發(fā)動(dòng)機(jī)可變進(jìn)氣系統(tǒng)

惠金芹2013-11-8主要內(nèi)容一、傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)二、本田發(fā)動(dòng)機(jī)VTEC技術(shù)三、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i技術(shù)四、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)雙VVT-i技術(shù)五、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVTL技術(shù)六、大眾可變進(jìn)氣歧管技術(shù)七、大眾可變配氣相位技術(shù)一、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)∵配氣機(jī)構(gòu)的組成及工作原理∵曲軸氣門凸輪軸曲軸正時(shí)齒輪凸輪軸正時(shí)齒輪一、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)∵傳統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)性能分析∵一、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)∵傳統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)性能分析∵一汽—大眾1.6L2V75kwBFQ發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線一、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)∵傳統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)性能分析∵結(jié)論：1、無法兼顧發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣要求。2、無法滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速大幅度變化時(shí)對(duì)動(dòng)力性的需求。3、導(dǎo)致油耗增大，排放標(biāo)準(zhǔn)降低。發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)：簡稱VVT（VariableValveTiming）；隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，短促的進(jìn)排氣時(shí)間往往會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，排氣不凈等現(xiàn)象，因此可變氣門正時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)，它就是根據(jù)轎車的運(yùn)行狀況，隨時(shí)改變配氣相位，改變氣門升程和氣門開啟的持續(xù)時(shí)間（氣門升程就像氣門開啟的角度，氣門正時(shí)就像氣門開啟的時(shí)間，進(jìn)氣歧管就像各個(gè)閘道的欄桿）。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣過程中，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)開啟的時(shí)刻，在配氣相位上稱為“重疊階段或氣門重疊角”。在高轉(zhuǎn)速下，為了達(dá)到更好的進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，就要求氣門重疊角更大（進(jìn)氣門提前打開、或者排氣門晚關(guān)）；但在低轉(zhuǎn)速或者怠工時(shí)，過大的重疊角則會(huì)導(dǎo)致廢氣過多的進(jìn)入進(jìn)氣歧管，使缸內(nèi)氣流混亂，從而導(dǎo)致低速扭矩較低，因此低速時(shí)需要減小重疊角（進(jìn)氣門延時(shí)打開），此時(shí)燃燒會(huì)更充分更穩(wěn)定。因此孕育出可變氣門正時(shí)技術(shù)?？勺儦忾T升程：可以使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速提供不同的氣門升程，低轉(zhuǎn)速時(shí)使用較小的氣門升程，有利于缸內(nèi)氣流的合理混合，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的低速輸出扭矩；在高速時(shí)使用較大的升程，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，從而提高功率輸出。本田公司的i-VTEC是目前使用最廣泛的可變氣門升程系統(tǒng)（i-VTEC擁有連續(xù)可變氣門正時(shí)、分段可調(diào)氣門升程技術(shù)）。二、本田發(fā)動(dòng)機(jī)VTEC技術(shù)90年代初，本田公司推出了一種既可改變配氣定時(shí)，又能改變氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可變配氣定時(shí)——升程的控制機(jī)構(gòu)，稱為VTEC機(jī)構(gòu)。本田雅閣F22B1發(fā)動(dòng)機(jī)二、本田發(fā)動(dòng)機(jī)VTEC技術(shù)VTEC原理：在VTEC系統(tǒng)中，其進(jìn)氣凸輪軸上分別有三個(gè)凸輪面，分別頂動(dòng)搖臂軸上的三個(gè)搖臂，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于低轉(zhuǎn)速或者低負(fù)荷時(shí)，三個(gè)搖臂之間無任何連接，左邊和右邊的搖臂分別頂動(dòng)兩個(gè)進(jìn)氣門，使兩者具有不同的正時(shí)及升程，以形成擠氣作用效果。此時(shí)中間的高速搖臂不頂動(dòng)氣門，只是在搖臂軸上做無效的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速在不斷提高需要變換為高速模式時(shí)，電腦就發(fā)出一個(gè)信號(hào)打開VTEC電磁閥，使壓力機(jī)油進(jìn)入搖臂軸內(nèi)頂動(dòng)活塞，使三只搖臂連接成一體，并且由時(shí)間最長、升程最大的進(jìn)氣凸輪來驅(qū)動(dòng)氣門，使兩只氣門都按高速模式工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到氣門正時(shí)需要再次變換時(shí)，電腦再次發(fā)出信號(hào)，打開VTEC電磁閥壓力開頭，使壓力機(jī)油泄出，氣門再次回到低速工作模式（分段性的）。

二、本田發(fā)動(dòng)機(jī)VTEC技術(shù)VTEC技術(shù)仍有其不足！二、本田發(fā)動(dòng)機(jī)VTEC技術(shù)∵本田i-VTEC技術(shù)∵可變氣門正時(shí)系統(tǒng)。當(dāng)今高性能發(fā)動(dòng)機(jī)普遍配備該系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使得氣門開啟、關(guān)閉的時(shí)間隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率。

三、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i技術(shù)VVT（VariableValveTiming），即“可變氣門正時(shí)”。三、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i技術(shù)VVT-i（VariableValveTimingwithintelligence），即“智能可變氣門正時(shí)”。

該系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)控制進(jìn)氣凸輪軸（如佳美2.4、花冠等），通過調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角對(duì)配氣時(shí)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最佳的配氣正時(shí)，從而在所有速度范圍內(nèi)提高扭矩，并能大大改善燃油經(jīng)濟(jì)性，有效提高汽車的功率與性能，減少油耗和廢氣排放。三、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i技術(shù)∵VVT-i系統(tǒng)組成∵VVT-i原理：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由低速向高速轉(zhuǎn)換時(shí)，電子計(jì)算機(jī)（ECU）通過分析就自動(dòng)地將機(jī)油壓向進(jìn)氣凸輪軸驅(qū)動(dòng)齒輪內(nèi)的小渦輪，在壓力的作用下，小渦輪就相對(duì)于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸在60度的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進(jìn)氣門開啟的時(shí)刻，達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時(shí)的目的。VVT-i系統(tǒng)是通過調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角配氣正時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣的排放。VVT－i系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。三、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVT-i技術(shù)∵VVT-i控制器∵VVT-i控制過程螺旋槽式VVT－i控制器包括正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)的外齒輪、與進(jìn)氣凸輪軸剛性連接的內(nèi)齒輪，以及一個(gè)位于內(nèi)齒輪與外齒輪之間的可移動(dòng)活塞，活塞表面有螺旋形花鍵，活塞沿軸向移動(dòng)，會(huì)改變內(nèi)、外齒輪的相位，從而產(chǎn)生氣門配氣相位的連續(xù)改變。四、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)雙VVT-i技術(shù)∵雙VVT-i（DualVVT-i）發(fā)動(dòng)機(jī)基本構(gòu)成∵四、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)雙VVT-i技術(shù)∵雙VVT-i控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)∵五、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVTL技術(shù)∵VVTL結(jié)構(gòu)組成∵L-lift氣門升程五、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVTL技術(shù)∵VVTL工作過程∵低速時(shí)：低速凸輪帶動(dòng)兩個(gè)搖臂開閉氣門，高速凸輪空轉(zhuǎn)。高速時(shí)：高速凸輪帶動(dòng)兩個(gè)搖臂開閉氣門，低速凸輪空轉(zhuǎn)。五、豐田發(fā)動(dòng)機(jī)VVTL技術(shù)∵VVTL-i發(fā)動(dòng)機(jī)特性圖線∵豐田Celica1.8L五、可變進(jìn)氣歧管技術(shù)∵發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣特性∵低速時(shí)由于空氣流速慢，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到汽缸的氣體量少，若要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低速大扭矩輸出的需要，須減小進(jìn)氣管道直徑。高速時(shí)雖然空氣流速增加，但氣門打開時(shí)間變得極為短暫，若要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高速大功率輸出的需要，須增大進(jìn)氣管道直徑。

五、可變進(jìn)氣歧管技術(shù)進(jìn)氣管（行程/橫截面積可變）ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過改變翻板位置來改變進(jìn)氣行程轉(zhuǎn)速低于4000rpm以-長行程轉(zhuǎn)速高于4000rpm-短行程

五、可變進(jìn)氣歧管技術(shù)扭矩帶進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線扭矩功率固定式進(jìn)氣歧管的扭矩曲線固定式和可變式進(jìn)氣歧管發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩對(duì)比五、可變進(jìn)氣歧管技術(shù)固定式和可變式進(jìn)氣歧管發(fā)動(dòng)機(jī)功率對(duì)比功率

固定式進(jìn)氣歧管的功率曲線扭矩功率帶進(jìn)氣歧管轉(zhuǎn)換的功率曲線五、可變進(jìn)氣歧管技術(shù)可變式進(jìn)氣歧管六、大眾可變配氣相位技術(shù)六、大眾可變配氣相位技術(shù)進(jìn)氣門開、關(guān)時(shí)刻：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)混合氣隨活塞運(yùn)動(dòng)，空氣流速慢。進(jìn)氣門應(yīng)提前關(guān)閉，以避免混合氣回流進(jìn)氣管。發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，進(jìn)氣門應(yīng)提前關(guān)閉，進(jìn)氣凸輪軸相位應(yīng)提前調(diào)整。∵凸輪軸調(diào)整

∵六、可變配氣相位技術(shù)進(jìn)氣門開、關(guān)時(shí)刻：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，進(jìn)氣管內(nèi)氣流快，活塞在向上運(yùn)動(dòng)過程中，混合氣應(yīng)可繼續(xù)涌入氣缸，為增加混合氣量，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉。∵凸輪軸調(diào)整

∵六、可變配氣相位技術(shù)∵機(jī)構(gòu)組成

∵排氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸凸輪軸調(diào)節(jié)閥N205液壓缸排氣凸輪軸進(jìn)氣凸輪軸

凸輪軸調(diào)整器（與鏈條張緊器一體）六、可變配氣相位技術(shù)∵工作原理

∵功率調(diào)整調(diào)整功率時(shí)，鏈條下部短，上部長，進(jìn)氣門延遲關(guān)閉。進(jìn)氣管內(nèi)氣流速高，氣缸充氣量足。因此高轉(zhuǎn)