陳中澤

上汽大眾在發(fā)動機進(jìn)氣凸輪軸上安裝可變氣門正時（VVT），最早可以溯到20年前的帕薩特車型，盡管當(dāng)時可變氣門正時僅限于進(jìn)氣門滯后與提前兩個位置的調(diào)節(jié)。2005年，波羅勁情、勁取車型中，標(biāo)識號BMH的1.6L發(fā)動機VVT實現(xiàn)了進(jìn)氣門連續(xù)可調(diào)節(jié)。2010年以后，上汽大眾旗下的EA888、EA111系列發(fā)動機，均采用進(jìn)氣凸輪軸連續(xù)可調(diào)的VVT。2015年以后，上汽大眾EA211/EA888第3代機型/EA837（VR6）系列發(fā)動機的進(jìn)氣凸輪軸與排氣凸輪軸上都安裝了可變氣門正時，即DVVT。

設(shè)置可變氣門正時的目的是兼顧滿足發(fā)動機各種工況條件下對配氣相位的不同需求，其具體內(nèi)容可由以下的描述中得以了解與知曉。

（1）怠速工況的進(jìn)氣門被設(shè)置成上止點后開啟，下止點后關(guān)閉，排氣門被設(shè)置成在上止點前完全關(guān)閉。由于氣缸內(nèi)只有少量殘余氣體燃燒，使得怠速運行很穩(wěn)定。

（2）中速工況下，為了獲得較高的輸出扭矩，氣缸應(yīng)追求較高的容積效率。這就需要將進(jìn)氣門設(shè)置在上止點前打開，進(jìn)氣門開啟早，關(guān)閉自然也較早，避免了進(jìn)缸的新鮮空氣被壓出氣缸的可能。

（3）高速工況時，進(jìn)氣門在上止點后開啟，在下止點后關(guān)閉，縮短了壓縮行程，這樣的高速進(jìn)氣動態(tài)慣性具有增壓效應(yīng)，無形之中增加進(jìn)氣量。而排氣門設(shè)置成較晚打開，膨脹作功行程得以延長，可以獲得較高的輸出功率。

（4）通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪軸與排氣凸輪軸相互之間的位置，很容易實現(xiàn)機內(nèi)廢氣再循環(huán)。此時，進(jìn)氣門被設(shè)置成上止點前開啟，排氣門在接近上止點時關(guān)閉，在進(jìn)排氣門重疊期過程中，廢氣從排氣口流入進(jìn)氣門。與機外廢氣再循環(huán)裝置相比，機內(nèi)廢氣再循環(huán)令氣體分布均勻，反應(yīng)較快，抑制了NOx 的生成量。

本文對DVVT結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，以上汽大眾最近推出的全新朗逸PLUS車型為藍(lán)本加以闡述。

上汽大眾全新朗逸PLUS車型的EA211發(fā)動機（排量為1.5L），DVVT可變氣門正時由進(jìn)氣凸輪軸調(diào)節(jié)器、排氣凸輪軸調(diào)節(jié)器與機油壓力回路組成（圖1）。進(jìn)氣凸輪軸位置傳感器G40和排氣凸輪軸位置傳感器G300用來探測獲知當(dāng)前凸輪軸實際位置，所需的調(diào)節(jié)由發(fā)動機控制單元J623根據(jù)內(nèi)存的特性曲線圖，控制進(jìn)氣凸輪軸調(diào)節(jié)閥N205與排氣凸輪軸調(diào)節(jié)閥N318驅(qū)動滑閥位置，借以改變機油回路的流向加以完成。由此可知，可變氣門正時的控制調(diào)節(jié)整合了機電液一體化的技術(shù)。

根據(jù)上汽大眾提供的資料，DLW發(fā)動機進(jìn)氣行程總的曲軸延續(xù)角為194°，連續(xù)可調(diào)的角度為50°。進(jìn)氣門相位的變化范圍如圖2所示。DLW發(fā)動機排氣行程總的曲軸延續(xù)角為180°，可調(diào)的角度為40°，其相位的變化范圍如圖3所示。

1. 凸輪軸液壓調(diào)節(jié)器

凸輪軸液壓調(diào)節(jié)器是VVT的執(zhí)行機構(gòu)，液壓調(diào)節(jié)器分為內(nèi)輪和外輪兩個部分。外輪和正時鏈條或正時皮帶相連，內(nèi)輪則和凸輪軸連接，通過調(diào)節(jié)葉片令內(nèi)輪旋轉(zhuǎn)以改變凸輪軸的位置，從而實現(xiàn)可變氣門正時的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)器內(nèi)部的鎖止閥用于機械鎖止，當(dāng)發(fā)動機熄火后，鎖止閥鎖定在滯后位置上，這個功能是通過一個彈簧鎖銷來完成的。當(dāng)發(fā)動機起動后，機油壓力達(dá)到50kPa時，鎖止閥解鎖。

需要進(jìn)氣門提前打開時，N205通電驅(qū)動控制滑閥向提前側(cè)方向移動，壓力機油進(jìn)入凸輪軸調(diào)節(jié)器，推動內(nèi)葉片向提前方向運動。達(dá)到目標(biāo)值后，控制滑閥保持在調(diào)節(jié)器兩個腔室的壓力恒定的位置。滯后位置的調(diào)節(jié)與之類似（圖4）?？勺儦忾T正時系統(tǒng)的工作如圖5所示。

2. 機油油流工作回路

三位四通閥安裝在凸輪軸液壓調(diào)節(jié)器內(nèi)部，用于進(jìn)氣門相位的調(diào)節(jié)，受電磁閥N205控制，實現(xiàn)改變機油回路（圖6）。所謂三位，指的是可變氣門正時滯后、提前與壓力保持平衡的三個位置;四通，對應(yīng)著機油油流進(jìn)入滯后腔、提前腔的壓力建立油路，和滯后腔、提前腔通向油底殼的壓力釋放等四條油路。

進(jìn)氣凸輪軸在N205不通電（脈沖占空比小于8.00%～10.00%）時，滑閥處于滯后調(diào)節(jié)位置，機油經(jīng)過濾網(wǎng)、單向閥，進(jìn)入進(jìn)氣門正時調(diào)節(jié)的滯后腔，而提前腔的機油則回流至油底殼。進(jìn)氣門需要提前時，發(fā)動機控制單元J623調(diào)高N205通電占空比，滑閥切換油路，機油進(jìn)入提前腔，滯后腔壓力釋放。達(dá)到目標(biāo)值后，J623改變N205通電時的脈沖占空比，決定滑閥處于提前與滯后兩腔壓力保持的平衡位置上。此時，進(jìn)氣門開啟點固定在某一個定值上（圖7）。

可變氣門正時調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確與否，足夠的機油壓力和保證機油油路的清潔通暢是必要條件。

排氣凸輪軸的正時控制流程與進(jìn)氣凸輪軸的調(diào)節(jié)類似，不再贅述，區(qū)別在于排氣凸輪軸調(diào)節(jié)電磁閥N318不通電時，排氣凸輪軸處于提前位置。進(jìn)氣門正時調(diào)節(jié)電磁閥N205（通道A，黃色曲線）與排氣門調(diào)節(jié)電磁閥N318（通道B，綠色曲線）的波形如圖8所示。圖8中的N205通電占空比約為50.00%，N318通電占空比約為90.00%。根據(jù)前述可知，這個波形發(fā)生的時刻表明，進(jìn)氣門調(diào)節(jié)處于提前位置，而排氣門則處于滯后的位置。

3. 可變氣門正時系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力

整個可變氣門正時系統(tǒng)是可匹配的，其目的為了補償制造裝配誤差和使用過程中產(chǎn)生的機械磨損。當(dāng)冷卻液溫度大于60℃時，發(fā)動機控制單元J623會自動執(zhí)行匹配程序。當(dāng)氣門正時調(diào)節(jié)的實際值偏離目標(biāo)值時，系統(tǒng)將對其進(jìn)行調(diào)整，使其偏離值小于或等于3° KW（曲軸轉(zhuǎn)角）。

4. 上汽大眾VVT系統(tǒng)的診斷

上汽大眾車型可變氣門正時系統(tǒng)除了人為因素外，常見的問題是三位四通閥卡滯，導(dǎo)致可變氣門正時調(diào)節(jié)的實際值與目標(biāo)值的差異過大，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力無法補償，控制單元故障內(nèi)存從而識別出相應(yīng)的事件條目。故障原因大多歸屬為車輛使用保養(yǎng)不當(dāng)，引起機油油路環(huán)境不潔凈。

以2014年途觀1.8T車型CEA發(fā)動機為例，給出VVT診斷方法。

連接VAS故障診斷儀，啟動ODIS診斷，推薦首選運行引導(dǎo)性故障查詢（GFF）程序。當(dāng)控制單元內(nèi)存報出故障事件條目時，GFF程序?qū)⒆詣由蓹z測計劃。維修人員按照屏幕的提示，執(zhí)行程序規(guī)定的檢查，并將檢查結(jié)果輸入，直到GFF給出故障診斷結(jié)論。

前已述及，可變氣門正時的調(diào)節(jié)，與發(fā)動機能否提供足夠的機油壓力相關(guān)，因此在進(jìn)行基本檢查時，有必要檢測當(dāng)前實際的機油壓力。上汽大眾維修規(guī)范指出，冷卻液溫度達(dá)到80℃，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2000r/min時的機油壓力應(yīng)在270～450kPa，在更高的轉(zhuǎn)速下，機油壓力最高不得大于600kPa。當(dāng)然，這個基本檢查已經(jīng)包含在GFF程序里。

在自診斷環(huán)境下，由于途觀發(fā)動機控制單元采用KWP2000診斷協(xié)議，讀取數(shù)據(jù)塊，需要輸入組別號。關(guān)于VVT的測量值在91組及94組中，顯示VVT調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，91組含義見表1。

由表1可知，2014年途觀CEA發(fā)動機在怠速工況下760r/min時的進(jìn)氣門設(shè)置在上止點后38.00°開啟，此時J623對N205控制脈沖占空比很小，為6.27%，相當(dāng)于不通電。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到1640r/min，進(jìn)氣門設(shè)置在上止點前5.00°開啟，并保持在該位置上，此時N205的控制占空比為42.35%（圖10）。當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2680r/min時，進(jìn)氣門在上止點4.00°開啟并保持，N205占空比數(shù)值略為減小，為40.78%，數(shù)據(jù)2和數(shù)據(jù)3對應(yīng)于發(fā)動機處在中速工況。

93組只有一個區(qū)域的數(shù)據(jù)可讀，其含義是進(jìn)氣凸輪軸規(guī)定值與實際值的差，維修規(guī)范規(guī)定這個差值應(yīng)當(dāng)小于或等于3°。94組測量值有3個分區(qū)，其含義分別為發(fā)動機轉(zhuǎn)速、當(dāng)前凸輪軸調(diào)整以及測試狀態(tài)（測試關(guān)閉、測試開或基本設(shè)定結(jié)論正?；虿徽＃?4組同時也是可變氣門正時基本設(shè)定的通道號，當(dāng)發(fā)動機控制單元存儲有關(guān)VTT的故障事件條目（偶發(fā)）時，可對被診斷車輛進(jìn)行基本設(shè)定，以獲取當(dāng)前VVT的工作狀態(tài)。按下基本設(shè)定激活按鈕后，診斷儀提示踩下制動踏板，節(jié)氣門全開，發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到1400r/min左右，基本設(shè)定的測試才能激活（圖11）。

上汽大眾最新車型的發(fā)動機控制單元一般采用UDS診斷協(xié)議，其測量值/基本設(shè)定以列表形式出現(xiàn)。在該選項下拖動滾動條選擇對應(yīng)的欄目，即可實現(xiàn)讀取與測試。

當(dāng)發(fā)動機控制單元J623內(nèi)存報出電磁閥N205與N318的故障事件條目時，可以通過診斷儀的DTM終端執(zhí)行元件功能進(jìn)行診斷，也可拆下進(jìn)行單體電氣檢測，以確定是否正常。至于J623對N205與N318的控制，用示波器檢查最為直觀方便，通過圖9可知，N205與N318的供電端位于主繼電器J271的下游。