分析及維修豐田卡羅拉雙可變氣門正時系統(tǒng)

www.gzyongxun.cn 來源：互聯(lián)網(wǎng) 作者：俠名類別：汽車構(gòu)造維修時間：2012-10-14

本文以卡羅拉1.6L 車型為例，它搭載的豐田1ZR-FE 發(fā)動機(jī)擁有雙VVT-i 進(jìn)排氣系統(tǒng)，最大功率達(dá)到了91kW，甚至超過許多普通1.8 或2.0L 發(fā)動機(jī)指標(biāo)；最大扭矩達(dá)到了157N·m，具備強(qiáng)大的動力性能。這款具有雙VVT-i 進(jìn)排氣系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，在急加速時，由于進(jìn)氣量的加大，也使得汽油的燃燒更加完全，實現(xiàn)低油耗、低排放的目的。

雙可變配氣正時系統(tǒng)（DualVVT-i）的特點是發(fā)動機(jī)ECU 可根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度狀態(tài)及車速信號發(fā)出控制指令，通過油壓來推動進(jìn)、排氣凸輪軸相對于正時鏈條轉(zhuǎn)動一個角度，以獲得最佳配氣正時，從而在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增大扭矩、提
高燃油經(jīng)濟(jì)性并減少廢氣排放。

一、雙VVT-i 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理
（一）主要元件的結(jié)構(gòu)

如圖1所示，豐田卡羅拉汽車雙VVT-i 系統(tǒng)主要由曲軸位置傳感器、空氣流量計、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣側(cè)VVT 傳感器、排氣側(cè)VVT 傳感器、水溫傳感器、車速傳感器、ECM、進(jìn)氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥（進(jìn)氣側(cè)OCV）、排氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥（排氣側(cè)OCV）和進(jìn)、排氣VVT-i 控制器等組成。

VVT-i 控制器

豐田汽車的VVT-i 控制器根據(jù)原理不同，可分為葉片式和螺旋齒套式。卡羅拉汽車采用葉片式控制器，其基本組成包括殼體、鏈輪、葉片和鎖銷組件。圖2所示為進(jìn)氣凸輪軸上的控制器，圖3所示為排氣凸輪軸上的控制器。

VVT-i 控制器殼體內(nèi)加工有4個葉片槽，葉片固定在凸輪軸上嵌裝在葉片槽內(nèi)，葉片的寬度小于殼體內(nèi)圓上的葉片槽寬度，與殼體裝配后葉片可在殼體的葉片槽內(nèi)來回轉(zhuǎn)動。每個葉片將殼體上的每個槽隔成2 個工作腔，即提前工作腔和延遲工作腔。鏈輪與殼體接合端內(nèi)側(cè)加工有與工作腔對應(yīng)的油槽，一端與相應(yīng)的工作腔連通，另一端通過凸輪軸上的2條油道與凸輪軸正時機(jī)油控制閥連通。鏈輪與殼體通過螺栓連接為一個整體，由曲軸正時鏈輪通過正時鏈條驅(qū)動。由以上描述可知，由于凸輪軸與曲軸之間不再是直接通過正時鏈條相連，凸輪軸可相對于正時鏈輪轉(zhuǎn)動，即相對于曲軸位置改變凸輪軸位置，從而實現(xiàn)配氣正時的改變。

鎖銷組件由鎖銷和彈簧組成，鎖銷和彈簧裝在葉片內(nèi)，當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火時，葉片處于最大延遲狀態(tài)，在彈簧力的作用下，鎖銷的一部分被推入鏈輪上的鎖銷孔，將葉片和鏈輪鎖定在一起，保證進(jìn)氣凸輪軸處于最大延遲狀態(tài)，以維持起動性能及避免發(fā)動機(jī)剛起動時葉片及外殼之間發(fā)生撞擊。鏈輪鎖銷孔有油道與控制油路相連，發(fā)動機(jī)工作時，壓力機(jī)油進(jìn)入鏈輪鎖銷孔，鎖銷壓縮彈簧而退入葉片鎖銷孔，葉片與鏈輪之間可相對轉(zhuǎn)動。

2.凸輪軸正時機(jī)油控制閥
凸輪軸正時機(jī)油控制閥的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)ECU 的占空比控制指令控制滑閥位置，從而控制通往VVT-i 控制器提前工作腔或延遲工作腔的油流方向和流量。控制閥由柱塞、電磁線圈、滑閥、回位彈簧及套管等組成，進(jìn)氣側(cè)凸輪軸正時機(jī)油控制閥的結(jié)構(gòu)如圖4所示，排氣側(cè)機(jī)油控制閥的提前側(cè)和滯后側(cè)與此相反。

控制閥套管上有一個與發(fā)動機(jī)潤滑系統(tǒng)主油路相連的進(jìn)油口、一個通往VVT-i 控制器提前工作腔的出油口、一個通往VVT-i 控制器延遲工作腔的出油口及2 個回油排放口。發(fā)動機(jī)熄火時，滑閥在彈簧力作用下處于最右端（最延遲狀態(tài)），則延遲側(cè)出油口與壓力油相通，提前側(cè)出油口與左排放口相通；發(fā)動機(jī)工作時，滑閥往前移動，則延遲側(cè)出油口與右排放口相通，提前側(cè)出油口與壓力油相通。
滑閥的移動量取決于ECU 發(fā)出的占空比指令。

（二）系統(tǒng)工作原理
卡羅拉發(fā)動機(jī)雙VVT-i 系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)各工況下的控制目標(biāo)（圖5）：起動時，進(jìn)排氣門處于最大延遲狀態(tài)以提高起動性能；怠速時，消除進(jìn)排氣門重疊以減小進(jìn)氣側(cè)回火，穩(wěn)定怠速轉(zhuǎn)速，提高燃油經(jīng)濟(jì)性；低溫、低速、低負(fù)荷時，消除進(jìn)排氣門重疊以減小進(jìn)氣側(cè)回火，確保發(fā)動機(jī)穩(wěn)定性；中負(fù)荷時，增加進(jìn)排氣門重疊來提高內(nèi)部EGR，以減小泵氣損失，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，改善排放控制性能；高負(fù)荷時，在低速到中速范圍內(nèi)，減小進(jìn)氣門遲閉角以提高充氣效率，提高低速到中速范圍內(nèi)的扭矩；高負(fù)荷時，在高速范圍內(nèi)，增大進(jìn)氣門遲閉角以提高充氣效率，提高輸出功率。

1.提前
由發(fā)動機(jī)ECU 所控制的進(jìn)氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥處于圖6所示狀態(tài)，排氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥處于圖7所示狀態(tài)時，壓力機(jī)油通過凸輪軸、葉片進(jìn)入提前工作腔，油壓推動葉片和凸輪軸向配氣正時的提前方向旋轉(zhuǎn)。

2.延遲
由發(fā)動機(jī)ECU 所控制的進(jìn)氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥處于圖8所示狀態(tài)，排氣凸輪軸正時機(jī)油控制閥處于圖9所示狀態(tài)時，壓力機(jī)油通過凸輪軸、葉片進(jìn)入延遲工作腔，油壓推動葉片和凸輪軸向配氣正時的延遲方向旋轉(zhuǎn)。