可變氣門正時系統(tǒng)的故障診斷

戈華飛

可變氣門正時系統(tǒng)的故障診斷

戈華飛

上一期《解讀曲軸位置信號中蘊(yùn)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(tǒng)）調(diào)節(jié)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(yīng)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(tǒng)的故障診斷，并對上一期文章中的錯誤予以糾正。

發(fā)動機(jī)機(jī)械正時反映了曲柄連桿機(jī)構(gòu)與配氣機(jī)構(gòu)之間的配合關(guān)系。

（1）活塞與氣門的關(guān)系。在發(fā)動機(jī)工作的4個行程中，活塞要上下運(yùn)動2次，進(jìn)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(jìn)氣行程，活塞要從上止點向下止點運(yùn)動，此時進(jìn)氣門要打開，排氣門要關(guān)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(yùn)動，但此時排氣門打開了，發(fā)動機(jī)將無法正常工作。

（2）曲軸與凸輪軸的關(guān)系。曲軸將活塞的上下往復(fù)式運(yùn)動轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，曲軸鏈輪通過傳動機(jī)構(gòu)帶動凸輪軸鏈輪旋轉(zhuǎn)，無論中間的傳動機(jī)構(gòu)是什么結(jié)構(gòu)，都要保證曲軸旋轉(zhuǎn)720°時凸輪軸旋轉(zhuǎn)360°。

對于4沖程發(fā)動機(jī)，在設(shè)計時，機(jī)械正時必須滿足以上2點，然后根據(jù)各自的設(shè)計需求，規(guī)定每款發(fā)動機(jī)的配氣相位，也就是進(jìn)氣門和排氣門分別要提前和滯后多少打開和關(guān)閉。

對于VVT，當(dāng)氣門正時改變時，也就是凸輪軸的轉(zhuǎn)角發(fā)生了改變。當(dāng)凸輪軸順時針旋轉(zhuǎn)，氣門提前打開；當(dāng)凸輪軸逆時針旋轉(zhuǎn)，氣門滯后打開。可以理解為：當(dāng)氣門正時未調(diào)節(jié)時，曲軸旋轉(zhuǎn)720°時，凸輪軸旋轉(zhuǎn)360°；當(dāng)氣門要提前打開時，在720°曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，調(diào)節(jié)凸輪軸順時針轉(zhuǎn)動，使凸輪軸旋轉(zhuǎn)超過360°，如370°；當(dāng)氣門要滯后打開時，在720°曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，調(diào)節(jié)凸輪軸逆時針轉(zhuǎn)動，使凸輪軸要旋轉(zhuǎn)不到360°，如350°。

每個發(fā)動機(jī)的氣門正時在發(fā)動機(jī)設(shè)計階段是確定好的，如圖2所示，對于雙VVT（進(jìn)氣門和排氣門正時均可變），發(fā)動機(jī)熄火時，進(jìn)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(fā)動機(jī)怠速時，進(jìn)氣門和排氣門的重疊角要小，確保穩(wěn)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速時，進(jìn)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(diào)節(jié)的雙VVT，發(fā)動機(jī)由怠速到高速時，進(jìn)氣門往提前方向調(diào)節(jié)，排氣門往滯后方向調(diào)節(jié)。當(dāng)發(fā)動機(jī)氣門正時與設(shè)計的值不相同時，凸輪軸所驅(qū)動的氣門打開時刻會錯誤，發(fā)動機(jī)就會工作不穩(wěn)定。

引起發(fā)動機(jī)正時錯誤的主要原因為傳動機(jī)構(gòu)故障，傳動機(jī)構(gòu)分為傳動帶和傳動鏈2種，傳動帶容易發(fā)生跳齒或斷裂，傳動鏈會發(fā)生磨損拉長或跳齒。發(fā)動機(jī)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(jìn)行診斷，無需拆解發(fā)動機(jī)。每款發(fā)動機(jī)在設(shè)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(yīng)出來的信號波形會不同，但是同一款車對應(yīng)的信號波形是相同的，所以要檢查發(fā)動機(jī)正時是否正確時，可與同款車進(jìn)行對比。鑒于此，筆者建議發(fā)動機(jī)生產(chǎn)廠商不僅要提供檢查發(fā)動機(jī)正時所需的專用工具，還要提供對應(yīng)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(jī)廠的技術(shù)培訓(xùn)或售后部門也可以承擔(dān)此工作，在培訓(xùn)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(fā)動機(jī)正時波形，建立屬于自己的發(fā)動機(jī)正時波形庫，這樣可大大提高診斷效率。

如圖3所示，當(dāng)氣門正時調(diào)節(jié)電磁閥的占空比信號發(fā)生變化時，凸輪軸的位置要相對曲軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，氣門正時開始調(diào)節(jié)，凸輪位置傳感器信號波形開始移動。如果氣門正時調(diào)節(jié)電磁閥的占空比信號開始發(fā)生變化時，凸輪軸沒有轉(zhuǎn)動，就會引起氣門正時調(diào)節(jié)不當(dāng)，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)抖動，并存儲曲軸與凸輪軸信號不一致等相關(guān)故障代碼。

如4圖所示，氣門正時調(diào)節(jié)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(jī)油壓力不足，氣門正時調(diào)節(jié)電磁閥卡滯，氣門正時調(diào)節(jié)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(yīng)的凸輪軸旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)后，信號會更早出現(xiàn)，對應(yīng)的波形左移。具體關(guān)系見表1所列。

表1 凸輪軸位置、氣門正時及信號波形的關(guān)系

2017-05-24）