基于項目化教學北京現代I30可變氣門正時系統的維修研究

李銘

中圖分類號：G718 文獻標識碼：B 文章編號：1672-1578（2017）04-0187-01

1.可變氣門正時技術

1.1 可變氣門正時的分類。

（1）連續可變氣門正時和不連續可變氣門正時。簡單的可變配氣相位VVT只有兩段或三段固定的相位角可供選擇，通常是0°或30°中的一個。更高性能的可變配氣相位VVT系統能夠實現連續可變相位角，根據轉速的不同，在0°和30°之間線性調整配氣相位。顯而易見，連續可變氣門正時系統更適合匹配各種轉速，因而能有效提高發動機的輸出性能。

（2）可變進氣門正時和可變排氣門正時。市面上的絕大部分氣門正時系統都可以實現進氣門正時在一定范圍內的無級可調，而一部分發動機在排氣門也配備了VVT系統，從而在進、排氣門都實現了氣門正時無級可調，進一步優化了燃燒效率。

1.2 可變氣門正時技術的應用。雖然可變氣門正時技術在各個廠商的稱謂略有不同，但是實現的方式卻大同小異。以現代的CVVT技術為例，CVVT可以根據發動機工作狀況的連續變化，時時控制氣門重疊角的大小，從而改變氣缸進氣量。當發動機低速小負荷運轉時，延遲進氣門打開時間，減小氣門重疊角，以穩定燃燒狀態；當發動機低速大負荷運轉時，使進氣門打開時間提前，增大氣門重疊角，以獲得更大的扭矩；當發動機高速大負荷運轉時，延遲進氣門打開時間，以提高發動機動力性；當發動機處于中等工況時，進氣門打開時間提前，增大氣門重疊角，提高發動機工作效率，減少燃油消耗，降低污染排放。

CVVT系統包含以下零件：CVVT機油控制閥、CVVT機油濾清器、CVVT執行器、曲軸位置傳感器、凸輪位置傳感器、以及電控單元等。

正時齒輪安裝在排氣凸輪軸的前端，曲軸通過正時皮帶驅動排氣凸輪軸旋轉，排氣凸輪軸后端裝有CVVT執行器，執行器殼體上的鏈輪通過正時鏈條帶動進氣凸輪軸轉動。CVVT機油控制閥安裝在排氣管一側的氣缸蓋上。機油通過CVVT機油濾清器、氣缸蓋油道向CVVT機油控制閥供油，PCM隨時根據發動機的轉速、負荷等參數控制CVVT機油控制閥的軸向移動，向CVVT執行器的氣門正時提前油室或氣門正時延后油室供油。CVVT執行器根據供給的油壓，直接帶動排氣凸輪軸軸后端的鏈輪傳動，通過鏈條傳動，間接改變進氣凸輪軸的配氣相位，使進氣門正時連續變化，從而實現進氣門正時提前、延后及保持的三種狀態，而排氣門的氣門正時是固定不變的。

CVVT執行器內部的葉片將殼體內腔分為8個油室。其中4個用于控制氣門正時提前，另外4個控制氣門正時延遲。油室之間的壓力差作用在葉片上，使得外殼上的齒輪相對于凸輪軸轉動，從而實現氣門正時的提前和延遲。油室之間通過聚四氟乙烯材料制成的葉片油封來實現密封和建立油壓。當發動機熄火或CVVT系統發生故障時，氣門正時固定在最大延遲角位置，以確保發動機的起動性能。

2.北京現代I30可變氣門正時系統的維修案例

2.1 故障現象。一輛i30轎車行駛1200公里時發動機警告燈點亮，客戶駕駛車輛到店進行檢測。維修人員使用解碼器讀取發動機系統故障代碼是P0011"A"凸輪軸位置-正時過度提前或系統性能.對于伽馬發動機這個故障是比較常見的，維修人員根據經驗拆下OVC檢查是否有金屬異物卡住電磁閥芯，并清理了電磁閥。處理后裝車實驗，故障燈不再點亮，于是交付。

兩天后發動機警告燈再次點亮，讀取故障代碼依舊是P0011，維修人員再次拆下OCV檢查，結果沒有任何發現。清除故障代碼試車，雖然報警燈沒有亮但是感覺故障沒有徹底排除。于是拆下并清洗了OCV濾清器。

2.2 故障分析。與目前的固定凸輪相位角式不同，CVVT是連續把凸輪相位角改變至最佳的裝置。

使用GDS檢查相關的數據波形，發現當發動機的負荷頻繁變化時，發動機控制ECU的進氣凸輪軸目標位置是變化的，同時OCV的占空比也隨著目標值的變化而變化，唯獨進氣凸輪軸實際位置沒有發生改變。通過以上的數據可以判斷ECU的控制室沒有問題的。

排除電控系統發生故障的可能后，導致故障的原因可能是：

（1）汽缸蓋CVVT系統機油道堵塞；（2）汽缸蓋OCV機油道泄漏；（3）凸輪軸VVT機構卡滯；（4）發動機機油壓力不足；（5）OCV執行器損壞。

2.3 故障排除。找來OCV電磁閥裝到車上實驗。觀察GDS的相關數據流，更換前后的數據沒有任何變化，說明故障原因不是OCV。經過以上的檢查后沒有發現故障原因，只有拆檢發動機。當我們打開氣門室蓋后發現了故障原因。CVVT執行機構的固定螺絲已經松脫了。這四個螺絲起到固定CVVT機構與進氣凸輪軸鏈輪的作用，CVVT機構的后蓋也是由這四個螺絲夾緊的，當螺絲松動的時候，CVVT機構的殼體與后蓋之間失去密封，OCV過來的機油從縫隙處泄漏，不能推動進氣凸輪軸產生作用。目標角度與實際角度之間的延遲度超過10次以上，ECM記錄DTC P0011。

恢復后試車。數據流的信息可以看出來，進氣凸輪軸的目標位置與實際位置是非常接近的，說明故障排除。

3.總結

目前大多數發動機使用機械式氣門組，這種驅動形式的有效性、可靠性強，但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續時間和進氣門升程。隨著汽油直噴式發動機、混合動力發動機的不斷推出以及排放法規的強化等，為了解決上述問題，可變配氣機構得到了廣泛的應用。伴隨著發動機的高性能化，可變配氣機構作為一個重要的手段正變得越來越必要和不可缺少。

參考文獻：

[1] 朱金勇.汽車發動機構造與維修.北京：北京理工大學出版社.2011.