汽车可变气门正时

发动机可变进气系统

惠金芹2013-11-8主要内容一、传统的发动机配气机构二、本田发动机VTEC技术三、丰田发动机VVT-i技术四、丰田发动机双VVT-i技术五、丰田发动机VVTL技术六、大众可变进气歧管技术七、大众可变配气相位技术一、发动机的配气机构∵配气机构的组成及工作原理∵曲轴气门凸轮轴曲轴正时齿轮凸轮轴正时齿轮一、发动机的配气机构∵传统配气机构性能分析∵一、发动机的配气机构∵传统配气机构性能分析∵一汽—大众1.6L2V75kwBFQ发动机发动机外特性曲线一、发动机的配气机构∵传统配气机构性能分析∵结论：1、无法兼顾发动机在低转速和高转速的进气要求。2、无法满足发动机在转速大幅度变化时对动力性的需求。3、导致油耗增大，排放标准降低。发动机可变气门正时：简称VVT（VariableValveTiming）；随着发动机转速的提高，短促的进排气时间往往会引起发动机进气不足，排气不净等现象，因此可变气门正时系统出现，它就是根据轿车的运行状况，随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间（气门升程就像气门开启的角度，气门正时就像气门开启的时间，进气歧管就像各个闸道的栏杆）。发动机进排气过程中，会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，在配气相位上称为“重叠阶段或气门重叠角”。在高转速下，为了达到更好的进气量，提高发动机的功率，就要求气门重叠角更大（进气门提前打开、或者排气门晚关）；但在低转速或者怠工时，过大的重叠角则会导致废气过多的进入进气歧管，使缸内气流混乱，从而导致低速扭矩较低，因此低速时需要减小重叠角（进气门延时打开），此时燃烧会更充分更稳定。因此孕育出可变气门正时技术。可变气门升程：可以使发动机在不同的转速提供不同的气门升程，低转速时使用较小的气门升程，有利于缸内气流的合理混合，增加发动机的低速输出扭矩；在高速时使用较大的升程，可以提高发动机的进气量，从而提高功率输出。本田公司的i-VTEC是目前使用最广泛的可变气门升程系统（i-VTEC拥有连续可变气门正时、分段可调气门升程技术）。二、本田发动机VTEC技术90年代初，本田公司推出了一种既可改变配气定时，又能改变气门运动规律的可变配气定时——升程的控制机构，称为VTEC机构。本田雅阁F22B1发动机二、本田发动机VTEC技术VTEC原理：在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，并且由时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式（分段性的）。

二、本田发动机VTEC技术VTEC技术仍有其不足！二、本田发动机VTEC技术∵本田i-VTEC技术∵可变气门正时系统。当今高性能发动机普遍配备该系统。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。

三、丰田发动机VVT-i技术VVT（VariableValveTiming），即“可变气门正时”。三、丰田发动机VVT-i技术VVT-i（VariableValveTimingwithintelligence），即“智能可变气门正时”。

该系统的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴（如佳美2.4、花冠等），通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩，并能大大改善燃油经济性，有效提高汽车的功率与性能，减少油耗和废气排放。三、丰田发动机VVT-i技术∵VVT-i系统组成∵VVT-i原理：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机（ECU）通过分析就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。VVT-i系统是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。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。三、丰田发动机VVT-i技术∵VVT-i控制器∵VVT-i控制过程螺旋槽式VVT－i控制器包括正时皮带驱动的外齿轮、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。四、丰田发动机双VVT-i技术∵双VVT-i（DualVVT-i）发动机基本构成∵四、丰田发动机双VVT-i技术∵双VVT-i控制器内部结构∵五、丰田发动机VVTL技术∵VVTL结构组成∵L-lift气门升程五、丰田发动机VVTL技术∵VVTL工作过程∵低速时：低速凸轮带动两个摇臂开闭气门，高速凸轮空转。高速时：高速凸轮带动两个摇臂开闭气门，低速凸轮空转。五、丰田发动机VVTL技术∵VVTL-i发动机特性图线∵丰田Celica1.8L五、可变进气歧管技术∵发动机进气特性∵低速时由于空气流速慢，单位时间内进入到汽缸的气体量少，若要满足发动机低速大扭矩输出的需要，须减小进气管道直径。高速时虽然空气流速增加，但气门打开时间变得极为短暂，若要满足发动机高速大功率输出的需要，须增大进气管道直径。

五、可变进气歧管技术进气管（行程/横截面积可变）ECU根据发动机转速信号，通过改变翻板位置来改变进气行程转速低于4000rpm以-长行程转速高于4000rpm-短行程

五、可变进气歧管技术扭矩带进气歧管转换的发动机扭矩曲线扭矩功率固定式进气歧管的扭矩曲线固定式和可变式进气歧管发动机扭矩对比五、可变进气歧管技术固定式和可变式进气歧管发动机功率对比功率

固定式进气歧管的功率曲线扭矩功率带进气歧管转换的功率曲线五、可变进气歧管技术可变式进气歧管六、大众可变配气相位技术六、大众可变配气相位技术进气门开、关时刻：发动机转速低时，进气管内混合气随活塞运动，空气流速慢。进气门应提前关闭，以避免混合气回流进气管。发动机低速时，进气门应提前关闭，进气凸轮轴相位应提前调整。∵凸轮轴调整

∵六、可变配气相位技术进气门开、关时刻：发动机转速高时，进气管内气流快，活塞在向上运动过程中，混合气应可继续涌入气缸，为增加混合气量，进气门延迟关闭。∵凸轮轴调整

∵六、可变配气相位技术∵机构组成

∵排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调节阀N205液压缸排气凸轮轴进气凸轮轴

凸轮轴调整器（与链条张紧器一体）六、可变配气相位技术∵工作原理

∵功率调整调整功率时，链条下部短，上部长，进气门延迟关闭。进气管内气流速高，气缸充气量足。因此高转