卡罗拉1.6GL双可变气门正时系统结构原理与故障诊断

2024年3月8日发(作者：10年起亚狮跑多少钱)

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卡罗拉1.6GL双可变气门正时系统结构原理与故障诊断

作者：裘奕翔

来源：《科学与财富》2016年第01期

【摘 要】：卡罗拉1.6GL车型的发动机应用了VVT技术，这种技术可以有效提高发动机运行性能以及降低油耗，在实际工作中，维修人员要对VVT—i系统的工作原理做到科学认识，对于故障产生的原因和诊断手段明确掌握，从而保证VVT—i系统的正常运行。

【关键词】：双可变气门正时系统；结构原理；故障诊断

卡罗拉1.6GL车型是日系丰田车中比较常见的一种车型，它的发动机为丰田1ZR—FE发动机，应用了VVT技术。VVT技术可以有效提高发动机运行性能以及降低油耗，是一种应用比较广泛的技术。本文将通过对双可变气门正时系统的原理以及故障诊断进行分析和阐述，希望对汽车发动机技术的发展提供借鉴。

一、双VVT—i的结构原理分析

（一）主要组成部件

1、VVT—i控制器阐述

双可变气门正时系统的简称为VVT—i，在卡罗拉汽车上有很好的应用。VVT—i系统的主要部件较多，具体如下图所示：

卡罗拉汽车采用的是叶片式VVT—i控制器，主要由壳体、链轮等组成。在VVT—i控制器内部的叶片槽上嵌入叶片，叶片将壳体隔成提前工作腔以及延迟工作腔。凸轮轴和曲轴的连接并不是通过链条进行连接，在曲轴位置发生变化的时候，凸轮轴位置能够发生改变，配气正时随之发生变化【1】。

2、凸轮轴正时机油控制阀的阐述

凸轮轴正时机油控制阀的运作是通过对发动机的占空比控制指令来执行，通过指令可以改变滑阀的位置，进而控制提前和延迟工作腔。控制阀的组成结构如图2所示：

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当发动机停止工作的时候，滑阀的状态保持在最延迟阶段，延迟测出油口和压力油进行连接。当发动机开始工作的时候，滑阀从最右端向最左端开始移动，沿尺侧出油口与右侧排放口进行连接。ECU的占空比指令决定了滑阀移动距离的多少。

（二）系统运行原理分析

VVT—i系统在发动不同运转程度下的控制目标也并不相同，当发动机开始运行的时候，进排气门处于最大延时的位置，这样可以有效提高发动机的性能；当速度减慢时，进排气门的重叠情况减少，怠速转速趋于稳定，燃油损耗率有所降低；当发动机处于中负荷状态的时候，进排气门的重叠情况增加，提高EGR，从而泵气的利用效率有所提高，从而加强排放控制的性能；当发动机处于高负荷状态的时候，进气门迟闭角产生变化，从而提高充气效果，增大发发动机的运行功率。

1、正配气时的提前

发动机ECU会对进气凸轮轴产生控制，当进气凸轮轴处于图4状态时，机油控制阀将处于图5的状态，压力机油流入提前工作腔，从而带动凸轮轴和叶片提前旋转。

2、正配气时的延迟

当进气凸轮轴处于图6所示的时候，排气凸轮轴则处于图7所示的状态，压力机油和正配气时提前时的情况相反，进入延迟工作腔，油压的转动方向为正配气时延迟的方向【2】。

3、正配气时的保持

当正时目标完成的时候，正时机油控制阀保持在中间不动，控制器油道保持闭合状态，油压趋于稳定，进而维持目前的配气正时状态，发动机的运行状况将发生改变。

（三）系统电路工作原理

发动机ECU的控制原理是首先接受空气流量计和传感器等提供的信号，同时分析冷却液的温度传感器信号，通过内部运算得出目标气门正时。根据计算出的结果传递目标占空比数据信息，通过控制正时机油阀来改变机油相应的流向和流量，从而实现配气正时的改变，出现提前、滞后等状态。下图为卡罗拉汽车的控制电路原图：

二、产生故障的原因和解决方法

（一）故障现象和故障原因

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卡罗拉汽车在投入使用后，如果发生以下故障，则要考虑对发动机VVT—i系统进行检查，确定故障原因。VVT—i系统出现问题可能导致的故障有：发动机突然运转不良或者难以启动；发动机运转过程不够平稳，加速困难；汽车在公路上行驶的时候，突然出现动力不足的现象，仪表盘上的油耗显示显著增加；有突然熄火的现象；故障警告等亮起。

当出现上述故障的时候，要考虑是否是VVT—i系统出现了问题，要对VVT—i系统进行系统的检查。要注意的测验方面包括：进排气凸轮轴是否工作正常，其所控制的控制阀电路是否存在短路现象；正时机油控制阀是否有迟滞情况发生，电磁线圈的电流运转是否通畅；对机油控制阀的滤清器进行检查，观察是否存在堵塞的现象；发动机ECU是否工作正常；正时链条是否有变形的情况【3】。

（二）诊断故障的方法

在对VVT—i系统出现的故障进行诊断的时候，通常主要通过仪器进行检测，人工起到辅助的作用。在卡罗拉汽车的VVT—i系统故障检修中，要充分发挥自诊系统的作用。卡罗拉汽车发动机的ECU会对故障发生后，汽车的各方面运行参数进行自动记录并在RAM上进行储存。这些在RAM上储存的数据信息称为定格数据，在实际的检查工作中，维修人员通过相应的专用故障诊断仪对定格数据进行读取。通过对定格数据的分析，确定实际发生故障的时候，汽车的运行状态，发动机的运行状况，空燃比的稀浓情况，最终确定故障发生的原因。

（三）具体故障诊断举例

1、正时机油控制阀的故障诊断

在凸轮轴正时机油控制阀电路出现故障的时候，故障代码为P0010或者P0013，通过丰田汽车专用故障诊断仪进行检测，确定故障原因。首先用诊断仪进行动作测试，连接诊断仪和故障诊断插座，开启发动机，依照顺序选择Control the VVT System菜单选项。接下来打开汽车空调，当发动机的温度不大于30℃的时候，分别检查发动机在机油控制阀关闭和开启时候的运行情况，如果关闭时转速稳定，而开启时出现怠速或失速的现象，则证明机油控制阀没有问题，可能是突发性的偶然故障。如果正常的话拆下机油控制阀，进行线圈电阻检测，如果机油控制阀出现问题要进行更换。最后确定线束和连接器的工作情况，确定ECU和机油控制阀的电阻是否小于1欧，如果都显示正常，则考虑可能是ECU的问题。

2、配气正时故障的诊断

配气正时故障的代码为P0011、P0012、P0014或者为P0015。进行诊断的时候，首先检查滤清器是否存在阻塞状况，然后检查正时齿轮的总成，通过测量如果齿轮和缠绕上面的链条直径小于96.80mm则需要进行更换。最后检查配气正时校准工作，如图9所示：

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如果标记对齐，则情况正常。在以上检查后如果没有出现异常，可以对ECU进行更换。

【结束语】：卡罗拉汽车的双可变气门正时系统的良好运行对于发动机的正常运转，油耗率的降低都有着重要意义。在实际工作中，维修人员要对VVT—i系统的工作原理做到科学认识，对于故障产生的原因和诊断手段明确掌握，从而保证VVT—i系统的正常运行。

参考文献

[1] 王敏. 简析汽车发动机可变气门正时系统[J]. 经营管理者，2015，22：436.

[2] 符弘睿. 浅谈丰田卡罗拉轿车VVT-i控制电路故障诊断与排除[J]. 汽车维修，2015，10：33-35.

[3] 黄金娥. 卡罗拉轿车发动机介绍与维修[J]. 汽车维修，2013，04：20-22.

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