卡罗拉VVT的原理及故障检修

卡罗拉VVT的原理及故障检修

卡罗拉可变气门正时系统的原理及故障诊断

前言

1ZR-FE发动机是丰田汽车公司新开发的机型，直列4缸1.6升的气缸排量，顶置双凸轮轴（DOHC）16气门、Dual VVT-i，DIS和ETSC-i电控系统，最大功率为90kw。Dual VVT-i（智能可变气门正时）技术是这一款车的一大技术亮点。

我们知道，发动机的配气正时对其动力性、经济性及排气污染都有重要的影响。

最佳的配气正时应使发动机在很短的换气时间内充入最多的新鲜空气（可燃混合气），并使排气阻力最小，废气残留量最少。废气残留量最少，发动机转速变化时，由于气流的速度和进排气门早开迟闭绝对时间都发生了变化，因此，其最佳的配气相位角也应随之变化。而众所周知，一般的四行程发动机它的气门开闭由固定加工成型的凸轮轴启动，进排气门的开闭角度固定不变。亦即意味着该型发动机从设计开始就宣布了它只能在某一转速范围下处于最佳状的配气相位，获得最佳的燃油经济性、动力性和最少的排放污染。（而其他转速范围内的动力性、经济性和排放污染都不是最佳状态）而无法兼顾低转速与高转速时动力的需求。

丰田可变气门正时系统Dual VVT-i正是为了满足发动机在多种工况对配气的需要及满足发动机在各种转速工况下均能平顺地输出强劲的动力要求。它通过电控系统对进排气门的开启时间进行调节，

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通过在不同转速下为车辆匹配更合理的气门开启或关闭，来增加车辆扭矩输出的均衡性，提高发动机功率并降低车辆的油耗。在发动机转速不同时，让凸轮轴与链轮之间亦有着不同的角度，进而让进排气门在不同的时机开启关闭，达到可变气门正时的目的。进而可让发动机在各转速区域时，均能有充足而适当的混合气供应，以输出充沛的动力。从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。

一、配气相位对发动机性能的影响

四行发动机在工作过程中，吸入新鲜空气排出高温废气。一般的车用汽油发动机。以3000r/min为例，每一个工作循环的进排气过程只有0.01s，在这极短的时间内，被吸入的混合气愈多，废气排放愈干净彻底。发动机的动力性和经济性就会下降，由此可见，发动机的功率和扭矩主要取决于吸入的空气量的多少和换气质量的好坏。

众所周知空气具有质量，也具有一定的惯性。进排气门的打开与关闭，受结构材料与机械运动的影响，只能以平滑曲线的运动方式打开和关闭，而不可能实现理想状态下的在活塞一到上止点进气门就迅速全

开，排气门则迅速全关和活 图1：配气相位图

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塞一到下止点进气门就迅速全关闭，排气门迅速全打开的方波形工作方式。因此，一般发动机都会采用如图1所示的配气相位，进排气都提前开启和滞后关闭。力求达到进入最多的新鲜空气和彻底排出燃烧后的废气。

普通的发动机在使用过程中，配气定时是不能改变的，充气效率在某一转速下达到最大值。我们可以通过改变进气门的迟闭角以改变冲气效率随转速变化的趋势。用来调整发动机转矩特性，以满足不同的使用要求。

从配气相位图中可以看出，存在一个进气门和排气门同时打开的时刻，即“气门重叠”。这样就有可能造成废气倒流。这种现象在发动机转速低于1000r/min的怠速工况最明显，有研究表明。怠速工作下的“重叠阶段”时间是中等速度工作条件的7倍。这容易造成怠速工作不顺畅。振动过大，功率下降等现象。尤其是采用四气门的发动机，由于“帘区”值大，“重叠阶段”更容易造成怠速运转不畅顺的现象。

而且采用Dual VVT-i这种机构之后，废气再循环系统就没有必要了，因为它可以进行内部排气再循环控制。 二、Dual VVT-i结构组成

该系统的结构组成如图2所示。机械部分主要由进排气VVT-i执行器构成，电气部分则由进排气凸轮轴传感器和进排气气门正时机油控制阀组成。VVT-i控制器可调整凸轮轴转角气门正时，凸轮轴正时机油控制阀是控制油压的。正时链驱动VVT-i控制器外壳的链轮。

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