与新手浅谈上汽大众车型的可变气门正时

陈中泽

上汽大众在发动机进气凸轮轴上安装可变气门正时（VVT），最早可以溯到20年前的帕萨特车型，尽管当时可变气门正时仅限于进气门滞后与提前两个位置的调节。2005年，波罗劲情、劲取车型中，标识号BMH的1.6L发动机VVT实现了进气门连续可调节。2010年以后，上汽大众旗下的EA888、EA111系列发动机，均采用进气凸轮轴连续可调的VVT。2015年以后，上汽大众EA211/EA888第3代机型/EA837（VR6）系列发动机的进气凸轮轴与排气凸轮轴上都安装了可变气门正时，即DVVT。

设置可变气门正时的目的是兼顾满足发动机各种工况条件下对配气相位的不同需求，其具体内容可由以下的描述中得以了解与知晓。

（1）怠速工况的进气门被设置成上止点后开启，下止点后关闭，排气门被设置成在上止点前完全关闭。由于气缸内只有少量残余气体燃烧，使得怠速运行很稳定。

（2）中速工况下，为了获得较高的输出扭矩，气缸应追求较高的容积效率。这就需要将进气门设置在上止点前打开，进气门开启早，关闭自然也较早，避免了进缸的新鲜空气被压出气缸的可能。

（3）高速工况时，进气门在上止点后开启，在下止点后关闭，缩短了压缩行程，这样的高速进气动态惯性具有增压效应，无形之中增加进气量。而排气门设置成较晚打开，膨胀作功行程得以延长，可以获得较高的输出功率。

（4）通过调节进气凸轮轴与排气凸轮轴相互之间的位置，很容易实现机内废气再循环。此时，进气门被设置成上止点前开启，排气门在接近上止点时关闭，在进排气门重叠期过程中，废气从排气口流入进气门。与机外废气再循环装置相比，机内废气再循环令气体分布均匀，反应较快，抑制了NOx 的生成量。

本文对DVVT结构的认识，以上汽大众最近推出的全新朗逸PLUS车型为蓝本加以阐述。

上汽大众全新朗逸PLUS车型的EA211发动机（排量为1.5L），DVVT可变气门正时由进气凸轮轴调节器、排气凸轮轴调节器与机油压力回路组成（图1）。进气凸轮轴位置传感器G40和排气凸轮轴位置传感器G300用来探测获知当前凸轮轴实际位置，所需的调节由发动机控制单元J623根据内存的特性曲线图，控制进气凸轮轴调节阀N205与排气凸轮轴调节阀N318驱动滑阀位置，借以改变机油回路的流向加以完成。由此可知，可变气门正时的控制调节整合了机电液一体化的技术。

根据上汽大众提供的资料，DLW发动机进气行程总的曲轴延续角为194°，连续可调的角度为50°。进气门相位的变化范围如图2所示。DLW发动机排气行程总的曲轴延续角为180°，可调的角度为40°，其相位的变化范围如图3所示。

1. 凸轮轴液压调节器

凸轮轴液压调节器是VVT的执行机构，液压调节器分为内轮和外轮两个部分。外轮和正时链条或正时皮带相连，内轮则和凸轮轴连接，通过调节叶片令內轮旋转以改变凸轮轴的位置，从而实现可变气门正时的调节。调节器内部的锁止阀用于机械锁止，当发动机熄火后，锁止阀锁定在滞后位置上，这个功能是通过一个弹簧锁销来完成的。当发动机起动后，机油压力达到50kPa时，锁止阀解锁。

需要进气门提前打开时，N205通电驱动控制滑阀向提前侧方向移动，压力机油进入凸轮轴调节器，推动内叶片向提前方向运动。达到目标值后，控制滑阀保持在调节器两个腔室的压力恒定的位置。滞后位置的调节与之类似（图4）。可变气门正时系统的工作如图5所示。

2. 机油油流工作回路

三位四通阀安装在凸轮轴液压调节器内部，用于进气门相位的调节，受电磁阀N205控制，实现改变机油回路（图6）。所谓三位，指的是可变气门正时滞后、提前与压力保持平衡的三个位置;四通，对应着机油油流进入滞后腔、提前腔的压力建立油路，和滞后腔、提前腔通向油底壳的压力释放等四条油路。

进气凸轮轴在N205不通电（脉冲占空比小于8.00%～10.00%）时，滑阀处于滞后调节位置，机油经过滤网、单向阀，进入进气门正时调节的滞后腔，而提前腔的机油则回流至油底壳。进气门需要提前时，发动机控制单元J623调高N205通电占空比，滑阀切换油路，机油进入提前腔，滞后腔压力释放。达到目标值后，J623改变N205通电时的脉冲占空比，决定滑阀处于提前与滞后两腔压力保持的平衡位置上。此时，进气门开启点固定在某一个定值上（图7）。

可变气门正时调节的准确与否，足够的机油压力和保证机油油路的清洁通畅是必要条件。

排气凸轮轴的正时控制流程与进气凸轮轴的调节类似，不再赘述，区别在于排气凸轮轴调节电磁阀N318不通电时，排气凸轮轴处于提前位置。进气门正时调节电磁阀N205（通道A，黄色曲线）与排气门调节电磁阀N318（通道B，绿色曲线）的波形如图8所示。图8中的N205通电占空比约为50.00%，N318通电占空比约为90.00%。根据前述可知，这个波形发生的时刻表明，进气门调节处于提前位置，而排气门则处于滞后的位置。

3. 可变气门正时系统的学习能力

整个可变气门正时系统是可匹配的，其目的为了补偿制造装配误差和使用过程中产生的机械磨损。当冷却液温度大于60℃时，发动机控制单元J623会自动执行匹配程序。当气门正时调节的实际值偏离目标值时，系统将对其进行调整，使其偏离值小于或等于3° KW（曲轴转角）。

4. 上汽大众VVT系统的诊断

上汽大众车型可变气门正时系统除了人为因素外，常见的问题是三位四通阀卡滞，导致可变气门正时调节的实际值与目标值的差异过大，系统的学习能力无法补偿，控制单元故障内存从而识别出相应的事件条目。故障原因大多归属为车辆使用保养不当，引起机油油路环境不洁净。

以2014年途观1.8T车型CEA发动机为例，给出VVT诊断方法。

连接VAS故障诊断仪，启动ODIS诊断，推荐首选运行引导性故障查询（GFF）程序。当控制单元内存报出故障事件条目时，GFF程序将自动生成检测计划。维修人员按照屏幕的提示，执行程序规定的检查，并将检查结果输入，直到GFF给出故障诊断结论。

前已述及，可变气门正时的调节，与发动机能否提供足够的机油壓力相关，因此在进行基本检查时，有必要检测当前实际的机油压力。上汽大众维修规范指出，冷却液温度达到80℃，发动机转速在2000r/min时的机油压力应在270～450kPa，在更高的转速下，机油压力最高不得大于600kPa。当然，这个基本检查已经包含在GFF程序里。

在自诊断环境下，由于途观发动机控制单元采用KWP2000诊断协议，读取数据块，需要输入组别号。关于VVT的测量值在91组及94组中，显示VVT调节数据，91组含义见表1。

由表1可知，2014年途观CEA发动机在怠速工况下760r/min时的进气门设置在上止点后38.00°开启，此时J623对N205控制脉冲占空比很小，为6.27%，相当于不通电。当发动机转速提高到1640r/min，进气门设置在上止点前5.00°开启，并保持在该位置上，此时N205的控制占空比为42.35%（图10）。当发动机转速在2680r/min时，进气门在上止点4.00°开启并保持，N205占空比数值略为减小，为40.78%，数据2和数据3对应于发动机处在中速工况。

93组只有一个区域的数据可读，其含义是进气凸轮轴规定值与实际值的差，维修规范规定这个差值应当小于或等于3°。94组测量值有3个分区，其含义分别为发动机转速、当前凸轮轴调整以及测试状态（测试关闭、测试开或基本设定结论正常或不正常）。94组同时也是可变气门正时基本设定的通道号，当发动机控制单元存储有关VTT的故障事件条目（偶发）时，可对被诊断车辆进行基本设定，以获取当前VVT的工作状态。按下基本设定激活按钮后，诊断仪提示踩下制动踏板，节气门全开，发动机转速提高到1400r/min左右，基本设定的测试才能激活（图11）。

上汽大众最新车型的发动机控制单元一般采用UDS诊断协议，其测量值/基本设定以列表形式出现。在该选项下拖动滚动条选择对应的栏目，即可实现读取与测试。

当发动机控制单元J623内存报出电磁阀N205与N318的故障事件条目时，可以通过诊断仪的DTM终端执行元件功能进行诊断，也可拆下进行单体电气检测，以确定是否正常。至于J623对N205与N318的控制，用示波器检查最为直观方便，通过图9可知，N205与N318的供电端位于主继电器J271的下游。