丰田皇冠双VVTI的说明
05皇冠发动机VVT-I系统工作原理与故障诊断
内容摘要：本文论述了VVT-I可变气正时系统的组成和工作原理。从故障码的读取及系统检修等方面，介绍了皇冠车可变气门正时系统的诊断方法，并以实例说明。
关 键 词：汽车.双可变配气正时.原理.检修.
前 言:随着我国汽车工业的不断发展,国内引进了不少新型的车款,不少新车都采用了可变气门正时系统。本文对其原理等方面作了解释分析。
随着人们对地球固有资源和人居环境的深刻认识，世界各国对汽车排放与车辆每百公里油耗要求越来越来严格，各汽车制造商纷纷采取有效的措施以减少汽车对环境的污染，同时更是绞尽脑汁想方设法提升发动机的性能。于是各种新技术如可变配气正时，电子节气门，缸内直接喷射等都已被应用在新式的发动机上。天津一汽丰田公司引进的皇冠汽车就采用了智能进排气可变正时系统-----双VVT-I系统。本文以皇冠车的VVT-I为例，详细介绍VVT-I系统的基本工作原理和故障诊断方法。
一．VVT-I的功能 我们知道好的配气正时是应隋着发动机的转速和负荷不同而变化的。传统的配气机构设计中，一般都是根据车辆对所搭载发动机的最突出性能要求，通过试验来确定在某一转速下比较合适的配气相位，然后确定正时标记，以保证装配时的准确。在此类发动机正常工作时，已确定的配气正时是不会改变的。因此发动机的性能只能在某一转速下最好，而在其它工况发动机不在最佳状态运行。采用双VVT-I（双智能正时可变气门）系统，能使进气凸轮轴和排气凸轮轴分别在40°和35°（曲轴的角度）范围内，提供更适合发动机运行状态的配气正时。能改善所有转速范围内的扭矩，提高了动力性和燃油经济性，减少了废气排放。
1.在低温状态.发动机起动.怠速和低负荷时,系统使进气气门最迟开启和排气门最早开启,消除气门重叠角,减少气缸内废气反冲进入进气管内,以保证混合气稳定燃烧,提高燃油经济性和发动机的平稳性。
2.在正常工作温度中等负荷下，是发动机运行最多的状态，此时应以提高燃油经济性，降低尾气排放为主要的控制目标。因此系统控制进气门早开启，排气门迟开启，增加气门重叠角，实现发动机的内EGR功能，减少氮氧化合物的排放，使碳氢再次燃烧降低污染。并可减少泵气损失，提高气缸的充气效率，改善燃油经济性。
3.在高负荷低中转速下，控制方式与中负荷时相近，但控制效果却是因为进气门早开早闭，减少了由于活塞压缩上行时，使进气回流的情况，改善了充气效率，也因此提高了燃油经济性。排气门延迟打开以充分利用膨胀压力，增大发动机的扭矩。
4.在高负荷高转速工况下，系统根据发动机的转速，调整气门正时，使进气门延迟关闭，排气门提前开启。气门延迟关闭是因为在高负荷高转速时，发动机的进气惯性较大，这样的控制可提高发动机的进气容积率。排气门提前开启是因为在此时气缸内压力极高，提前开启排气门可利用其压力迅速排出废气，提高发动机的泵气效率。这样的控制可达到提高发动机动力性能的目的。
二.双VVT-I系统的结构组成 本系统主要由VVT-I传感器，油压控制阀，VVT-I控制器，发动机ECU等组成。
1.VVT-I控制器 皇冠车采用的是驱动时磨擦力小且效率高的叶片式VVT-I控制器。进气侧是3个叶片，排气侧是4个叶片。发动机停止时，进气侧的叶片被锁销锁止在最大延迟位置，排气侧叶片被锁销锁止在最大提前位置。在排气侧的VVT-I控制器设置了提前辅助弹簧，停机时，锁销能完全啮合，提高正时提前方向的扭矩。当发动机启动后，油压并未立即传到VVT-I控制器，锁销便锁定VVT-I控制器的作动机械部分以防止撞击产生噪声。发动机ECU根据各个传感器的信号，通过安装在气缸盖上的OCV（机油控制阀），对VVT-I控制器内部的提前室和延迟室的油压进行控制，使进气凸轮轴和排气凸轮轴连续变化相位。结构如下图示：
进气侧VVT-I控制器 延迟
锁销
提前
排气侧VVT-I控制器
图1
2.VVT-I机油控制阀(OCV) 此阀是一个三位五通电磁阀,安装在气门室盖上，根据来自发动机ECU的占空比信号，控制滑杆的位置，使气门保持在最佳气正时状态。发动机停机时，滑阀因受弹簧的作用使进气侧保持在最大延迟状态，排气侧保持在最大提前状态，为下次起动作准备。结构如下图示：
图2
4.VVT-I传感器 此传感器由MRE.磁铁和传感器组成。磁场方向根据通过传器的高导磁率正时转子的不同形状（凸出部分和非突出部分）而改变，从而导致MRE的电阻改变（凸出部分接近时电阻变小，反之电阻变大），输出到发动机ECU的电压也高低变化，ECU据此电压检测凸轮轴的位置。所以它也是VVT-I的反馈器件。它优点是在较低转速时就开始输出稳定的数字信号。其原理图如下：
图3
三.工作过程 发动机ECU根据各传感器的输入,处理后输出占空比信号控制OCV阀位置，使VVT-I达到三种工作模式:提前,延迟和保持.
在提前状态下，OCV阀的阀芯靠近最内侧；在延迟状态下，阀芯靠近电磁阀的最外侧；在保持模式下，阀芯被控制停靠在中间位置。其工作示意图如图4所示。
四.案例分析 一辆05款皇冠，行驶里程为14300公里，进厂报修故障灯亮，发动机怠速抖动。接车后发现情况确如车主所描述，发动机怠速抖动，但加速时动力尚可。于是接上丰田专用检测电脑，
图4
调取故障码，代码是P0025，含义是二列排气侧凸轮延迟过多。因为考虑到是新车，机械故障的可能性较小，先检查线路和电磁阀。结果在拆下检查电磁阀时，发现有较多的黄色胶粘物附在阀体上，这是什么东西？询问车主得知，此车在3200公里时在一快修店做首保时，更换了机油并加了一种抗磨剂，且当时店主告知此抗磨剂是高效产品，可10000公里不用换机油。当下恍然大悟，马上清洗发动机内部各电磁阀，更换机油，起动车后故障排除。原来是不良抗磨剂导致阀体发卡，滑动不灵，传感器检测到凸轮轴位置不对，反馈到ECU并设置故障代码；排气凸轮轴延迟过多则引起怠速抖动。
结束语 将可变气配气正时机构应用在发动机中，起到降低排放和提高发动机性能的效果，是汽车发动机的一个发展趋势。作为一个维修技工应该掌握这些系统的工作原理和维修方法。在排除此类故障时借助诊断仪器进行检查，就可以准确.快速的解决问题
