丰田佳美汽车VVT—I系统故障维修技术

韩东阳

摘 要：文章是结合作者在平时教学实训车辆当中，维修一辆丰田佳美轿车因长期不更换机油，造成VVT-I系统工作不正常，引起发动机怠速不稳、加速不良的检修实例。文章介绍了VVT-I系统故障诊断的方法，通过对VVT-I系统检测和分析，找到怠速不稳、加速不良的故障原因，排除了故障。

关键词：VVT-I系统；OCV凸轮轴正时机油控制阀；VVT-I控制器

引言

现代社会科学技术飞速发展，高科技在汽车上的应用逐渐普遍。世界各国各大汽车生产厂商之间的竞争逐渐激烈。新技术在汽车上的采用更成为竞争的焦点。丰田汽车以其优秀的品质、良好的售后服务，始终在中国市场上占有最重的份额。近年来，由于VVT-I可变进气系统的采用，使发动机在所有转速范围内提高了动力输出，降低了燃油消耗，减少了废气排放，使其工作更环保，因而赢得了广大消费者的青睐。本文介绍了作者在对丰田汽车维修中涉及到VVT-I系统故障检查、分析、排除过程。

1 故障现象

一台新款丰田佳美ACV30轿车，已行驶八万多公里，车主反映近期该车出现怠速不稳和加速不良的现象，而且发动机时好时坏。此车已经在维修厂进行了油电路的检修，更换了汽油滤清器、火花塞，清洗了喷油嘴和节气门阀体，结果故障依旧存在。

2 故障排查

启动发动机，待水温正常后路试，的确存在怠速不稳和加速不良现象，但是发动机有时工作正常，于是我做了以下检查和分析：

（1）首先使用丰田专用手持电脑OBD-Ⅱ提取了该发动机的几个重要数据流：

关闭空调状态：发动机转速700-3000转/分

冷却水温：88度

节气门开度：11.7%-18%

空气流量计：2.57m/s-6.90m/s

点火提前角：12度-30度

进气温度：58度

故障代码：无

在模拟故障现象时，以上数据无变化。

（2）用汽油压力表检查，发动机怠速时油压为3.2kgf/cm2，急加速油压为3.5kgf/cm2。发动机停机5分钟后检查，油压仍保持在2.6kgf/cm2。油泵、油压调节器、滤清器以及各油管接头故障的可能性排除。

（3）使用丰田诊断仪做断缸检查，各缸点火序列波反应正常，说明点火线圈和火花塞性能良好。

（4）拆下喷油嘴做喷油量和泄漏试验，检查结果正常。

（5）热车后用真空表检测发动机在怠速和加速时进气歧管的真空度变化。

在发动机正常工作状态时检测：怠速时真空表稳定在67.5kpa； 迅速开启关闭节气门时，真空表在12-82kpa之间摆动。

当发动机异常工作状态时检测：怠速时真空表在67.5-80kpa之间摆动；迅速开启关闭节气门时，真空表在28-45kpa之间摆动。

标准值：

怠速时57-70kpa

迅速开启和关闭节气门时7-84kpa

（6）发动机在2000转/分时，迅速关闭节气门。真空表从82kpa降到67.5kpa并稳定在67.5kpa。说明进、排气管本身不存在泄漏。

3 系统结构原理分析

3.1 系统组成示意图

VVT-I系统是由机油泵产生机油油压后，进入凸轮轴正时机油控制阀。通过该阀控制油流方向，进入VVT-I控制器中。该控制器与进气凸轮轴相连接，不同机油流向使控制器与进气凸轮轴的位置改变。这种位置改变的结果使进气凸轮轴的配气正时能在曲轴转角60度范围内变化，以适应发动机各种工况需要。VVT-I系统相对于普通进气系统最大优点在于：发动机在低转速时增大扭矩，高速时增大功率，同时燃油经济性也得到提高，并降低了尾气排放，其结构（如图1所示）。

VVT-I系统工作原理如下：根据发动机ECU得到的发动机转速、进气量、节气门位置和水温信号，ECU计算每一种条件下的最佳配气正时，然后控制凸轮轴正时机油控制阀的运作，实现连续可变的控制。此外，发动机ECU利用凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器来检测实际的配气正时，然后通过反馈控制来达到目标配气正时。可用以下表格方式表达：

VVT-I系统涉及到许多传感器及控制部件，其中核心的两个元件是VVT-I控制器和凸轮轴正时机油控制阀。

一是VVT-I控制器由正时链条驱动的壳体和与进气凸轮轴相连的叶片组成，机油压力到达进气凸轮轴的提前侧通路或延迟侧通路，使位于VVT-I控制器中的叶片转动，使进气门的正时连续变化。当发动机停机时，进气凸轮轴将位于最大延迟状态，以保证启动性能。在发动机刚启动时，机油压力不能立即作用于VVT-I控制器。这时，锁止销锁止VVT-I控制器，以防止撞击噪音。

二是凸轮轴正时机油控制阀。根据发动机ECU发出的占空比信号控制滑阀位置，这样可使机油压力作用于VVT-I控制器的提前或延迟侧。发动机停机时，凸轮轴正时机油控制阀位于最大延迟位置。

3.2 正时提前示意图

发动机ECU发出一个正时提前信号，此时凸轮轴正时控制阀滑阀位于左侧位置，机油压力使叶片室带着凸轮轴向正时提前方向转动。

3.3 正时延迟示意图

发动机ECU发出一个正时延迟信号，凸轮轴正时机油控制阀滑阀位于右侧位置，机油压力使叶片室带着凸轮轴向正时延迟方向旋转。

3.4 保持示意图

达到目标正时后，凸轮轴正时机油控制阀滑阀处于中间位置，配气正时维持不变，直到行驶状态改变为止。这种调整可使配气正时位于目标位置并防止不必要的机油外泄。

4 故障部位确定

通过对发动机数据流、油路、电路的检查，可排除发动机控制系统、油路以及电路发生故障的可能性。接下来对真空表检测得到数值分析发现，发动机出现故障时，其真空度数值出现异常波动。显然由于配气相位发生错误导致了发动机故障的产生。下一步检查发动机的正时系统，拆除发动机附件，打开气门室盖，检查时规链正时系统。经检查，时规链正时记号点准确无误。但此时我发现，进排气凸轮轴及轴承盖上积聚了许多积碳，显然是由于机油更换周期太长引起。

5 故障诊断与排除

综上所述，造成此车故障的原因就是凸轮轴正时机油控制阀阀芯因积碳过多而发生卡滞。要彻底解决问题最好的方法就是，解体发动机后逐一清洗发动机各个零部件上的积碳。所以首先更换了凸轮轴正时机油控制阀，对发动机油底壳以及机油集滤器进行了拆装清洗，并更换了丰田原厂的机油格、机油。工作完毕后，启动发动机进行了冷热态的路试，发动机怠速平稳，加速反应良好。经过三十多公里路试，故障现象消失。

6 结束语

随着科技不断的发展，新技术在汽车上更为广泛的应用，这就对汽车维修工提出更高的要求。不仅要尽快熟练掌握各项新技术的构造以及工作原理，更要学会科学有效的判断、分析、维修的方法。