基于丰田卡罗拉车型的VVT-i系统构造及故障检修
摘要：丰田卡罗拉汽车市场保有量较大，其搭载了丰田1ZR-FE 双VVT-i 发动机，此技术能够根据不同路况适时改变发动机气门的开闭时刻,提高汽车发动机动力性、经济性但却能降低污染物的排放。本文重点介绍丰田卡罗拉VVT-i 系统的结构、工作原理及故障检修，为汽车教育工作者及维修人员提供技术支持。
关键词：VVT-i系统  构造  故障  检修
科技的不断进步，发动机的构造已非常成熟，若发动机在原有基础上的改进与研发则牵动着发动机的发展。配气机构作为发动机两大机构五大系统中的一部分，它的地位显得非常重要。VVT-i系统是丰田公司典型的可变气门正时。ECU可根据发动机传感器的不同的信号发出控制指令，通过调节油路中的油压来改变正时，改变扭矩，从而及提高发动机动力及燃油经济性，进一步降低污染物的排放。
1. VVT- i的结构
VVT—i系统和发动机其他电控系统类似，主要有传感器、ECU、执行器三部分所组成。其中
传感器为发动机上常见的基础传感器，执行器主要由控制器和凸轮轴正时机油控制阀。
1.1 VVT-i 控制器
VVT-i 控制器是该系统的核心，主要由控制器外壳、叶轮、锁销等组成。叶片与凸轮轴是固定的，而外壳与叶片是可以相对活动的。控制器内的4 个叶片，将壳体分成提前室和滞后室。控制阀能控制提前室和延迟室的机油压力，推动叶片相对壳体转动，从而改变配气相位。发动机停止时，机油没有压力，进气侧凸轮轴被锁销固定在最延迟端。发动机起动后，机油产生压力，克服弹簧的作用推动锁销复位使叶片转动。
1.2 凸轮轴正时机油控制阀
凸轮轴机油控制阀是用来控制油压的，发动机缸盖上各装有进气侧和排气侧凸轮轴正时机油控制阀，主要有柱塞、线圈等组成。其根据发动机ECU 的占空比来控制滑阀，从而来改变油道压力。通过油压来控制VVT-i 控制器的提前侧或延迟侧。
2. VVT-i 系统工作原理
当该系统工作时，ECU根据发动机上的基础传感器，例如空气流量计、节气门位置传感器及曲轴位置传感器等传来的信号进行收集及分析，然后发出对叶轮正时的控制指令，最后执行器电磁阀根据ECU的控制信号来推动滑阀动作。
1.根据ECU发出的不调整控制信号， 凸轮轴正时机油控制阀中的滑阀处于中间状态，此时通道中的机油因没有压力的改变，此时提前室及滞后室中的机油不流动，因此两室的容积也未改变，凸轮轴相位不变。
2.根据ECU发出的提前控制信号, 凸轮轴正时机油控制阀将油压作用到正时提前侧叶片室, 这样机油进入提前室，使提前室容积增大，机油流出滞后室，使滞后室容积减小，此时的凸轮轴在叶片带动下顺时针转动，则凸轮轴的相位也就提早。
3.根据ECU 发出的滞后控制信号, 凸轮轴正时机油控制阀将油压作用到正时滞后侧叶片室,这样机油流入滞后室，使滞后室容积增大，机油流出提前室，使提前室容积减小。此时的凸轮轴在叶片带动下逆时针转动,则凸轮轴的相位也就滞后。
3. VVT-i 系统故障检修
当VVT-i 系统出现故障时，发动机在各工况下不能得到最佳的配气相位，造成发动机怠速发抖，动力下降，油耗增加等故障现象。
表1 Dual VVT-i系统常见故障代码
下面以发动机出现故障码P0011为例进行故障检修。
1）检查零部件安装状态
目视检查各与代码相关的传感器、执行器的线束或连接器状态是否正常。如果有其他故障，先对其他故障排除。
2）用故障诊断仪检测是否有故障码，如果有其他故障，先对其他故障排除。
3）用故障诊断仪连接车子，进行部件主动测试，检查机油控制阀是否工作正常。
（1）当机油控制阀由关闭到打开状态时，发动机怠速不稳或失速,清除故障代码,主要检查系统间歇性故障。
（2）当发动机转速无变化，按以下步骤检查各部件。
①检查凸轮轴正时控制阀电阻
a.检查电磁阀电阻值，正常情况下应满足6.9-7.9Ω。测量时关闭点火开关，拔下凸轮轴正时机油控制阀插头，测量插头处1和2接线端子的电阻值。                   
b.按照维修手册要求，对凸轮轴正时机油控制阀总成移动情况进行检查。通过连接导线分别将蓄电池正负极连接到端子1和2。其中一端采用点动的方式检查阀是否迅速移动。
②检查线路和连接器，用万用表检查导线是否存在短路、断路现象。
    a.用手脱开机油控制阀连接器和ECU 连接器，检查两者之间导线的电阻，正常情况下导线电阻应小于1 Ω。另外测量导线与车身搭铁处的电阻,此时所测得的电阻正常应大于10 kΩ。
b.打开点火开关，测量插头线束侧的端子1和发动机搭铁，正常情况下检测出来的电压应为蓄电池电压。
③目视检查机油控制阀滤清器，检查滤网有无阻塞。
④将拆下的正时链条沿着凸轮轴正时链轮一圈，然后用游标卡尺测量他们的直径，由于链条在长期工作下易于磨损，所测得的数值小于96.8mm，则需要更换链条和齿轮。
⑤拆开正时链条盖，转动曲轴，检查曲轴，凸轮轴正时记号是否对准。正常情况下有颜的链条片应与凸轮轴链轮上的标记对准。
vvt发动机是什么意思
⑥以上步骤均没有问题则判断故障点在ECU，更换ECU。
结束语
时代不断进步，科技不断发展。丰田卡罗拉1ZR-FE发动机为汽车带来了优异的性能表现。本文对丰田卡罗拉VVT-i 系统的结构、原理及故障检修案例进行阐述，为汽车教育工作者及维修人员提供技术支持。
参考文献
[1] 薛 华，郭文华.汽车发动机构造与维修[M].大连理工大学出版社.2007
[2] 王立彪,等. 发动机可变气门技术的研究进展.[J].汽车技术, 2005
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