汽车发动机可变气门正时系统及其故障检测
摘要发动机可变气门正时技术(VVT)是近年来被逐渐应用于现代轿车发动机的一种新技术。它的主要优点包括节省燃油、降低污染和噪音等。但是VVT 技术的引入也增加了汽车发动机系统的复杂性,对汽车的保养维护及故障检测提出了较高的要求。首先对汽车发动机VVT技术进行概述,然后结合一起发动机故障实例,介绍汽车发动机VVT相关故障诊断的方法。
关键词可变气门正时系统;VVT;故障检测
近几十年来,基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的广泛需求,许多国家和厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。发动机可变气门正时技术(VariableValve Timing, VVT)是近些年来被逐渐应用于现代轿车发动机的一种新技术。
VVT 技术的基本思想是调节发动机进气、排气系统的升程、重叠时间与正时(部分或者全部)。这样可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。以日本丰田汽车公司的智能正时可变气门控制系统VVT-i为例,该技术应用于3L6缸双凸轮轴发动机,可以节省燃油6%,减少CO2排出量40%,降低HC排放量10%,输出扭矩可增加10%。
但是,VVT系统的引入不可避免地增加了汽车发动机整体的复杂性。对汽车的保养维护和故障诊断提出了较高的要求。本文首先对汽车发动机VVT技术做概括性介绍,然后结合一起悦达起亚赛拉图轿车发动机故障实例,介绍VVT汽车发动机故障诊断和排除的一般流程。
1 VVT技术简介
VVT技术的雏形最早出现在19世纪的火车蒸汽机车上。20世纪80年代,许多汽车企业开始了内燃发动机VVT技术的研究。1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。时至今日,许多汽车企业都开发了自己的VVT技术。
活塞式内燃发动机通常通过提升节流阀来进气与排气。提升阀直接或间接地被凸轮轴上的凸轮驱动。凸轮轴上凸轮的轮廓与位置通常是为特定的发动机转速而优化的,通常这会降低发动机在低转速情况下的扭矩和高转速情况下的功率。VVT技术能够使其根据发动机工况进行改变,提高了发动机的效率与动力。
常见汽车发动机的VVT系统由:VVT机油控制阀、VVT机油滤清器、VVT 执行器及其他传感器、ECM等组成。VVT机油滤清器通过缸盖油道向VVT机油控制阀供油;发动机控制模块ECM根据发动机的转速、负荷等参数控制滑阀式的VVT机油控制阀,向VVT执行器的气门正时提前油室或气门正时滞后油室供油;VVT执行器根据供给的油压直接改变排气凸轮轴的相位,通过链条传动,间接
改变进气凸轮轴的配气相位。
2 VVT系统故障的诊断与排除实例
2.1 故障现象和故障码分析
故障实例发生在一台装备G4ED1.6L发动机(该发动机采用了可变气门正时系统)、5挡手动变速器的东风悦达起亚赛拉图轿车。该车行驶里程近6500km。故障现象是发动机故障灯亮,行车中汽车动力性有所下降、油耗明显增加,有时正常行驶中突然熄火。
首先用故障诊断仪读取故障码,读到故障码:P0012,含义为:“A凸轮轴位置正时延迟过大”,ECM记录的条件是:“在诊断条件下,初始目标角与实际角的差值大于3°,且10次以上”。
2.2 VVT机油控制阀检查
室温下测量VVT机油控制阀的阻值为7.2Ω,在正常值范围之内。连接故障诊断仪,点火开关ON,用“执行器检查”功能检查VVT机油控制阀,VVT机油控制阀正常。当拆下滤网式VVT机油滤清器时,发现滤网上粘了许多胶质的杂质,拆下气门室盖发现也有较多的积炭。初步判断是由于滤网式VVT机油滤清器上胶质过多,导致送至VVT执行器的机油压力不足,从而导致进气门正时提前角和气门正时滞后角无法达到ECM控制的目标值,ECM判定进气凸轮轴没有运行到预定位置,从而记录故障代码。清洗发动机后,更换了机油及机油滤清器,清洗机油滤清器及VVT机油滤清器,用故障诊断仪清除了故障码后试车,动力明显恢复、动力性及燃油消耗完全恢复正常。但是在挡位正常行驶时仍然熄火数次。
2.3 发动机控制模块ECM检查
采用参考文献[2]的方法,用燃油压力表检测燃油压力,同时用双通道示波器检测发动机启动时次级点火波形和喷油波形。测量的油压值为345kPa,关闭发动机后,压力表的读数能够维持约5分钟,符合标准值。但是既没有点火也没有喷油脉冲,说明故障可能存在于ECM供电或搭铁线路。测量了ECM连接器的常供电端子(82#端子)的电压为12.5V,未见异常;再检查ECM搭铁电路,参照电路图,ECM 的搭铁端子共3个分别为2#端子(搭铁点为G19)和51#、73#(搭铁点为G20),分离ECM的连接器,用万用表分别测量ECM连接器的2#、51#、73#端子和车身搭铁之间的电阻值均小于0.5Ω,正常;晃动ECM线束及搭铁点G19、G20线束时,再次测量上述阻值,发现阻值增大到接近550Ω。说明ECM的搭铁处有时接触不良,表面接触电阻过大。用砂纸仔细打磨搭铁点处,使其完全露出金属表面,重新紧固搭铁线。故障完全消除。
3 结论
可变气门正时(VVT)技术近年来得到了广泛的采用,在促进了汽车节能减排
的同时也为汽车的保养和维修提出了新的要求。VVT系统能否正常工作除取决于电控系统以外,还与机油压力是否正常有关。在发动机保养中除定期更换机油、机油滤清器外,还应定期清洗VVT机油滤清器,确保VVT系统能正常工作。此外,现代汽车的电控系统复杂,搭铁点越来越多。当搭铁电路接触不良时,会使相关的系统有时工作不良,因此,在汽车维修中应充分重视搭铁电路可能引发的故障。
参考文献
[1]翟元.详解当下VVT技术的应用./drive/200611/16630.html
[2]孟昭宁.丰田VVT-i发动机新技术.车用发动机.2005,(4): 31.
[3]Variable Valve Timing. Wikipedia./wiki/Variable_valve_timing
[4]李朝珍.福特蒙迪欧启动困难故障五例.汽车维修与保养.2007,(5):54-56.
