发动机可变气门正时技术(VVT,Variable Valve Timing)原理是根据发动机的运行情况,调整进、排气量,气门开合时间和角度。使进入的空气量达到最佳,提高燃烧效率。
采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同,要求不同的配气定时。这是因为当发动机转速改变时,由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变,因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。当汽车发动机在低速运转时,气流惯性小,若此时配气定时保持不变,则部分进气将被活塞推出汽缸,使进气量减少,汽缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转时,气流惯性大,若此时增大进气迟后角和气门重叠角,则会增加进气量和减少残余废气量,使发动机的换气过程臻于完善。
1.别克君越VVT系统构成

别克君越2.4L 发动机VVT 系统主要由传感器、发动机控制模块、凸轮轴位置执行器及凸轮轴位置执行器电磁阀组成,如图1 所示。君越VVT 系统是一种电控液压运行装置,用于增强各种发动机性能和运行能力。这些增强包括通过燃烧室中进气增压、排气稀释以降低排放、输出更大的发动机扭矩范围和提高燃油经济性。VVT 系统通过改变相对于曲轴位置的凸轮轴角度或正时来达到此目的。
图1 别克君越发动机VVT系统工作原理图
在4 冲程发动机循环期间,凸轮轴位置执行器仅使进气和排气门更早或更迟打开,但无法改变气门打开的持续时间或气门升程。在发动机关闭、发动机怠速条件和发动机停止期间,凸轮轴执行器保持在停止位置。凸轮轴位置执行器总成的内部有一个回位弹簧和锁销。凸轮轴非定相模式期间,回位弹簧将凸轮轴转回停止位置,且锁销将把凸轮轴位置执行器链轮固定至凸轮轴。VVT 系统由发动机控制模块(ECM) 控制。发动机控制模块发送一个信号到凸轮轴位置执行器电磁阀,以便控制流到凸轮执行器通道的发动机机油流量。加压的发动机机油会传输至锁销,使其松开,并传输至凸轮轴位置执行器的叶片和转子总成处。机油流经两个不同的通道,一个通道用于凸轮提前,一个通道用于凸轮延迟。凸轮执行器固定在凸轮轴上且是液压驱动动的,以改变凸轮轴相对于曲轴位置(CKP) 的角度。发动机机油压力(EOP)、粘度、温度和发动机机油油位可能对凸轮执行器的性能有不利影响。VVT 系统工作时的油压流向如图2所示。
图2 VVT系统油路控制
通过以上结构及作用分析,VVT 系统一旦出现故障就会引起发动机无法启动,或者即使能启动,发动机加速也不良,同时,仪表盘上的发动机故障灯和TCS 报警灯点亮。很多维修工如果不了解VVT 系统故障会导致TCS 报警灯亮原因,就会在排除故障时走弯路。下面笔者以具体案例来说明这个问题。
2.故障实例:V V T系统故障导致TCS故障灯亮
一辆2010 款新君越轿车, 装备LAF2.4L 四缸直喷发动机, 搭载GF6型6T45E 六速自动变速器,行驶里程为135 000km。车主反映该车在一次发动机进水后启动,导致发动机连杆、气门压弯。考虑到维修成本,车主把车开到一家“路边店”进行维修,维修完成后发动机启动困难,即使能启动,但发动机很快又会熄火,同时仪表板上的发动机故障灯、TCS 报警灯点亮。
接车后试车,笔者发现该车仪表板显示“发动机动力不足”和“请检修牵引力控制系统”等字样。连接故障诊断仪器KT300,读取发动机控制单元故障码,显示了4 个故障码,如图3 所示。考虑到该车发动机进行过大修,于是我们先检查该车传感器及发动机线束连接情况。经过仔细检查发现该车进排气凸轮轴位置传感器插头插反了,进气凸轮轴位置传感器插头插在排气凸轮轴位置传感器上,排气凸轮轴传感器插头插在进气凸轮轴位置传感器上。更正凸轮轴位置传感器插头后再次启动发动机,发动机能正常启动,且能怠速运行,但一踩油门踏板,发动机就熄火。
图3 故障车发动机故障码
再次读取发动机控制模块故障码,显示P0011、P2122、P2127 三个故障码。读取发动机控制模块凸轮轴位置传感器数据流,发现在怠速情况下,进气凸轮轴位置执行器电磁阀数据为0,排气凸轮轴位置执行器电磁阀数据为45.50。正常情况下,进排气凸轮轴位置执行器电磁阀数据应该相同。
根据数据流我们判断进气凸轮轴位置执行器电磁阀可能损坏,拆下进气凸轮轴位置执行器电磁阀( 插头白色),经检查发现进气凸轮轴位置执行器电磁阀滤网上特别脏,用清洗剂清洗后装复、试车,故障依旧。更换一个新的进气凸轮轴位置执行器电磁阀后,故障码还是不能清除。
根据该车VVT 系统的结构和工作原理,我们怀疑进气凸轮轴位置执行器可能有问题,于是又更换一个新的进气凸轮轴链轮( 凸轮轴位置执行器安装在链轮里面),再试车后读取发动机控制模块故障码,显示P2122、P2127 故障码。此时,仪表盘上发动机故障灯点亮,TCS 报警灯熄灭。
查阅该车油门踏板位置传感器电路,发现该车油门踏板位置传感器从发动机控制模块到油门踏板位置传感器途经X108和X200 两个插接器。X108 在蓄电池下方,如图4 所示;X200 在A 柱地胶饰板内,如图5 所示。
图4 位于蓄电池下方的X108连接器
图5 位于A柱下的X200连接器
拔下X108 插头,用万用表欧姆挡测量X108 插接器“3”号端子和“5”号端子与油门踏板位置传感器插头“1”号端子和“2”号电源端子之间的电阻,经检测电阻值小于0.50Ω,这说明该车油门踏板位置传感器电源电压低故障与线路可能无关。但是在检查油门踏板位置传感器插头时发现,该车油门踏板位置传感器插头“1”导线和“2”号导线人为的连接在一起,并且发现有一根额外的黑线连接在油门踏板位置传感器线束上,顺着这根黑线的走向,发现这根黑线进入了插接器X200。我们把这根黑线从油门踏板位置传感器线束上解开后试车,发动机顺利启动,踩油门踏板,发动机转速顺利上升。拆开A 柱下的饰板,发现该车安装了防盗定位系统。原来是因为该车大修时,蓄电池断电,防盗定位系统起作用导致油门踏板位置传感器信号不准。
此车主要故障原因是VVT 系统出现故障,导致仪表盘上TCS 报警灯点亮,如果不了解VVT 系统会对TCS 系统影响,维修工可能就会怀疑TCS 系统有问题。其实在别克君越轿车上,TCS 报警灯亮的故障原因有很多种,但多与发动机有关,最主要的原因有以下几种:
(1) 凸轮轴位置执行器电磁阀故障;
(2)发动机机油脏污并堵塞电磁阀滤网;
(3) 凸轮轴位置执行器( 链轮) 的叶轮磨损导致油压泄漏;
(4) 节气门脏污,开度达到20%,发动机电脑误判TCS 故障;
(5)TCS 系统故障等。
其实,与VVT 相关的故障码很多,例如P0010、P0011、P0012、P0013、P0014、P0016、P0017 等,维修起来较麻烦,作为一个维修人员,最起码的原则是在不明确故障原因的情况下,不要轻易更换零件。替换零件即使修复了故障,你也不会明白故障产生的原因。正确的做法是:先搞清楚该系统的结构和工作原理,然后结合该系统的电路图及维修手册上的诊断流程,有目的性地去检查。