机油正时控制阀的结构原理与检修

学习目标

1. 正确描述机油正时控制阀的作用、 结构及工作原理。

2. 正确使用检测仪器， 对机油正时控制阀进行检修。

3. 注意培养环保、 安全意识及团队协合能力。

任务引入

一辆丰田轿车， 打开仪表盘点火开关至启动挡， 在冷车状态下发动机运转时转速明显提升， 路试时， 感觉加速无力， 但是速度方面一切正常。 油耗明显增加， 故障灯亮。

此故障现象说明当汽车发动机的工况需要动力支持时， 汽车故障现象反而表现明显，由于正常行驶状况表现基本良好， 油耗明显增加， 因故障灯亮， 故先着手查找电控系统故障。 此类故障一般与机油正时控制阀有关， 所以我们先学习机油正时控制阀的相关知识。

相关知识

一、 可变气门正时控制系统的作用

发动机可变气门正时技术 (Variable Valve Timing， VVT) 根据发动机的运行情况， 调整进气 (排气) 的量、 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。优点是省油， 功升比大； 缺点是中段转速扭矩不足。

VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置， 它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化， 从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、 燃油经济性， 降低尾气的排放。

二、 可变气门正时控制系统的类型及结构原理

VVT-i系统由传感器、 ECU和凸轮轴液压控制阀、 控制器等部分组成。 ECU储存了最佳气门正时参数值， 曲轴位置传感器、 进气歧管空气压力传感器、 节气门位置传感器、 水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU， 并与预定参数值进行对比计算， 计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀， 控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置， 也就是改变液压流量， 把提前、 滞后、 保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器的不同油道上。

根据VVT-i系统视控制器安装部位的不同可分为两种， 一种是安装在排气凸轮轴上的， 称为叶片式VVT-i， 丰田PREVIA (大霸王) 安装此种控制器； 另一种是安装在进气凸轮轴上的， 称为螺旋槽式VVT-i， 丰田凌志400、 丰田凌志430等高级轿车安装此种控制器。 两者构造有些不一样， 但作用是相同的。

叶片式VVT-i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成， 来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上， 导致VVT-i控制器管壳旋转， 以带动进气凸轮轴转动。 当油压施加在提前侧油腔转动壳体时， 沿提前方向转动进气凸轮轴； 当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时， 沿滞后方向转动进气凸轮轴； 当发动机停止时， 凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。

螺旋槽式VVT-i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、 与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞， 活塞表面有螺旋形花键， 活塞沿轴向移动， 会改变内、 外齿轮的相位， 从而产生气门配气相位的连续改变。 当机油压力施加在活塞的左侧， 迫使活塞右移， 由于活塞上螺旋形花键的作用， 进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。 当机油压力施加在活塞的石侧， 迫使活塞左移， 就会使进气凸轮轴延迟某个角度。 当得到理想的配气正时， 凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道， 使活塞两侧压力平衡， 活塞停止移动， 如图1-137和图1-138所示。

图1-137 凸轮轴机油正时控制阀

图1-138 凸轮轴机油正时控制阀的结构

现在， 先进的发动机都有发动机控制模块 (ECM)、 统管点火、 燃油喷射、 排放控制、故障检测等。 丰田VVT-i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、 节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时， 并控制凸轮轴正时液压控制阀， 并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时， 然后再执行反馈控制， 补偿系统误差， 达到最佳气门正时的位置， 从而能有效地提高汽车的功率与性能， 尽量减少耗油量和废气排放。

三、 凸轮轴机油正时控制阀电路

凸轮轴机油正时控制阀电路原理如图1-139和图1-140所示。任务实施与考核

图1-139 凸轮轴机油正时控制阀电路 (进气侧)

图1-140 凸轮轴机油正时控制阀电路 (排气侧)

一、 技能学习

1. 查找相关技术资料

(1) 凸轮轴机油正时控制阀的拆卸

1) 拆下2号汽缸盖罩。

2) 拆下凸轮轴正时机油控制阀总成。

①进气侧:

a. 断开凸轮轴正时机油控制阀总成连接器。

b. 如图1-141所示， 拆下螺栓和凸轮轴正时机油控制阀总成。

图1-141 拆卸凸轮轴机油正时控制阀 (进气侧)

②排气侧:

a. 断开凸轮轴正时机油控制阀总成连接器。

b. 如图1-142所示， 拆下螺栓、 线束支架和凸轮轴正时机油控制阀总成。

图1-142 拆卸凸轮轴机油正时控制阀 (排气侧)

(2) 凸轮轴机油正时控制阀的检查

1) 检查凸轮轴正时机油控制阀总成。 根据表1-63， 参考图1-143， 用数字万用表测量电阻。 如有必要， 更换凸轮轴正时机油控制阀总成。

表1-63 标准电阻

2) 检查凸轮轴正时机油控制阀总成移动。 如图1-144所示， 将蓄电池正极 (＋) 引线连接至端子1， 负极 (-) 引线连接至端子2， 并检测阀的运动情况。

注意: 确认阀能自由移动且在所有位置不卡滞。 如有必要， 更换凸轮轴正时机油控制阀总成。

图1-143 检查凸轮轴正时机油控制阀电阻

提示: 异物累积会导致轻微的压力泄漏。 轻微的压力泄漏可能造成凸轮轴提前， 这将会设置一个DTC。

图1-144 检查凸轮轴正时机油控制阀总成移动

3) 检查进气侧线束和连接器。 根据表1-64和表1-65， 参考图1-145， 用数字万用表测量电阻。

表1-64 标准电阻 (一) Ω

表1-65 标准电阻 (二) kΩ

4) 检查排气侧线束和连接器。 根据表1-66和表1-67， 参考图1-146， 用数字万用表测量电阻。

图1-145 检查进气侧线束和连接器

表1-66 标准电阻 (一) Ω

表1-67 标准电阻 (二) kΩ

图1-146 检查排气侧线束和连接器

(3) 凸轮轴机油正时控制阀的安装

1) 安装凸轮轴正时机油阀总成。

①进气侧:

a. 在凸轮轴正时机油阀总成O形圈上涂抹一层薄的发动机机油。

b. 用螺栓安装凸轮轴正时机油控制阀总成， 扭矩为10N·m。

②排气侧:

a. 在凸轮轴正时机油控制阀总成O形圈上涂抹一层薄的发动机机油。

b. 用螺栓安装凸轮轴正时机油控制阀总成和线束支架， 扭矩为10N·m。

2) 安装2号汽缸罩。

2. 操作步骤

凸轮轴机油正时控制阀的检修步骤如表1-68所示。

表1-68 凸轮轴机油正时控制阀的检修步骤

续表

续表

二、 任务实施与考核

凸轮轴机油正时控制阀检修的任务实施与考核如表1-69所示。

表1-69 凸轮轴机油正时控制阀检修的任务实施与考核