豐田普瑞維亞VVT-i系統(tǒng)故障

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可變氣門控制系統(tǒng)。

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(tǒng)利用油壓來調(diào)整進氣凸輪軸轉(zhuǎn)角氣門正時進行優(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)計用于在曲軸角大約40°范圍內(nèi)對進氣凸輪軸進行變動，從而對氣門正時進行控制，根據(jù)來自傳感器的信號以獲得最適合發(fā)動機狀態(tài)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(xiàn)偏差時，發(fā)動機故障燈被點亮，系統(tǒng)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(cè)，從而達到穩(wěn)定怠速、提高燃料消耗率和起動性能。延遲由發(fā)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(cè)的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的延遲方向旋轉(zhuǎn)。

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(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，同時提前進氣門的關(guān)閉時間可減少進氣被逆吹回進氣側(cè)，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(guān)閉時間可減少進氣被逆吹回進氣側(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)整進氣凸輪軸轉(zhuǎn)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(tǒng)的構(gòu)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(qū)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(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)不斷地改變進氣氣門正時。當發(fā)動機停止時，進氣凸輪軸被調(diào)整 （移動）到最大延遲狀態(tài)以維持起動性能。在發(fā)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(chǎn)生噪聲。

除了以上所述外，還有一種類型是活塞在外齒輪（相當于機殼）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動以改變齒輪軸狀態(tài)。

2）凸輪軸正時機油控制閥

凸輪軸正時機油控制閥是順應(yīng)于發(fā)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(cè)或延遲側(cè)的油壓。發(fā)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(tǒng)的工作原理

1）由發(fā)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(tài)時，油壓作用于氣門正時提前側(cè)的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的提前方向旋轉(zhuǎn)。

2）由發(fā)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(tài)時，油壓作用于氣門正時延遲側(cè)的葉片室，使進氣凸輪軸向氣門正時的延遲方向旋轉(zhuǎn)。

3）發(fā)動機ECU根據(jù)具體的運作參數(shù)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(guān)閉油道來保持油壓，圖6中所示的狀態(tài)是保持現(xiàn)在的氣門正時的狀態(tài)。

4 故障實例

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

此車是一個前部嚴重受損的大事故車，發(fā)動機分解過，并更換過發(fā)動機缸蓋，修復(fù)后試車大約20km左右發(fā)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(fā)動機暖機后轉(zhuǎn)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(nèi)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(fā)動機應(yīng)該怠速抖動或熄火，但是發(fā)動機沒有任何反應(yīng)。

考慮先從簡單方便的入手，手邊剛好有一好的換下來的發(fā)動機，所以直接更換了一個OCV閥試驗。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，然后起動發(fā)動機，用微機主動測試驅(qū)動它。發(fā)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(zhí)行器有問題？換掉執(zhí)行器，重新對正時，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，那什么東西會引起這個故障呢？按照道理除了油壓沒有別的問題了！

經(jīng)過仔細檢查，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(dǎo)致故障發(fā)生，這是一個粗心大意導(dǎo)致的故障。