卡羅拉VVT-i閥故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過高故障診斷

國(guó)家職業(yè)資格全國(guó)統(tǒng)一鑒定（國(guó)家職業(yè)資格二級(jí)）汽車維修工論文題目：卡羅拉VVT-i閥故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過高故障診斷編號(hào):（）卡羅拉VVT-i閥故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過高故障診斷摘要：實(shí)訓(xùn)室一臺(tái)10款豐田卡羅拉汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速異常高，震動(dòng)劇烈。根據(jù)故障現(xiàn)象，借助麒600綜合智能診斷儀進(jìn)行檢查，啟動(dòng)KT600后開始無故障碼，后有故障碼，故障碼無法刪除，數(shù)據(jù)流檢測(cè)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試，分析發(fā)現(xiàn)VVTI數(shù)據(jù)、凸輪軸傳感器數(shù)據(jù)等異常，然后用示波器檢測(cè)VVTI閥線路，發(fā)現(xiàn)正常。進(jìn)而拆檢VVTI閥，發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，處理故障之后再次進(jìn)行試驗(yàn)，故障排除。關(guān)鍵詞：怠速過高、數(shù)據(jù)流、動(dòng)作測(cè)試、VVTI閥、閥芯卡滯。一、緒論本技術(shù)總結(jié)的作者，自從2014年畢業(yè)以來一直在高職院校從事汽車相關(guān)教學(xué)工作。在工作期間，主要負(fù)責(zé)汽車性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)、發(fā)動(dòng)機(jī)電控、電動(dòng)汽車方面的診斷工作。在科研方面，主要從事輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺(tái)架以及制動(dòng)能量回收方面的研究。二、主體本文詳述了豐田卡羅拉VVTI閥故障引起發(fā)動(dòng)機(jī)怠速過高故障診斷，分別從故障現(xiàn)象、故障相關(guān)理論知識(shí)、VVT-i系統(tǒng)的原理、作用，VVT-i系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，故障診斷與排除等方面來說明，最后對(duì)這次技術(shù)分析做出總結(jié)。（一）故障現(xiàn)象：一臺(tái)實(shí)訓(xùn)室10款豐田卡羅拉汽車，在進(jìn)行汽車尾氣排放實(shí)驗(yàn)時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)該車怠速轉(zhuǎn)速異常高（超過2600r/min），震動(dòng)抖動(dòng)十分劇烈，儀表板上發(fā)動(dòng)機(jī)故障警告燈點(diǎn)亮。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速一段時(shí)間，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫上升，但是此情況并無任何好轉(zhuǎn)。該臺(tái)實(shí)訓(xùn)車輛保養(yǎng)較好，車的技術(shù)狀況一直很好，一周前的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目過程中并未發(fā)現(xiàn)有任何異常。（二）故障相關(guān)理論知識(shí)：怠速轉(zhuǎn)速過高是由怠速時(shí)進(jìn)氣量過多或發(fā)動(dòng)機(jī)控制信號(hào)錯(cuò)誤引起的。造成怠速轉(zhuǎn)速過高的原因有進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、空氣流量計(jì)/進(jìn)氣壓力傳感器故障，開關(guān)信號(hào)故障，怠速控制閥故障，節(jié)氣門體故障，噴油器故障，真空漏氣，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元故障或匹配設(shè)定不當(dāng)?shù)?。排除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速異常過高的故障時(shí)，應(yīng)進(jìn)行故障自診斷。如有故障碼，則按所顯示的故障碼查找故障原因。有條件可進(jìn)一步讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流，主要觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)、怠速控制閥開度或控制步數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)壓力信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)、各開關(guān)信號(hào)等。使用KT600綜合智能診斷儀，啟動(dòng)檢測(cè)儀，進(jìn)入汽車診斷頁(yè)面，如圖1所示，將KT600連接線插入豐田卡羅拉OBD接口，如圖2所示。OBD接口統(tǒng)一采用梯形的16針DLC形式接插件，梯形接口是防止誤插設(shè)計(jì)，如果設(shè)備方向不對(duì)就無法插入，以防止錯(cuò)誤插入導(dǎo)致短路或其他狀況影響車輛的使用。打開汽車點(diǎn)火開關(guān)置ON位置，診斷儀進(jìn)入汽車診斷，選擇豐田系列卡羅拉車型之后進(jìn)入故障測(cè)試\16PIN診斷座'發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱系統(tǒng)'功能選擇'讀取當(dāng)前碼，發(fā)現(xiàn)開始無故障碼,退出之后，再次進(jìn)入，發(fā)現(xiàn)故障碼，P0011凸輪軸位置“A”-正時(shí)過多提前或系統(tǒng)性能（組1）,如圖3所示。從故障碼可知，此車VVT-i系統(tǒng)故障。圖1汽車診斷圖216PIN診斷座圖3故障碼豐田卡羅拉VVT-I系統(tǒng)，能使進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸分別在40°和35°（曲軸的角度）范圍內(nèi)，提供更適合發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的配氣正時(shí)。能改善所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的扭矩，提高了動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，減少了廢氣排放。在低溫狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、怠速和低負(fù)荷時(shí),系統(tǒng)使進(jìn)氣氣門最遲開啟和排氣門最早開啟，消除氣門重疊角，減少氣缸內(nèi)廢氣反沖進(jìn)入進(jìn)氣管內(nèi)，以保證混合氣穩(wěn)定燃燒,提高燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性。在正常工作溫度中等負(fù)荷下，是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行最多的狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣排放為主要的控制目標(biāo)。因此系統(tǒng)控制進(jìn)氣門早開啟，排氣門遲開啟，增加氣門重疊角,減少氮氧化合物的排放，使碳?xì)湓俅稳紵档臀廴尽２⒖蓽p少泵氣損失，提高氣缸的充氣效率，改善燃油經(jīng)濟(jì)性。在高負(fù)荷低中轉(zhuǎn)速下，控制方式與中負(fù)荷時(shí)相近，但控制效果卻是因?yàn)檫M(jìn)氣門早開早閉，減少了由于活塞壓縮上行時(shí)，使進(jìn)氣回流的情況，改善了充氣效率，也因此提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。排氣門延遲打開以充分利用膨脹壓力，增大發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩。在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速工況下，系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)整氣門正時(shí)，使進(jìn)氣門延遲關(guān)閉，排氣門提前開啟。氣門延遲關(guān)閉是因?yàn)樵诟哓?fù)荷高轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣慣性較大，這樣的控制可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣容積率。排氣門提前開啟是因?yàn)樵诖藭r(shí)氣缸內(nèi)壓力極高，提前開啟排氣門可利用其壓力迅速排出廢氣，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的泵氣效率。這樣的控制可達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的目的?？_拉汽車VVT-i系統(tǒng)控制電路原理如圖4OECU以曲軸位置傳感器、空氣流量計(jì)和節(jié)氣門位置傳感器提供的信號(hào)為基礎(chǔ),結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器和車速傳感器信號(hào),計(jì)算出各行駛條件下的最佳氣門正時(shí)（目標(biāo)氣門正時(shí)），并向相應(yīng)凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥傳送目標(biāo)占空比控制信號(hào),控制正時(shí)機(jī)油控制閥動(dòng)作,通過改變機(jī)油的流向、流量來驅(qū)動(dòng)凸輪軸前端的控制器工作,從而實(shí)現(xiàn)配氣正時(shí)的提前、滯后和保持不變。同時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)ECU還根據(jù)凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器信號(hào)檢測(cè)實(shí)際配氣正時(shí)，與目標(biāo)配氣正時(shí)進(jìn)行比較,通過反饋控制以達(dá)到目標(biāo)配氣正時(shí)。圖4豐田卡羅拉汽車VVT-i系統(tǒng)控制電路原理圖VVT-i系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因:進(jìn)排氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的控制電路短路或斷路；進(jìn)排氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥閥芯卡滯或電磁線圈斷路；機(jī)油控制閥濾清器堵塞;凸輪軸前端VVT-i控制器故障；正時(shí)鏈條跳齒或拉長(zhǎng)；進(jìn)排氣凸輪軸位置傳感器故障；ECU故障。凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的作用是根據(jù)發(fā)動(dòng)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,凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥控制閥套管上有一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)主油路相連的進(jìn)油口、一個(gè)通往VVT-i控制器提前工作腔的出油口、一個(gè)通往VVT-i控制器延遲工作腔的出油口及兩個(gè)回油排放口。發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí),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(dòng)機(jī)工作時(shí),滑閥往前移動(dòng),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(dòng)量取決于ECU發(fā)出的占空比指令。（三）故障診斷與排除：依據(jù)上述故障現(xiàn)象和理論分析開始對(duì)汽車進(jìn)行檢修。重點(diǎn)考慮凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥線路和閥體問題。得知故障碼，P0011凸輪軸位置“A”-正時(shí)過多提前或系統(tǒng)性能（組1）后，再進(jìn)入故障測(cè)試\16PIN診斷座\發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱系統(tǒng)\功能選擇\數(shù)據(jù)流測(cè)試，查看實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，發(fā)現(xiàn)異常：1）可變氣門正時(shí)控制狀態(tài)#1一直在“打開”和“關(guān)閉”之間跳躍，如圖5所示。2）顯示與排放相關(guān)的故障碼個(gè)數(shù)有1個(gè)，如圖6所示。3）VVT提前失效“打開”，如圖7所示。|根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)流，分析發(fā)現(xiàn)VVT-i數(shù)據(jù)和凸輪軸傳感器數(shù)據(jù)異常，初步可以判斷是進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的控制電路異?；蜻M(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥異常，或者是排氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的控制電路異?；蚺艢馔馆嗇S正時(shí)機(jī)油控制閥異常。進(jìn)入故障測(cè)試\16PIN診斷座'發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱系統(tǒng)'功能選擇'動(dòng)作測(cè)試，對(duì)控制可變氣門正時(shí)系統(tǒng)（組1）進(jìn)行動(dòng)作測(cè)試，如圖8，打開發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，操作診斷儀，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥無反應(yīng)，因此考慮故障原因?yàn)檫M(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的控制電路異?；蜻M(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥異常。心鵬.奧昌號(hào)藥rESCESC圖5可變氣門正時(shí)控制狀態(tài)#圖6排放相關(guān)的故障碼個(gè)數(shù)1個(gè)圖7VVT提前失效“打開”圖8動(dòng)作測(cè)試使用KT600綜合智能診斷儀的示波分析儀功能，啟動(dòng)檢測(cè)儀，進(jìn)入示波分析儀中的通用示波器頁(yè)面。利用CHI（CH2\CH3\CH4均可以，CH5為充電口）接好進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥的電路，如圖9,調(diào)好頻率與幅值，可以觀察到正常波形，說明線路沒問題?？紤]是進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥體問題，拆下進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥，發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥閥芯卡滯，如圖10,找到故障。原來是之前使用了設(shè)置了故障的閥體，導(dǎo)致再次用車試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)怠速過高。圖9示波器電路圖10故障閥體換上新的進(jìn)氣凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥，再次啟動(dòng)汽車，故障現(xiàn)象不再出現(xiàn)，用診斷儀讀取數(shù)據(jù)流，一切正常，故障徹底排除。三、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)VVT-i系統(tǒng)故障診斷以儀器診斷為主,輔以人工拆檢。在診斷工作開始前，使用汽車專用故障診斷儀讀取定格數(shù)據(jù)，如有故障碼，則按所顯示的故障碼查找故障原因。有條件可進(jìn)一步讀取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)流，主要觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷信號(hào)、怠速控制閥開度或控制步數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)壓力信號(hào)、冷卻液溫度信號(hào)、各開關(guān)信號(hào)等。將會(huì)給故障分析帶來極大幫助。此案例的故障現(xiàn)象非常明顯，具有人為故障的特征，數(shù)據(jù)采集也比較容易，排除故障的過程比較順利，案例雖然不具備直接借鑒性，但排除故障過程的務(wù)實(shí)做法值得現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支援借鑒。在實(shí)際的用車過程當(dāng)中，凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥閥芯也有可能因?yàn)闄C(jī)油中的雜質(zhì)或者是積碳等原因造成卡滯，也會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不良的現(xiàn)象。在排除故障過程中，為我以后在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排除積累了一次寶貴的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)也進(jìn)一步通過實(shí)踐驗(yàn)證了課本中的理論知識(shí)，提升了自己的能力。隨著科技不斷的發(fā)展，新技術(shù)在汽車上的使用更為廣泛，這就對(duì)汽車維修工提出了更高的要求，不僅要盡快熟練掌握各項(xiàng)新技術(shù)的構(gòu)造及工作原理，更要學(xué)會(huì)科學(xué)有效的判斷、分析、維修方法，先動(dòng)腦后動(dòng)手，利用看、聽、摸、測(cè)等結(jié)合，由簡(jiǎn)入繁，由外到內(nèi)分段排除的方法，這樣才能成為一名適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的合格的汽車修理工。致謝：作者在撰寫本文過程中，得到本校領(lǐng)導(dǎo)、同事和鑒定所培訓(xùn)老師的指導(dǎo)和幫助，才得以完成。通過他們精湛的指點(diǎn)，使我學(xué)習(xí)和掌握了更高層次的知識(shí)以及本專業(yè)的技術(shù)技能，提高了我對(duì)故障的認(rèn)識(shí)，也掌握了