CVVT发动机技术解析及电控系统的故障检修

CVVT工作原理就是当发动机由低速向高速转换时, 电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮, 这样, 在压力的作用下, 小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度, 从而使凸轮轴在60°的范围内向前或向后旋转, 从而改变进气门开启的时刻, 达到连续调节气门正时的目的。所以在上述结构的作用下, 可以保证发动机按照不同的路况改变气门开启、关闭时间, 在保证输出足够牵引力的同时提高燃油经济性。

CVVT系统包含以下部件:油压控制阀、进气凸轮齿盘、曲轴为止感应器、凸轮位置感应器、油泵、引擎电子控制单元 (ECU) 。

进气凸轮齿盘包含:由时规皮带所带动的外齿轮、连接进气凸轮的内齿轮与一个能在内外齿轮间移动的控制活塞。当活塞移动时在活塞上的螺旋齿轮会改变外齿轮的位置, 进而改变正时的效果。而活塞的移动量由油压控制阀所决定的, 油压控制阀是一电子控制阀其机油压力由油泵所控制。当电脑 (ECU) 接受到输入信号时, 例如引擎转速、进气空气量、节气门位置、引擎温度等以决定油压控制阀的操作。电脑也会利用凸轮位置感应器及曲轴位置感应器, 来决定实际的进气凸轮的气门正时。

油压阀位置发生改变是由于发动机的启动该或关闭造成的, 从而使得进气凸轮正时出于延后状态。当引擎怠速或低速负荷时, 正时也是处于延后的位置, 比增进引擎稳定的工作状态。当在中符合时则进气凸轮在提前的位置, 当中低速高负荷时则处于提前角位置增加扭矩输出。而在高速符合时则处于延迟位置以利于高转速操作。当引擎温度较低时凸轮位置则处于延迟位置, 稳定怠速降低油耗。

CVVT发动机的电子控制系统一个既精密又复杂的系统, 如果系统出现故障诊断起来也非常困难。发动机出现故障的原因可能出自系统本身, 也可能是控制系统以外的其他部分。因此检查故障的难易程度自然也不一样。想要快速找出故障所在, 就必须在平时注意积累一些故障诊断的常用技巧。

首先应该确定发动机本身是否存在故障, 其中有些故障较为明显, 有些故障却是用眼看不出来的。发动机在实际运行中, 技术状况必然会随着汽车行驶里程的增加而产生变化。那么, 这些变化中哪些是正常变化, 哪些又是故障现象, 就需要专业人员进行正确的汽车故障诊断。

当发动机存在故障时, 首先应该观察发动机电控系统自诊断故障指示灯 (CHE CKENGINE) 的) 的状况。假如在发动机运转时此灯点亮, 说明发动机存在的故障能够被诊断系统检测到, 一般情况下说明故障与电控系统有关, 此时可以采取一定措施调取控制电脑内存储的故障代码从中找出故障原因。经检测如果确定发动机真的存在故障, 但是在发动机运转时指示灯未点亮, 则说明电控单元自诊断不能辨别出此发动机的故障, 这时就应该按照传统方式, 先观察发动机故障现象、判断出原因出自何处, 总结并分析出具体原因, 按照由外向内、由简到繁的原则做进一步诊断研究。切记在此种情况下对电控系统拆卸要有规律, 只有查出故障确实在电控系统时, 才能先检查电控系统部分, 否则必须先查其他部分。

CVVT引擎属于较为复杂的系统, 一旦发生故障其诊断和检修步骤都远比普通发动机复杂得多, 所以检修人员必须熟练掌握正确的检修方法。

以下我将以现代i30车型CVVT发动机为例, 剖析一个典型的CVVT发动机电控系统的故障检测与解决。

案例分析:假如一辆车在正常行驶过程中发动机的故障灯突然点亮并加速抖动, 当松开加速踏板后, 发动机会出现自然熄火的现象, 如果再启动车辆, 在怠速状态下会发现发动机抖动很大, 似乎是有缸不工作。碰到这种故障接到车辆后第一步是先用诊断仪进行检测, 故障码应为P0016, 整个过程中曲轴位置—凸轮轴位置相互关系出现错误。当清除故障码后故障灯会自动熄灭, 启动车辆后刚才的故障现象又重复出现。查看发动机故障维修手册发现:期间传感器信号并没有出现间断、短路或断路的现象, 因此可以排除线束接触不良、CKPS和C M P S的故障。第二部就应该观察故障状态下的数据流, 假如数据流CVVT是失效保护状态则应显示为“OFF”, 1缸调速角 (CKP和CMP-1之间的角度) 为441°, 正常情况下诊断仪的数据流中, CVVT状态应该显示为“ON”, 1缸调整角大约为124°。这里先简述一下CVVT的失效保护与传统的固定式凸轮轴进排气门开启关闭的角度不同, CVVT系统可以连续调整凸轮轴最佳进排气门开启或关闭的角度。CVVT执行器有发动机机油压力调整控制。发动机机油压力由机油控制器 (OCV) 控制, OCV中有个电磁阀由ECM控制。如果实际CVVT转动的角度和目标转动的角度相差超过3°, ECM便会控制C V V T进入失效保护状态, 禁止CVVT执行器转动。在诊断仪中, CVVT的状态显示为“OFF”, 其他的数据则按实际发生的数据显示, 可见故障就是由CVVT系统引起的。因为O C V安装在缸盖的后部靠外侧, 只有一个螺丝固定, 便于拆卸安装。拆卸下OCV后便发现阀芯竟然卡在最顶端的位置, 压缩着回位弹簧, 这是最大提前状态, 而在没有油压的时候阀芯应该在回位弹簧的作用下回到初始的位置, 可见明显的不对。在怠速状态下, 为了稳定发动机的燃烧, OCV控制的机油流向执行器延时, CVVT处于延时状态, 而实际阀芯卡在了顶端的位置, 顶端的位置是处于提前状态的油压位置。使用小平口螺丝刀轻轻的拔几下阀芯, 在回位弹簧的作用下, 阀芯回到原始没有油压的位置。接着用清洗剂清洗OCV, 反复拔动阀芯看是否再次发卡, 确认阀芯在OCV里活动自如后, 再用气枪吹干, 安装上去, 清除故障码, 启动车辆, 故障灯熄灭, 怠速状态下发动机运转平稳, 路试车辆加速有力, 故障解决。

摘要：CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写, 翻译成中文就是连续可变气门正时机构, 它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。CVVT技术是借鉴丰田的VVT-I而来, 所以它的工作原理和方式都与VVT-I无异。基于CVVT技术的发动机电子控制系统与普通发动机有很多共同之处, 但更为精密, 其故障检修也更为复杂。

关键词：CVVT,ECU,电控系统,电控单元

参考文献

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[2] 罗新闻.上海别克轿车发动机电控系统故障诊断[J].汽车维修, 2004 (9) .

[3] 杨益明.汽车发动机电控系统维修[M].国防工业出版社, 2011.