳配氣正時，然后控制凸輪軸正時機油控制閥的運作，實現連續可變的控制。此外，發動機ECU利用凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器來檢測實際的配氣正時，然后通過反饋控制來達到目標配氣正時。可用以下表格方式表達：

VVT-I系統涉及到許多傳感器及控制部件，其中核心的兩個元件是VVT-I控制器和凸輪軸正時機油控制閥。

一是VVT-I控制器由正時鏈條驅動的殼體和與進氣凸輪軸相連的葉片組成，機油壓力到達進氣凸輪軸的提前側通路或延遲側通路，使位于VVT-I控制器中的葉片轉動，使進氣門的正時連續變化。當發動機停機時，進氣凸輪軸將位于最大延遲狀態，以保證啟動性能。在發動機剛啟動時，機油壓力不能立即作用于VVT-I控制器。這時，鎖止銷鎖止VVT-I控制器，以防止撞擊噪音。

二是凸輪軸正時機油控制閥。根據發動機ECU發出的占空比信號控制滑閥位置，這樣可使機油壓力作用于VVT-I控制器的提前或延遲側。發動機停機時，凸輪軸正時機油控制閥位于最大延遲位置。

3.2 正時提前示意圖

發動機ECU發出一個正時提前信號，此時凸輪軸正時控制閥滑閥位于左側位置，機油壓力使葉片室帶著凸輪軸向正時提前方向轉動。

3.3 正時延遲示意圖

發動機ECU發出一個正時延遲信號，凸輪軸正時機油控制閥滑閥位于右側位置，機油壓力使葉片室帶著凸輪軸向正時延遲方向旋轉。

3.4 保持示意圖

達到目標正時后，凸輪軸正時機油控制閥滑閥處于中間位置，配氣正時維持不變，直到行駛狀態改變為止。這種調整可使配氣正時位于目標位置并防止不必要的機油外泄。

4 故障部位確定

通過對發動機數據流、油路、電路的檢查，可排除發動機控制系統、油路以及電路發生故障的可能性。接下來對真空表檢測得到數值分析發現，發動機出現故障時，其真空度數值出現異常波動。顯然由于配氣相位發生錯誤導致了發動機故障的產生。下一步檢查發動機的正時系統，拆除發動機附件，打開氣門室蓋，檢查時規鏈正時系統。經檢查，時規鏈正時記號點準確無誤。但此時我發現，進排氣凸輪軸及軸承蓋上積聚了許多積碳，顯然是由于機油更換周期太長引起。

5 故障診斷與排除

綜上所述，造成此車故障的原因就是凸輪軸正時機油控制閥閥芯因積碳過多而發生卡滯。要徹底解決問題最好的方法就是，解體發動機后逐一清洗發動機各個零部件上的積碳。所以首先更換了凸輪軸正時機油控制閥，對發動機油底殼以及機油集濾器進行了拆裝清洗，并更換了豐田原廠的機油格、機油。工作完畢后，啟動發動機進行了冷熱態的路試，發動機怠速平穩，加速反應良好。經過三十多公里路試，故障現象消失。

6 結束語

隨著科技不斷的發展，新技術在汽車上更為廣泛的應用，這就對汽車維修工提出更高的要求。不僅要盡快熟練掌握各項新技術的構造以及工作原理，更要學會科學有效的判斷、分析、維修的方法。