基于项目化教学北京现代I30可变气门正时系统的维修研究

李铭

中图分类号：G718 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2017）04-0187-01

1.可变气门正时技术

1.1 可变气门正时的分类。

（1）连续可变气门正时和不连续可变气门正时。简单的可变配气相位VVT只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0°或30°中的一个。更高性能的可变配气相位VVT系统能够实现连续可变相位角，根据转速的不同，在0°和30°之间线性调整配气相位。显而易见，连续可变气门正时系统更适合匹配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能。

（2）可变进气门正时和可变排气门正时。市面上的绝大部分气门正时系统都可以实现进气门正时在一定范围内的无级可调，而一部分发动机在排气门也配备了VVT系统，从而在进、排气门都实现了气门正时无级可调，进一步优化了燃烧效率。

1.2 可变气门正时技术的应用。虽然可变气门正时技术在各个厂商的称谓略有不同，但是实现的方式却大同小异。以现代的CVVT技术为例，CVVT可以根据发动机工作状况的连续变化，时时控制气门重叠角的大小，从而改变气缸进气量。当发动机低速小负荷运转时，延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，以稳定燃烧状态；当发动机低速大负荷运转时，使进气门打开时间提前，增大气门重叠角，以获得更大的扭矩；当发动机高速大负荷运转时，延迟进气门打开时间，以提高发动机动力性；当发动机处于中等工况时，进气门打开时间提前，增大气门重叠角，提高发动机工作效率，减少燃油消耗，降低污染排放。

CVVT系统包含以下零件：CVVT机油控制阀、CVVT机油滤清器、CVVT执行器、曲轴位置传感器、凸轮位置传感器、以及电控单元等。

正时齿轮安装在排气凸轮轴的前端，曲轴通过正时皮带驱动排气凸轮轴旋转，排气凸轮轴后端装有CVVT执行器，执行器壳体上的链轮通过正时链条带动进气凸轮轴转动。CVVT機油控制阀安装在排气管一侧的气缸盖上。机油通过CVVT机油滤清器、气缸盖油道向CVVT机油控制阀供油，PCM随时根据发动机的转速、负荷等参数控制CVVT机油控制阀的轴向移动，向CVVT执行器的气门正时提前油室或气门正时延后油室供油。CVVT执行器根据供给的油压，直接带动排气凸轮轴轴后端的链轮传动，通过链条传动，间接改变进气凸轮轴的配气相位，使进气门正时连续变化，从而实现进气门正时提前、延后及保持的三种状态，而排气门的气门正时是固定不变的。

CVVT执行器内部的叶片将壳体内腔分为8个油室。其中4个用于控制气门正时提前，另外4个控制气门正时延迟。油室之间的压力差作用在叶片上，使得外壳上的齿轮相对于凸轮轴转动，从而实现气门正时的提前和延迟。油室之间通过聚四氟乙烯材料制成的叶片油封来实现密封和建立油压。当发动机熄火或CVVT系统发生故障时，气门正时固定在最大延迟角位置，以确保发动机的起动性能。

2.北京现代I30可变气门正时系统的维修案例

2.1 故障现象。一辆i30轿车行驶1200公里时发动机警告灯点亮，客户驾驶车辆到店进行检测。维修人员使用解码器读取发动机系统故障代码是P0011"A"凸轮轴位置-正时过度提前或系统性能.对于伽马发动机这个故障是比较常见的，维修人员根据经验拆下OVC检查是否有金属异物卡住电磁阀芯，并清理了电磁阀。处理后装车实验，故障灯不再点亮，于是交付。

两天后发动机警告灯再次点亮，读取故障代码依旧是P0011，维修人员再次拆下OCV检查，结果没有任何发现。清除故障代码试车，虽然报警灯没有亮但是感觉故障没有彻底排除。于是拆下并清洗了OCV滤清器。

2.2 故障分析。与目前的固定凸轮相位角式不同，CVVT是连续把凸轮相位角改变至最佳的装置。

使用GDS检查相关的数据波形，发现当发动机的负荷频繁变化时，发动机控制ECU的进气凸轮轴目标位置是变化的，同时OCV的占空比也随着目标值的变化而变化，唯独进气凸轮轴实际位置没有发生改变。通过以上的数据可以判断ECU的控制室没有问题的。

排除电控系统发生故障的可能后，导致故障的原因可能是：

（1）汽缸盖CVVT系统机油道堵塞；（2）汽缸盖OCV机油道泄漏；（3）凸轮轴VVT机构卡滞；（4）发动机机油压力不足；（5）OCV执行器损坏。

2.3 故障排除。找来OCV电磁阀装到车上实验。观察GDS的相关数据流，更换前后的数据没有任何变化，说明故障原因不是OCV。经过以上的检查后没有发现故障原因，只有拆检发动机。当我们打开气门室盖后发现了故障原因。CVVT执行机构的固定螺丝已经松脱了。这四个螺丝起到固定CVVT机构与进气凸轮轴链轮的作用，CVVT机构的后盖也是由这四个螺丝夹紧的，当螺丝松动的时候，CVVT机构的壳体与后盖之间失去密封，OCV过来的机油从缝隙处泄漏，不能推动进气凸轮轴产生作用。目标角度与实际角度之间的延迟度超过10次以上，ECM记录DTC P0011。

恢复后试车。数据流的信息可以看出来，进气凸轮轴的目标位置与实际位置是非常接近的，说明故障排除。

3.总结

目前大多数发动机使用机械式气门组，这种驱动形式的有效性、可靠性强，但是缺点也很明显：不能改变气门正时、延续时间和进气门升程。随着汽油直喷式发动机、混合动力发动机的不断推出以及排放法规的强化等，为了解决上述问题，可变配气机构得到了广泛的应用。伴随着发动机的高性能化，可变配气机构作为一个重要的手段正变得越来越必要和不可缺少。

参考文献：

[1] 朱金勇.汽车发动机构造与维修.北京：北京理工大学出版社.2011.