雙可變氣門正時(shí)DVVT系統(tǒng)及快速檢修方法詳解

威海職業(yè)學(xué)院 劉 華

威海市職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 劉 彬

進(jìn)、排氣門雙可變氣門正時(shí)DVVT（Dual Variable Valve Timing）系統(tǒng)在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，在學(xué)校教學(xué)中更多注重結(jié)構(gòu)、原理的教學(xué)，而對(duì)DVVT系統(tǒng)的檢修方法涉及較少。本文將對(duì)雙可變氣門正時(shí)DVVT系統(tǒng)的快速檢修方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1 DVVT系統(tǒng)組成及工作原理

目前，國內(nèi)轎車可變氣門正時(shí)VVT系統(tǒng)，除了個(gè)別車型采用直流電機(jī)及減速裝置直接驅(qū)動(dòng)式外，一般采用液壓驅(qū)動(dòng)式，如圖1所示。VVT系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊（ECM）、機(jī)油控制電磁閥（比例電磁閥）、VVT執(zhí)行器（葉片式或星型轉(zhuǎn)子式）、凸輪軸位置傳感器等組成（個(gè)別車型還采用了單獨(dú)的機(jī)油濾清器）。

圖1 VVT系統(tǒng)組成示意圖

發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器、曲軸位置傳感器、空氣流量傳感器等信號(hào)來確定目標(biāo)氣門正時(shí)，并根據(jù)冷卻液溫度傳感器、車速信號(hào)來確定修正目標(biāo)氣門正時(shí)；同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊將凸輪軸位置傳感器的信號(hào)作為反饋信號(hào)計(jì)算得出凸輪軸的實(shí)際位置。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊將目標(biāo)位置和實(shí)際位置進(jìn)行比較，并根據(jù)控制策略，向機(jī)油控制電磁閥輸出一個(gè)占空比控制信號(hào)，通過改變機(jī)油控制電磁閥閥芯的位置，從而改變油路中機(jī)油流向和流量的大小，把提前、滯后、保持不變等信號(hào)以油壓方式反饋至VVT執(zhí)行器空腔內(nèi)，來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器內(nèi)、外轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)凸輪軸的正時(shí)角度，從而達(dá)到調(diào)整進(jìn)、排氣門開啟時(shí)間的目的，如圖2所示。

2 DVVT系統(tǒng)檢修方法

若DVVT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以用故障檢測(cè)儀通過讀取故障代碼、數(shù)據(jù)流及執(zhí)行元件測(cè)試等方法進(jìn)行快速有效的檢測(cè)。

2.1 讀取故障代碼

若DVVT系統(tǒng)出現(xiàn)故障，用故障檢測(cè)儀讀取故障代碼，會(huì)讀取到下列一個(gè)或多個(gè)故障代碼：P0010、P0011、P0 012、P0013、P0014、P0015、P0016、P0017，上述故障代碼及含義見表1（表中故障代碼及含義，適合所有安裝DVVT系統(tǒng)的車型）所列。

2.2 讀取數(shù)據(jù)流

用故障檢測(cè)儀可以讀取DVVT系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)流，將讀取到的數(shù)據(jù)流和已知的配氣相位圖相比較，也可迅速判斷DVVT系統(tǒng)是否存在故障。

奇瑞A3車SQRE4G16的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝了DVVT系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門、排氣門的可變氣門正時(shí)配氣相位如圖3、圖4所示，用故障檢測(cè)儀實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)流如圖5所示。

圖2 DVVT系統(tǒng)的控制策略

表1 DVVT系統(tǒng)故障相關(guān)的故障代碼及含義

通過分析圖3、圖4可以看出，該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門持續(xù)開啟角度為40.5°+90°+65°=195.5°，進(jìn)氣門可變氣門正時(shí)可調(diào)整的角度為4.5°+49.5°=54°；排氣門持續(xù)開啟角度為45°+90°+57.5°=192.5°，排氣門可變氣門正時(shí)可調(diào)整的角度為32.5°+27.5°=60°；怠速時(shí)進(jìn)、排氣門的重疊角為-（49.5°+32.5°）=-82°；該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門可變氣門正時(shí)最大的重疊角為4.5°+27.5°=32°。

圖3 進(jìn)氣門可變氣門正時(shí)配氣相位圖

圖4 排氣門可變氣門正時(shí)配氣相位圖

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)流（圖5）中，“進(jìn)氣閥開度”可理解為“進(jìn)氣門提前角”，“排氣閥開度”可理解為“排氣門滯后角”。比較圖5中a與b，可以看出怠速時(shí)的數(shù)據(jù)流與點(diǎn)火開關(guān)ON位置時(shí)的靜態(tài)數(shù)據(jù)流相同，進(jìn)氣門均處于最大延遲位置、排氣門均處于最大提前位置，氣門重疊角為負(fù)值（理論值為-82°、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)流為-80°）。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，進(jìn)氣門開啟將逐漸提前、排氣門將逐漸延遲開啟，氣門重疊角將由負(fù)值逐漸變?yōu)檎担畲髿忾T重疊角為32°。

2.3 執(zhí)行元件測(cè)試

連接故障檢測(cè)儀進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，選擇“執(zhí)行元件測(cè)試”菜單，豐田卡羅拉車關(guān)于DVVT系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)3個(gè)測(cè)試項(xiàng)：控制可變氣門正時(shí)線性（組1）、控制可變氣門正時(shí)排氣線性（組1）、控制可變氣門正時(shí)系統(tǒng)（組1），如圖6所示。上述3個(gè)測(cè)試項(xiàng)具體含義見表2所列。

利用故障檢測(cè)儀，通過“執(zhí)行元件測(cè)試”功能，人為對(duì)進(jìn)、排氣門機(jī)油控制閥的占空比進(jìn)行控制，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)是否會(huì)出現(xiàn)怠速不穩(wěn)或熄火現(xiàn)象，從而可以快速判斷DVVT系統(tǒng)是否存在故障。

3 DVVT系統(tǒng)檢修案例

故障現(xiàn)象 一輛2009年產(chǎn)奇瑞A3轎車，搭載型號(hào)為SQRE4G16發(fā)動(dòng)機(jī)和手動(dòng)變速器，行駛里程近10萬km。行駛中出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)故障燈常亮的故障現(xiàn)象。

故障診斷 接車后試車，故障癥狀如客戶所述。連接故障檢測(cè)儀讀取故障代碼，顯示為“P0016 曲軸位置及進(jìn)氣凸輪軸位置相關(guān)性錯(cuò)誤”，讀取該車發(fā)動(dòng)機(jī)DVVT系統(tǒng)在3個(gè)不同轉(zhuǎn)速時(shí)的數(shù)據(jù)流，如圖7所示，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)流“進(jìn)氣閥開度”在3個(gè)不同的轉(zhuǎn)速時(shí)，均為48°且不變化，明顯存在異常，而數(shù)據(jù)流“排氣閥開度”變化正常。

圖5 SQRE4G16發(fā)動(dòng)機(jī)DVVT系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)流（截屏）

圖6 DVVT系統(tǒng)執(zhí)行元件測(cè)試（截屏）

發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，用故障檢測(cè)儀對(duì)進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥做執(zhí)行元件測(cè)試，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無變化。結(jié)合故障現(xiàn)象、故障代碼、數(shù)據(jù)流以及進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥的測(cè)試結(jié)果分析，導(dǎo)致該故障發(fā)生的可能原因有：DVVT系統(tǒng)故障、正時(shí)機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤、進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置傳感器故障或發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECM故障等。

考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECM故障率低、未出現(xiàn)進(jìn)氣側(cè)凸輪軸位置傳感器的相關(guān)故障代碼、正時(shí)機(jī)構(gòu)（鏈條傳動(dòng)）檢查復(fù)雜等因素，因此，決定先檢查DVVT系統(tǒng)的進(jìn)氣側(cè)的機(jī)油控制閥。

表2 DVVT系統(tǒng)執(zhí)行元件測(cè)試項(xiàng)及含義

圖7 DVVT系統(tǒng)數(shù)據(jù)流（截屏）

關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)，拔下進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥連接器，在機(jī)油控制閥側(cè)連接器上測(cè)量電阻值為6.9 Ω，測(cè)量值正常；點(diǎn)火開關(guān)ON位置，在線束側(cè)連接器上測(cè)量電壓，端子1（電源）上的電壓為13.8 V，端子2（連接ECU）上的電壓為1.5 V，測(cè)量值正常；拆下進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥，如圖8所示，將其兩個(gè)端子分別連接到蓄電池的正、負(fù)極上，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥內(nèi)部的閥芯不動(dòng)作，應(yīng)該是進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥元件損壞導(dǎo)致故障的發(fā)生。

故障排除 更換進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥后試車，故障現(xiàn)象消失，故障排除。

圖8 進(jìn)氣側(cè)機(jī)油控制閥