卡罗拉VVT-i阀故障引起发动机怠速过高故障诊断

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（国家职业资格二级）

汽车维修工

论文题目：卡罗拉VVT-i阀故障引起发动机怠速过高故障诊断

编号:（）

卡罗拉VVT-i阀故障引起发动机怠速过高故障诊断

摘要：

实训室一台10款丰田卡罗拉汽车，发动机怠速转速异常高，震动剧烈。根据故障现象，借助KT600综合智能诊断仪进行检查，启动KT600后开始无故障码，后有故障码，故障码无法删除，数据流检测分析相关数据，并进行动作测试，分析发现VVTI数据、凸轮轴传感器数据等异常，然后用示波器检测VVTI阀线路,发现正常。进而拆检VVTI阀，发现故障点，处理故障之后再次进行试验，故障排除。

关键词：怠速过高、数据流、动作测试、VVTI阀、阀芯卡滞。

一、绪论

本技术总结的作者，自从2014年毕业以来一直在高职院校从事汽车相关教学工作。在工作期间，主要负责汽车性能检测与评价、发动机电控、电动汽车方面的诊断工作。在科研方面，主要从事轮毂电机驱动的电动汽车试验台架以及制动能量回收方面的研究。

二、主体

本文详述了丰田卡罗拉VVTI阀故障引起发动机怠速过高故障诊断，分别从故障现象、故障相关理论知识、VVT-i系统的原理、作用，VVT-i系统发生故障的主要原因，故障诊断与排除等方面来说明，最后对这次技术分析做出总结。

（一）故障现象：

一台实训室10款丰田卡罗拉汽车，在进行汽车尾气排放实验时，启动发动机，发现该车怠速转速异常高（超过2600r/min），震动抖动十分剧烈，仪表板上发动机故障警告灯点亮。发动机怠速一段时间，发动机水温上升，但是此情况并无任何好转。

该台实训车辆保养较好，车的技术状况一直很好，一周前的实训项目过程中并未发现有任何异常。

（二）故障相关理论知识：

怠速转速过高是由怠速时进气量过多或发动机控制信号错误引

起的。造成怠速转速过高的原因有进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、空气流量计/进气压力传感器故障，开关信号故障，怠速控制阀故障，节气门体故障，喷油器故障，真空漏气，发动机控制单元故障或匹配设定不当等。

排除发动机怠速异常过高的故障时，应进行故障自诊断。如有故障码，则按所显示的故障码查找故障原因。有条件可进一步读取动态数据流，主要观察发动机的负荷信号、怠速控制阀开度或控制步数、发动机进气系统压力信号、冷却液温度信号、各开关信号等。

使用KT600综合智能诊断仪，启动检测仪，进入汽车诊断页面，如图1所示，将KT600连接线插入丰田卡罗拉OBD接口，如图2所示。OBD接口统一采用梯形的16针DLC形式接插件，梯形接口是防止误插设计，如果设备方向不对就无法插入，以防止错误插入导致短路或其他状况影响车辆的使用。打开汽车点火开关置ON位置，诊断仪进入汽车诊断，选择丰田系列卡罗拉车型之后进入故障测试\16PIN诊断座\发动机和变速箱系统\功能选择\读取当前码，发现开始无故障码，退出之后，再次进入，发现故障码，P0011凸轮轴位置“A”-正时过多提前或系统性能（组1），如图3所示。从故障码可知，此车VVT-i系统故障。

图1 汽车诊断图2 16PIN诊断座图3 故障码

丰田卡罗拉VVT-I系统，能使进气凸轮轴和排气凸轮轴分别在40°和35°（曲轴的角度）范围内，提供更适合发动机运行状态的配气正时。能改善所有转速范围内的扭矩，提高了动力性和燃油经济性，减少了废气排放。在低温状态，发动机起动、怠速和低负荷时,系统使进气气门最迟开启和排气门最早开启,消除气门重叠角,减少气缸内废气反冲进入进气管内,以保证混合气稳定燃烧,提高燃油经济性和发动机的平稳性。在正常工作温度中等负荷下，是发动机运行最多的状态，此时应以提高燃油经济性，降低尾气排放为主要的控制

目标。因此系统控制进气门早开启，排气门迟开启，增加气门重叠角，减少氮氧化合物的排放，使碳氢再次燃烧降低污染。并可减少泵气损失，提高气缸的充气效率，改善燃油经济性。在高负荷低中转速下，控制方式与中负荷时相近，但控制效果却是因为进气门早开早闭，减少了由于活塞压缩上行时，使进气回流的情况，改善了充气效率，也因此提高了燃油经济性。排气门延迟打开以充分利用膨胀压力，增大发动机的扭矩。在高负荷高转速工况下，系统根据发动机的转速，调整气门正时，使进气门延迟关闭，排气门提前开启。气门延迟关闭是因为在高负荷高转速时，发动机的进气惯性较大，这样的控制可提高发动机的进气容积率。排气门提前开启是因为在此时气缸内压力极高，提前开启排气门可利用其压力迅速排出废气，提高发动机的泵气效率。这样的控制可达到提高发动机动力性能的目的。

卡罗拉汽车VVT-i系统控制电路原理如图4。ECU以曲轴位置传感器、空气流量计和节气门位置传感器提供的信号为基础,结合发动机冷却液温度传感器和车速传感器信号,计算出各行驶条件下的最佳气门正时(目标气门正时),并向相应凸轮轴正时机油控制阀传送目标占空比控制信号,控制正时机油控制阀动作,通过改变机油的流向、流量来驱动凸轮轴前端的控制器工作,从而实现配气正时的提前、滞后和保持不变。同时,发动机ECU还根据凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器信号检测实际配气正时,与目标配气正时进行比较,通过反馈控制以达到目标配气正时。

图4 丰田卡罗拉汽车VVT-i系统控制电路原理图VVT-i系统发生故障的主要原因:进排气凸轮轴正时机油控制阀

的控制电路短路或断路；进排气凸轮轴正时机油控制阀阀芯卡滞或电磁线圈断路；机油控制阀滤清器堵塞;凸轮轴前端VVT-i控制器故障；正时链条跳齿或拉长；进排气凸轮轴位置传感器故障；ECU故障。

凸轮轴正时机油控制阀的作用是根据发动机ECU的占空比控制指令控制滑阀位置,从而控制通往VVT-i控制器提前工作腔或延迟工作腔的油流方向和流量。控制阀由柱塞、电磁线圈、滑阀、回位弹簧及套管等组成,凸轮轴正时机油控制阀控制阀套管上有一个与发动机润滑系统主油路相连的进油口、一个通往VVT-i控制器提前工作腔的出油口、一个通往VVT-i控制器延迟工作腔的出油口及两个回油排放口。发动机熄火时,滑阀在弹簧力作用下处于最右端(最延迟状态),则延迟侧出油口与压力油相通,提前侧出油口与左排放口相通;发动机工作时,滑阀往前移动,则延迟侧出油口与右排放口相通,提前侧出油口与压力油相通。滑阀的移动量取决于ECU发出的占空比指令。（三）故障诊断与排除：

依据上述故障现象和理论分析开始对汽车进行检修。重点考虑凸轮轴正时机油控制阀线路和阀体问题。得知故障码，P0011凸轮轴位置“A”-正时过多提前或系统性能（组1）后，再进入故障测试\16PIN 诊断座\发动机和变速箱系统\功能选择\数据流测试，查看实时数据流，发现异常：1）可变气门正时控制状态#1一直在“打开”和“关闭”之间跳跃，如图5所示。2）显示与排放相关的故障码个数有1个，如图6所示。3）VVT提前失效“打开”，如图7所示。

根据读取的数据流，分析发现VVT-i数据和凸轮轴传感器数据异常，初步可以判断是进气凸轮轴正时机油控制阀的控制电路异常或进气凸轮轴正时机油控制阀异常，或者是排气凸轮轴正时机油控制阀的控制电路异常或排气凸轮轴正时机油控制阀异常。进入故障测试\16PIN诊断座\发动机和变速箱系统\功能选择\动作测试，对控制可变气门正时系统（组1）进行动作测试，如图8，打开发动机盖，操作诊断仪，发现进气凸轮轴正时机油控制阀无反应，因此考虑故障原因为进气凸轮轴正时机油控制阀的控制电路异常或进气凸轮轴正时机油控制阀异常。