汽车新技术8可变配气相位ppt课件

1、汽油机可变配气相位.汽油机可变配气相位 其特性参数主要是三个:气门开启相位、气门开启继续角度(指气门坚持升起继续的曲轴转角)和气门升程。这三个特性参数对发动机的性能、油耗和排放有重要影响。通常将气门开启相位和气门开启继续角度统称为气门正时。随着发动机负荷和转角的改动，这三个特性参数(特别是进气门开启相位和开启继续角度)的最正确选择是根本不同的。 进气门开启相位提早，一方面为进气过程提供了较多的时间，特别有利于处理高转速时进气时间缺乏的问题;另一方面，气门叠开角增大，有更多的废气进入进气管，随后又同新颖充量一同前往气缸，呵斥了较高的内部排气再循环率，可降低油耗和NOX排放，但同时也导致启动困难、

2、怠速不稳定和低速任务粗暴。.进气门封锁相位推迟，一方面在高转速时有利于利用高速气流的惯性提高体积效率;另一方面在低转速时又会将曾经吸人气缸的新颖充量重又推回到进气管中。 气门升程增大，一方面在高负荷时有利于提高体积效率;另一方面在低负荷时又得不将节气门关得更小，呵斥更大的泵气损失和节流损失。 综上所述可见，出于不同的思索，对气门特性参数提出了不同要求。为了提高标定功率，要提早开启、推迟封锁进气门，并提高进气门升程;为了提高低速扭矩，要提早封锁进气门;为了改善启动性能并提高怠速稳定性，那么要推迟开启进气门，减小气门叠开。显然，进气门特性参数对发动机的影响比排气门特性参数更大，进气门封锁相位的影响

3、比开启相位大。. 由于环境维护和人类可继续开展的要求，低能耗和低污染已成为汽车发动机的开展目的。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定，在各种现代技术手段中，可变配气相位技术已成为新技术开展方向之一。(1)无凸轮轴可变配气相位机构(电磁控制) 该类机构没有凸轮轴，直接对气门进展控制。其优点是能对气门正时的一切要素进展控制，在各种工况下获取最正确气门正时;另外，还能封锁部分气缸的气门，实现可变排量。直接对气门控制是比较理想的情况，但该类控制机构支配时需求耗费较高的能量。如何降低能量耗费是这类机构必需处理的问题. . 每对气门在不同工况由凸轮轴上:滞止凸轮(0.65mm最大升

4、程)、中速凸轮(7.3mm升程)、高速凸轮(lOmm升程)分别控制;相应的凸轮推进的摇臂也有三个:主摇臂、中间摇臂、次摇臂;另外，还有两个转换柱塞协同转换驱动凸轮。低速时，如图1.93(a)所示，各个摇臂分别独立任务。主摇臂驱动主气门正常任务;次摇臂驱动次气门，最大升程为0.65mm，主要是产生最适当的涡流实现稀薄熄灭。 变换凸轮型线的可变配气相位机构1.凸轮轴;2.低速凸轮;3.高速凸轮;4.主摇臂;5.二中间摇臂;6.次摇臂;7.液压柱销A8.液压柱销B;9.止推销;10.空行程弹簧;11.排气门;12.进气门.可变式配气机构 随着发动机各缸采用多气门化，发动机的高速动力性有了很大的提高，

5、同时却带来了中小负荷经济性变差和低速扭矩的降低。为理处理此矛盾，近来高性能轿车发动机广泛采用了可变配气相位与气门升程电子控制(VTEC)机构，从而使从高速到低速整个运用范围性能得到提高.本田汽车采用一种可变配气相位与气门升程电子控制(VTEC)机构，来控制进气时间与进气量，从而使发动机产生不同的输出功率。 .气门定时和升程可变的可变进气系统VTEC)装有VTEC机构的发动机每个气缸和常规的高速发动机一样配置有两个进气门和两个排气门。它的两个进气门有主次之分，即主进气门和次进气门。每个进气门均由单独的凸轮经过摇臂来驱动。驱动主次进气门的凸轮分别叫主、次凸轮，主、次摇臂。中间摇臂，不与任何气门接触

6、，三摇臂并在一同，均可在摇臂轴上转。中间凸轮；升程最大.中间凸轮升程最大是按发动机双进双排气门任务最正确输出功率的要求而设计的；主凸轮升程小于中间凸轮，它是按发动机低速任务时单气门开闭要求设计的；次凸轮的升程最小，最高处只是略微高于基圆，其作用只是在发动机怠速运转时，经过次摇臂略微翻开次气门，以免燃油集聚在次进气门口。中间摇臂的一端和中间凸轮接触，另一端在低速时可自在活动。三个摇臂在接近气门一端均有一个油缸孔。油缸孔中都安顿有活塞。.由此可见，根据发动机转速、负荷、水温及车速信号，由ECM进展计算处置后将信号输出给电磁阀来控制油压，进而使不同配气定时和气门升程的凸轮任务。.VTFC不任务时，正

7、时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活塞和弹簧一同那么位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液力油道相通，液力油来自任务油泵，油道的开启由ECM经过VTEC电磁阀控制。. 在发动机低速运转时，ECM无指令，油道内无油压，活塞位于各自的油缸内，各摇臂均单独上下运动。于是主摇臂紧随主凸轮开闭主进气门，以供应低速运转时发动机所需混合气，次凸轮那么迫使次摇臂悄然起伏，悄然开闭次进气门，中间摇臂虽然随着中间凸轮大幅度运动，但是它对于任何气门不起作用。此时发动机处于单进双排任务形状，吸人的混合气不到高速时的一半。由于依然是一切气缸参与任务，所以运转非常平顺平

8、衡。. 发动机高速运转，ECM就会向VTEC电磁阀供电开启任务油道，任务油道中的压力油就推进活塞挪动，紧缩弹簧，这样主摇臂、申间摇臂和次摇臂就被主同步活塞、中间同步活塞和次同步活塞串联为一体，成为一个同步活动的组合摇臂。由于中间凸轮的升程大于另两个凸轮，而中间凸轮角度提早，故组合摇臂随中间摇臂一同受中间凸轮驱动，主、次气门都大幅度地同步开闭，因此配气相位发生变化，吸人的混合气量增多满足了发动机大负荷时的进气要求。.低速时，如下图，各个摇臂分别独立任务。主摇臂驱动主气门正常任务;次摇臂驱动次气门，最大升程为0.65mm，主要是产生最适当的涡流实现稀薄熄灭。 . 中速时如下图。电脑控制中速油路开启

9、，液压油驱动中速转换柱塞，使主、次摇臂结合在一同，中速凸轮开场起作用，驱动两个气门运转。 . 高速时，如下图，电脑控制翻开高速油路，液压油推进高速转换柱塞，主、次摇臂与中间摇臂结合在一同，由高速凸轮驱动。 当转速降低时，油路内油压降低，柱塞在回位弹簧的作用下推回，三根摇臂又依次分开。该机构使发动机根据本身转速和负荷自动改动气门的配气相位及气门升程，改动进气量。 低速时，VTEC-E开启一个气门实现稀燃;中速时，采用中速凸轮型线驱动两个进气门，确保中速扭矩;高速时，VTEC-E加大气门升程及延伸开启时间。使迸气量添加，以输出更大功率。.(3)改动凸轮轴相角的可变配气相位机构 该类机构利用凸轮轴调

10、相原理，凸轮型线是固定的而凸轮轴相对曲轴的转角是可变的。由于配气相位中影响发动机性能较大的是进气门封锁角和进排气重叠角，在多气门双顶置凸轮轴发动机上，单独控制进、排气凸轮轴，可以实现对这两个要素的控制，改善发动机性能。 虽然这类机构不能改动气门升程和继续期，但是它机构原理简单，可以坚持原发动机气门系不变，只用一套额外的机构来改动凸轮轴相角，对原机改动较小，便于采用，运用较广泛。 以日本NISSAN公司开发的一种液压机构为例，用在双顶置凸轮轴发动机上，改动进气凸轮轴相角，实现配气相位可变。 . 改动凸轮与气门之间衔接的可变配气相位机构 1.凸轮;2.挺柱;3.高压油腔;4.蓄压罐;5.电磁阀;6

11、.气门 电控液压挺柱式可变配气相位机构原理如下图，当电磁阀封锁时，凸轮推进第一挺柱，由于挺柱室内的液压油不能溢出，油压推进第二挺柱，使气门任务。 当电磁阀翻开，由于一部分液压油溢出到储油室，第二挺柱延缓推进气门，使气门晚开或早关，气门升程也可以减小，这种机构比较简单，它只需改动液力挺柱。当液压油溢出到储油室足够多，可以完全消除气门升程，实现可变排量。.广州本田思迪(CITY) 广州本田思迪(CITY) . 思迪(CITY)除了精心设计的外型外，还聚集了众多反映当今汽车开展程度的领先技术，从动力、操控、悬挂等方面实现了优良的综合性能，这也让思迪(CITY)成为一款真正代表着高科技的车型。驾驶思迪

12、(CITY)，在澎湃的动力与随心的操控中实现自在穿行都市的梦想。先进的5速自动变速器。思迪(CITY)是独一一款在同级车型中运用了在高级车上广泛配备的5速自动变速器(5AT)的车型。该款5AT专门为思迪(CITY)开发设计。与4AT相比，到达了更好的操控感和燃油经济性。同级车型中高程度的换挡平顺性。思迪(CITY)的5AT采用了高效、理想的直接控制系统，使变速时离合油压非常理想，有效地抑制了换挡冲击，实现了平顺、迅捷的变速，使驾驶更为顺畅，乘坐更为温馨。更宽的5挡速比范围及1-4挡低速比。5AT实现了较4AT范围更宽更合理的变速比，在一样高速状下，发动机转速更低，行驶更安静，燃油经济性更优。而

13、在一样低速形状下，5AT的低速比相对4AT行驶动力更为充沛，使行驶性能得到进一步提高。. 全速锁止实现了极佳的油耗。思迪(CITY)的5AT运用了带锁止离合器的液力变矩器。在锁止形状下，动力经过直接衔接的方式进展传送，减少动力的损失，提高燃油经济性。为了缩短构成锁止的时间，思迪(CITY)的5AT还采用盘状锁止弹簧辅助锁止，与规范锁止方式相比大大缩短了所用的时间，更进一步降低了油耗。同时，思迪(CITY)的5AT不仅可以在日常运用的速比范围(2-5速)内实现锁止，更可从1速开场就进展锁止，使燃油耗费降低了2%，真正满足人们的运用需求。极为紧凑的变速器构造。采用本田独创的变速器内部陈列构造，四、

14、五速共用齿轮，极大地减小了变速器体积，为实现整车的轻量化做出了奉献。强劲动力与超低油耗的调和一致。思迪(CITY)搭载了倍受赞誉的1.3L 及1.5L VTEC发动机，不仅让人体验到驾驶的畅快，更能满足对油耗和排放的高要求。1.3L i-DSI发动机具备由低速就开场的平顺扭矩曲线，扭矩充分，令驾驶者可以切身领会到充沛的行驶动力。与同级车相比，油耗格外出色，百公里最低油耗仅为5.0L(90km/h等速)。最大功率为60kW/5700rpm，最大扭矩那么到达119Nm/2800rpm。. 1.5L VTEC发动机承继了混合动力车型INSIGHT的低燃油技术，实现了与稀薄熄灭式发动机同等的燃油经济性

15、，百公里最低油耗仅为5.1L(90km/h等速)。VTEC发动机的进气气门可以分别控制正时时间和升降行程。在低转速时，一个进气气门悄然开启，由另一个气门吸入混合气体，在熄灭室内产生更强的涡流效应，提高了熄灭效率，改善熄灭稳定性；在高转速时，主副进气气门同时升降，将更多的混合气吸入气缸，实现高扭矩、高功率的性能。因此，VTEC发动机具备低转速时扭矩提升平稳，常用转速扭矩曲线平顺以及高转速时动力顺畅的特性，最大功率为79kW/5800rpm，最大扭矩为143Nm/4800rpm。发动机吸气温度的降低，与熄灭效率的提高关系亲密，同时也影响发动机功率、燃油经济性的提高。为了使发动机的优势得到更为充分的

16、发扬，思迪(CITY)不遗余力地对降低发动机吸气温度进展了研讨。同时改动散热器风扇外形和风扇旋转方向，将散热器热量向与进气口相反的方向进展引导，胜利实现了发动机吸气温度的降低，提高进气效率，充分发扬了发动机的强劲动力。.发动机增压技术 一、 所谓内燃机增压就是利用增压器将空气或可燃混合气进展预紧缩，再送人气缸的过程。增压后，每循环进人气缸的新颖充量密度增大，使实践充量添加，从而到达提高发动机功率和改善经济性的目的。 二、增压的根本类型分涡轮增压、机械增压、气波增压、复合增压四种，对应的增压器称涡轮增压器、机械增压器、气波增压器(略)。 汽油发动机不同于柴油发动机，它进入气缸的不是空气，而是汽油

17、与空气的混合气，压力过大容易爆燃。因此，安装涡轮增压器必需求防止爆燃，这里涉及两个相关问题，一个是高温控制，另一个是点火时间控制。.1、涡轮增压器： 由涡轮机和压气机构成。 将发动机发出的废气引入涡轮机，废气的能量推进涡轮机叶轮旋转，并带动与其同轴安装的压气机叶轮任务，新颖空气在压气机内增压后进入气缸。 涡轮增压的最大优点：是燃油经济性好油耗率可降低5%-10%;，可提高功率20%-50%， 并可大幅度降低有害气体的排放和噪声程度。缺陷：是低速时排气能量低，增压效果差，低速加速性能较差。1-排气口;2-涡轮机;3-压气机;4-进气口;5-进气管;6-排气管.2、机械增压器：由发动机曲轴1经齿轮

18、增速器5驱动图a，或由曲轴齿形传动带轮经齿形传动带9及电磁离合器6驱动。1-发动机曲轴;2-排气管;3-进气管;4-机械增压器;5齿轮增速器;6-电磁离合器;7-开关;8-蓄电池;9-齿形传动带. 机械增压能有效提高发动机功率，由于机械增压器与发动机直接机械联接，因此，其变工况的瞬态呼应性好，加速性好，尤其是低速时加速性好。但发动机驱动机械增压器要耗费输出功率，因此发动机的燃油经济性较差。1-发动机曲轴;2-排气管;3-进气管;4-机械增压器;5齿轮增速器;6-电磁离合器;7-开关;8-蓄电池;9-齿形传动带.三、复合增压系统1、串联式复合增压系统：空气先经过涡轮增压器提高压力后，进入中间冷却

19、器降温，再经机械增压器增压。这种增压方式主要用于高增压发动机上。2、并联式复合增压系统：由机械增压器和涡轮增压器同时向发动机供应增压后的空气。在低速范围内主要靠机械增压，而在高转速范围内主要靠涡轮增压。这种增压系统使发动机低转速转矩特性得到改善。T-涡轮;K-压气机.中冷器 涡轮增压器吸进的空气经紧缩温度增高了，在流动时与进气管壁摩擦还会进一步增高，这样不仅影响充气效率，还容易产生爆燃。因此要安装降低进气温度的设备，这就是中间冷却器它安装在压气机出口与进气管之间，对进入气缸的空气进展冷却。中间冷却器就象散热器，。据测试，性能良好的中间冷却器不但可以使发动机紧缩比能坚持一定值而不会产生爆燃，同时

20、降低温度也可提高进气压力，进一步提高发动机的有效功率。.涡轮增压一、涡轮增压系统涡轮增压系统分单涡轮增压系统和双涡轮增压系统。涡轮增压系统 除包括涡轮增压器之外，还包括进气旁通阀1、排气旁通阀9和排气旁通阀控制安装10等，如图示。1-进气旁通阀，2-节气门，3-进气管，4-空滤，5-空气流量计，6-压气机，7-涡轮机，8-三元催化器，9-排气旁通阀，10-排气旁通阀控制安装，11-排气管. 六缸电控汽油放射式汽油机常采用双涡轮增压系统，如图示。其中，不延续发火的1、2、3缸作为一组，4、5、6缸作为另一组，每组三个气缸的排气驱动一个涡轮增压器。 此系统除包括涡轮增压器9、进气旁通阀2、排气旁通

21、阀10及排气旁通阀控制安装11之外，还包括中冷器3、谐振室4和增压压力传感器5等。1-空气滤清器;2-进气旁通阀;3-中冷器;4-谐振室;5-压力传感器;6-进气管;7-喷油器;8-火花塞;9-涡轮增压器;10-排气旁通阀;11-排气旁通阀控制安装;12-排气管.二、涡轮增压器的构造及任务原理涡轮增压器由离心式压气机和径流式涡轮机及中间体三部分组成。增压器轴5经过两个浮动轴承9支承在中间体14内。中间体内有光滑和冷却轴承的油道，还有防止光滑油漏入压气机或涡轮机中的密封安装等。 离心式压气机由进气道6、压气机叶轮3、无叶片扩压管2及压气机涡壳1等组成。1-压气机;2-扩压管;3-压气机叶轮;4-

22、密封套;5-轴;6-进气道;7-推力轴承;8-挡油板;9-浮动轴承,10-叶轮;11-出气道;12-隔热板;13-涡壳14-中间体. 当压气机旋转时，空气经进气道进入压气机叶轮，并在离心离的作用下沿着压气机叶片1之间构成的流道，从叶轮中心流向叶轮的周边。空气从旋转的叶轮获得能量，使其流速、压力和温度均有较大的提高，然后进入叶片式扩压管3。扩压管为渐扩形流道，空气流过扩压管时减速增压，温度也有所提高。在扩压管中，空气所具有的大部分动能转变为压力能。.增压器轴承 车用发动机增压器轴承采用浮动轴承，实践是套在轴上的圆环，圆环与轴以及圆环与轴承座之间都有间隙，构成双层油膜，圆环浮在轴与轴承座之间。在增

23、压器任务时，圆环在轴与轴承座之间缓慢转动。 增压器任务时产生轴向推力，由设置在压气机一侧的推力轴承接受。.四、涡轮增压器的光滑与冷却 来自发动机光滑系统主油道的机油，经增压器中间体上的机油进口1进入增压器，光滑与冷却增压器轴与轴承，然后，机油经机油出口2前往发动机油底壳。在增压器轴上安装油封，假设损坏，将导致机油耗费剧增，发动机排气冒蓝烟。 汽油机涡轮增压器的热负荷大，因此必需在涡轮机一侧设置冷却水套，并用软水管与发动机的冷却系连通。进水口3和出水口4均在中间体上。 假设只靠机油和空气对涡轮增压器进展冷却，那么当发动机在大负荷或高转速任务之后，假设立刻停机，那么机油能够因轴承温度太高而熄灭。.

24、 涡轮增压器调理的目的是为了保证发动机在低速时具有较高的增压压力和较高的转矩;同时发动机在高速时增压压力又不致过高，防止发动机热负荷过高和涡轮增压器超速。涡轮增压器的调理涡轮增压器的调理可以经过旁通放气、变截面涡轮和变截面压气机实现。(1)排气旁通1)减少进人涡轮的排气及能量 涡轮增压发动机的离心式压气机，通常在1/4发动机额定转速以下的转速范围内，出口工质压力添加很小;高于该转速后，压力逐 上升，假设不控制，会超越发动机能接受的最高增压力。为此，涡轮增压器常采用排气旁通，使其压力控制在许用值以下。在一定条件下，采用较大涡轮及蜗壳，也可以使增压压力更低，但这是不经济的。.如图排气旁通增压系统，

25、旁通阀3与增压器2的涡轮并联地衔接在内燃机1的排气管上。1内燃机;2涡轮增压器;3旁通阀旁通阀的阀门固定在膜片上。膜片上部通大气，并受弹簧的作用，下部与压气机出口的增压空气相通。平常，弹簧将旁通阀的阀门压在阀座上，内燃机排气管来的废气不能经阀门旁通到涡轮出口的排气管内。. 增压压力对膜片的作用力超越弹簧预压紧力，旁通阀翻开，一部分废气不经涡轮做功而直接从涡轮出口排人大气中。涡轮做功减少，使压气机紧缩空气的功减少，工质的增压压力回落，从而实现了工质增压压力的自动调理。旁通掉的废气量最多可达30%-40%，仍可使空气增压压力不变。但这种调理只限于在全负荷时的增压压力调理。控制旁通阀开、关有两种方法

26、. 一种是用压气机出口的增压气体控制，该方法是用软管将压气机涡壳空腔与膜片作用器的空腔衔接起来，传送压气机出口处工质压力变化信号。当发动机在正常的稳定形状下任务，增压压力不高，旁通阀是封锁的a。当增压压力超越某一规定值时，旁通阀翻开，部分排气不进入涡轮，而由旁通管直接排人大气中b，因此涡轮转速不会上升，压气机出口压力也坚持在限定值以下。. 另一方法是用排气背压和压气机入口处构成的真空度结合控制(见以下图 (a)，当发动机在中等转速部分负荷任务时，排气背压经过钢管传送、作用在膜片作用器的膜片上，使旁通阀部分翻开(以下图 (b)，实现控制增压压力的目的。假设发动机在中速、高速大负荷工况任务，输入涡

27、轮的排气能量添加，使压气机转速及出口压力进一步上升，此时压气机入口处真空度增大,其与背压同时作用在膜片作用器上图 (c)，更多的排气旁通排人大气中，使增压压力坚持在一定范围内。 用已增压气压力或者用排气背压控制旁通阀开启完全取决于旁通阀上的弹簧刚度和作用在膜片上的反压。这种控制方式对内燃机转速，缸内压力或熄灭粗暴性并不敏感。因此最好采用较弱的弹簧以及电磁线圈控制旁通阀，如以下图所示。. 该系统主要由电控单元ECU、压力传感器、转速传感器(图中经过分配器提供转速变化信号)及敲缸传感器组成。输人信号经过处置后，ECU给电磁线圈发出指令，控制旁通阀开启或者封锁。 由于采用了ECU控制，在发生敲缸时，可以自动推迟点火提早角，而防止敲缸，因此采用这种控制系统的汽油机增压后，可以不降低紧缩比，并采用原先运用的汽油。. 限制进入压气机工质量的方法是将节气门经过杆件与工质直接进人气缸的旁通进气道中一阀门衔接在一同。当节气门开度很小，