可變氣門正時系統的故障診斷

戈華飛

可變氣門正時系統的故障診斷

戈華飛

上一期《解讀曲軸位置信號中蘊藏的秘密》一文得到了廣大一線維修技師的熱烈反響，但在文章末段提到VVT（可變正時系統）調節時，由于筆者疏忽，將凸輪軸位置傳感器信號相對曲軸位置傳感器信號向左、向右移動所對應的提前和滯后寫反了（圖1），因此，本期筆者將深入講解可變氣門正時系統的故障診斷，并對上一期文章中的錯誤予以糾正。

發動機機械正時反映了曲柄連桿機構與配氣機構之間的配合關系。

（1）活塞與氣門的關系。在發動機工作的4個行程中，活塞要上下運動2次，進氣門和排氣門打開各1次。正時就是要確保活塞和氣門配合好，如在進氣行程，活塞要從上止點向下止點運動，此時進氣門要打開，排氣門要關閉。一旦正時出問題了，比如在壓縮行程，活塞從下止點向上止點運動，但此時排氣門打開了，發動機將無法正常工作。

（2）曲軸與凸輪軸的關系。曲軸將活塞的上下往復式運動轉化成曲軸的旋轉運動，曲軸鏈輪通過傳動機構帶動凸輪軸鏈輪旋轉，無論中間的傳動機構是什么結構，都要保證曲軸旋轉720°時凸輪軸旋轉360°。

對于4沖程發動機，在設計時，機械正時必須滿足以上2點，然后根據各自的設計需求，規定每款發動機的配氣相位，也就是進氣門和排氣門分別要提前和滯后多少打開和關閉。

對于VVT，當氣門正時改變時，也就是凸輪軸的轉角發生了改變。當凸輪軸順時針旋轉，氣門提前打開；當凸輪軸逆時針旋轉，氣門滯后打開。可以理解為：當氣門正時未調節時，曲軸旋轉720°時，凸輪軸旋轉360°；當氣門要提前打開時，在720°曲軸轉角內，調節凸輪軸順時針轉動，使凸輪軸旋轉超過360°，如370°；當氣門要滯后打開時，在720°曲軸轉角內，調節凸輪軸逆時針轉動，使凸輪軸要旋轉不到360°，如350°。

每個發動機的氣門正時在發動機設計階段是確定好的，如圖2所示，對于雙VVT（進氣門和排氣門正時均可變），發動機熄火時，進氣凸輪軸會停最大滯后位置，排氣凸輪軸會停在最大提前位置；在發動機怠速時，進氣門和排氣門的重疊角要小，確保穩定的發動機轉速；在發動機高轉速時，進氣門和排氣門的重疊角要大，確保充分的掃氣，提高充氣效率。對于能獨立調節的雙VVT，發動機由怠速到高速時，進氣門往提前方向調節，排氣門往滯后方向調節。當發動機氣門正時與設計的值不相同時，凸輪軸所驅動的氣門打開時刻會錯誤，發動機就會工作不穩定。

引起發動機正時錯誤的主要原因為傳動機構故障，傳動機構分為傳動帶和傳動鏈2種，傳動帶容易發生跳齒或斷裂，傳動鏈會發生磨損拉長或跳齒。發動機正時故障可以通過曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號波形進行診斷，無需拆解發動機。每款發動機在設計時，曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號靶輪都不一樣，所以對應出來的信號波形會不同，但是同一款車對應的信號波形是相同的，所以要檢查發動機正時是否正確時，可與同款車進行對比。鑒于此，筆者建議發動機生產廠商不僅要提供檢查發動機正時所需的專用工具，還要提供對應的曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的信號波形，這樣會使維修和診斷更為友好化；同時建議主機廠的技術培訓或售后部門也可以承擔此工作，在培訓資料或維修手冊上將此作為參考資料。除此之外，維修人員也可在平時的維修工作中多保留發動機正時波形，建立屬于自己的發動機正時波形庫，這樣可大大提高診斷效率。

如圖3所示，當氣門正時調節電磁閥的占空比信號發生變化時，凸輪軸的位置要相對曲軸發生旋轉，氣門正時開始調節，凸輪位置傳感器信號波形開始移動。如果氣門正時調節電磁閥的占空比信號開始發生變化時，凸輪軸沒有轉動，就會引起氣門正時調節不當，導致發動機抖動，并存儲曲軸與凸輪軸信號不一致等相關故障代碼。

如4圖所示，氣門正時調節后，凸輪軸位置傳感器信號波形相對曲軸位置傳感器信號波形左移或右移，如果沒有移動，說明VVT存在故障，可能的原因有機油壓力不足，氣門正時調節電磁閥卡滯，氣門正時調節器損壞等。

凸輪軸位置傳感器信號波形相對曲軸位置傳感器信號波形左移或右移，對應的凸輪軸旋轉方向怎么理解呢？如圖5所示，凸輪軸位置傳感器的位置是不動的，信號靶輪與凸輪軸位置傳感器夾角越小，凸輪軸轉過的角度越少，凸輪軸位置傳感器就會更早獲得信號，即信號靶輪順時針旋轉后，信號會更早出現，對應的波形左移。具體關系見表1所列。

表1 凸輪軸位置、氣門正時及信號波形的關系

2017-05-24）