四種形式的可變配氣機構.ppt

可變配氣相位機構,本田乘用車的VTEC控制機構,VTEC機構在本田乘用車思域、里程、CR-V、奧德賽、雅閣F22B1和D16Z6發(fā)動機上使用。VTEC是英文縮寫，其全稱為：Variable Valve & Valve Lift Electronic Control 。意思是：可變氣門正時與升程電子控制。 人們夢想能實現(xiàn)高速區(qū)和低速區(qū)相位值能自動轉換，本田發(fā)動機率先成功地設置了這種機構，使汽車的動力性、經(jīng)濟性、凈化性得到大幅度的提高。,一、概述,發(fā)動機配氣相位角的大小因車而異，總的目的是：利用氣流的慣性和壓差，使進氣充分、排氣徹底，提高動力性和經(jīng)濟性。,可變配氣相位改變了配氣相位固定不變的狀態(tài)，在發(fā)動機運轉工況范圍內提供最佳的配氣正時，提高了充氣系數(shù)，較好地解決了高轉速與低轉速、大負荷與小負荷下動力性與經(jīng)濟性的矛盾，在一定程度上改善了廢氣排放、怠速穩(wěn)定性和低速平穩(wěn)性，降低了怠速轉速。,同一臺發(fā)動機轉速不同時，應有不同的配氣相位角，轉速越高，提前角和遲后角也應隨之加大。這是因為固定相位角，只能對一種轉速有利，滿足了低轉速的要求，就滿足不了高轉速的要求。 過大的配氣相位角，將使發(fā)動機的低速性能變壞。這是因為：低速時，混合氣流動速度慢，燃燒速度也較慢，進氣提前角過大時，有可能將混合氣擠出缸外，造成回火和怠速不穩(wěn)。 反之，過小的配氣相位角，將使高速性能變壞。這是因為：高速時，混合氣流動速度快，燃燒速度加快，慣性能量也加大，進排氣門應加大早開晚關的角度，才能保證充分利用慣性能量，防止氣流滯留缸外，使進氣充分、排氣徹底。,在配氣相位的4個角度中，進氣遲后角，在不同的轉速時，對發(fā)動機性能的好壞影響最大。,試驗證明：兩種進氣遲后角的充氣效率（v）和功率（Ne）變化規(guī)律是：（1）升高遲后。（2）高速時越過23002500r/min后，晚關60的v和Ne，明顯優(yōu)于40o的相位角。（3）有一個轉折點，這就是可變配氣相位的控制點（VTEC起作用的始點）。,為此，四氣門配氣機構“雙功能可變相位控制機構VTEC” 就應運而生。 所謂“雙功能”是指有高、低速兩種凸輪，相位角不同，升程也不同。,VTEC機構出現(xiàn)，保證了發(fā)動機在整個轉速范圍內，獲得最佳的進氣渦流和充氣效率（V），使動力性、經(jīng)濟性、凈化性和怠速平穩(wěn)性有明顯的提高。如本田1.6L發(fā)動機，裝用VTEC機構后，其最大功率從88kw增大到118kw，最高轉速達8000r/min。,二、VTEC機構的組成1兩個排氣門由單獨的凸輪和搖臂驅動；兩個進氣門由單獨的不同升程和相位的凸輪和搖臂驅動，主次搖臂之間裝有中間搖臂，它不與任何氣門直接接觸，三者依靠專門的柱塞聯(lián)動，利用主油道油壓控制。如圖：,中間凸輪升程最大，它是按發(fā)動機“雙進雙排”、高轉速、大功率的工作狀態(tài)設計的。主凸輪的升程小于中間凸輪，它是按“單進雙排”、低轉速工作狀態(tài)設計的。次凸輪升程最小，最高處只是稍微高于基圓，其作用是在低轉速時微開，防止噴出的燃油不能進缸。,3個搖臂靠近氣門一側制有柱塞孔，孔中有靠油壓控制滑動柱塞，以便鎖止聯(lián)動?？刂朴蛪河蒃CM的電磁閥控制，其線圈的電阻值為1430，投入工作時，油壓為250kPa以上，使柱塞移動鎖止搖臂。,VTEC機構投入工作時，在油壓作用下，壓力開關斷開，給ECM一個反饋信號，確認凸輪已轉換工作。如油壓低于標準值49kPa時，壓力開關閉合，5v搭鐵電壓信號即報警。6.在大負荷、低轉速工況工作時，如 VTEC機構不及時投入工作，充氣效率和進氣渦流速度降低，會發(fā)生輕微爆燃（如爬坡時）。,三、VTEC機構的工作原理,1.低速運轉時ECM無工作指令，油道內無控制油壓，各搖臂獨自擺動。主搖臂隨主凸輪開閉主進氣門，供給低速渦流混合氣；次凸輪推動次搖臂微開次進氣門，提供燃油；中間搖臂隨中間凸輪大幅度地空轉擺動。為了減少噪聲，中間搖臂一端設有支撐彈簧，處于“單進雙排”的工作狀態(tài)。,2. 高速運轉時當信號達到規(guī)定值時，ECM指令VTEC電磁閥開啟液壓油道，油壓推動3個柱塞移動，3個搖臂栓為一體。由于中間凸輪的升程大于另外兩個凸輪，且凸輪的相位角也大，主次進氣門即大幅度地同步開閉。此時，處于“雙進雙排”工作狀態(tài)，功率明顯加大。,3汽車在靜止狀態(tài)空轉時，VTEC機構不投入工作。動態(tài)投入工作時，車速有明顯提高。4VTEC機構技術狀態(tài)的好壞，除電控部件外，對機油品質、潤滑系統(tǒng)相關部件和大小瓦的配合間隙要求嚴格（0.020.04mm），必須使用本田機油，完成潤滑和鎖止控制。,5本田系列配氣機構，氣門間隙調整必須在冷態(tài)下進行，即缸蓋溫度低于38時。因其配氣相位角較大，只能是逐缸調整。進氣門間隙為0.260.02；排氣門間隙0.300.02mm。氣門輕微噪聲是“本田特色”。,豐田車系,智能可變氣門正時系統(tǒng)(VVTi系統(tǒng)),VVTi（Variable Valve Timing intelligent）智能可變氣門正時系統(tǒng)，用來控制進氣凸輪軸在40角范圍內，自動保持最佳的氣門正時，以適應發(fā)動機工作狀況的需要，實現(xiàn)了在所有速度范圍內，使配氣相位智能化的變化（保持、提前、遲后）。從而，提高了發(fā)動機的扭矩和燃油經(jīng)濟性及凈化性。,這種結構只是改變進氣門開、關時間的早晚，配氣相位角值不變（時間平移即早開、早關；晚開、晚關），不改變進氣門升程的大?。ù藶椴蛔阒帲?。該機構的相位角調節(jié)范圍寬，工作可靠，功率可提高10%20%，油耗可降低3%5%。這種結構在其他車系也廣泛使用，如新款的本田車系等。,二、結構：配氣相位調節(jié)機構VVTi，由外殼、四齒轉子、鎖銷、控制油道、電磁控制閥組成。1、 配氣相位調節(jié)機構VVTi ，安裝在進氣凸輪軸的前端，隨正時鏈輪同步轉動。在轉動中能利用潤滑系統(tǒng)的油壓，自動調節(jié)凸輪軸與正時鏈輪的相對角度位置。,2、調節(jié)機構的外殼與正時鏈輪固接，轉子與進氣凸輪軸固接，轉子中有一液壓鎖銷，可使其連接齒輪同步傳動，或用油壓解脫，以調節(jié)進氣門早開晚關角度的大小。,3、四齒式轉子與外殼的隔墻，形成八個控制油腔，四個油腔充油，四個油腔泄油，轉子在液壓油道的轉換作用下，可正反向轉動，可使進氣凸輪軸與正時鏈輪相對轉動，自動調節(jié)進氣門早開晚關角度的大小。,4、電磁控制閥受電腦ECU的控制，實現(xiàn)配氣相位的調節(jié)。ECU根據(jù)節(jié)氣門開度信號TPS、轉速信號SP、空氣流量信號AFS、水溫信號CTS，計算出最佳配氣正時角度而發(fā)令控制，并根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號和曲軸位置傳感器信號，檢測實際的氣門正時，能進行反饋控制，以獲得預定的氣門正時。,ECU是用不同的電流值，調節(jié)滑閥的位置，隨發(fā)動機工況的變化，有“保持”、“提前”、“遲后”等狀態(tài)。例如：“提前狀態(tài)”時，控制油道使油腔1、3、5、7充油；油腔2、4、6、8泄油，轉子和進氣凸輪軸右旋轉動一定角度，進氣門即早開啟。又如：“遲后狀態(tài)”時，控制油道轉換，油腔充油和泄油則按相反順序工作。,三、工作原理： 1、怠速工況轉速較低，混合氣流速慢，進氣提前角應較小，使進氣重疊角減小，以防止發(fā)動機回火。為此，電磁閥的控制電流較小，磁吸力較小，使滑閥應處于“保持狀態(tài)”，油道內無油壓，鎖銷處于鎖止狀態(tài)，進氣門不提前開啟，保證怠速平穩(wěn)運轉。,2、中等負荷工況轉速較高，混合氣流速加快，慣性能量較大，進氣門應早開，加大重疊角，可使廢氣排出量加大，提高容積效率?；y應處于“提前狀態(tài)”，以加大發(fā)動機的扭矩值。為此，電磁閥的電流隨之加大，滑閥在較大的磁吸力作用下，可左移到極限位置，出油孔和回油孔隨動開啟。使轉子右旋轉，進氣門開啟程度隨之加大，最大可達40 曲軸轉角。,3、大負荷工況轉速相對降低，混合氣流速變慢，應使進氣門早開程度減小，以防止發(fā)動機回火，用加大晚關程度來加大扭矩值。為此，電磁閥不通電，不產生磁吸力，滑閥在其彈簧的作用下，被推到右端極限位置。其出油道和回油道反向轉換，轉子反向左轉，進氣門早開程度減小，滑閥應處于“遲后狀態(tài)”，保證了發(fā)動機扭矩的增大。,4、VVT-i機構工作狀態(tài)的好壞，對潤滑系統(tǒng)油壓的高低的依賴性較大，潤滑油質和油壓應保持正常。,大眾車系可變氣門正時機構,一、概述： 發(fā)動機“可變氣門正時技術”（Variable Valve Timing），在大眾車系廣泛使用，如：寶來、奧迪、帕薩特 等。配氣相位角的大小，因車而異，總的目的是：利用氣流的慣性和壓差，使進氣充分和排氣徹底，提高動力性和經(jīng)濟性。通常是以常用轉速下的配氣相位角為據(jù)，它只能對這一轉速有利。,二、大眾車系的可變氣門正時機構：結構：正時鏈條、鏈輪及可變相位調節(jié)器和電磁控制閥組成。其調節(jié)原理如下：,大眾車系的可變氣門正時機構的工作原理？,1、驅動端（固定端）是排氣凸輪軸，在正時皮帶的驅動下順時針轉動，不可能逆轉，相對進氣凸輪軸而言為“固定端”。它拉動進氣凸輪軸也順時針旋轉，驅動進氣門開閉。,2、自由端（浮動端）為進氣凸輪 軸，它不僅在排氣凸輪軸的鏈條拉動下順時針旋轉，也可在可變配氣正時調節(jié)器上下伸長時，轉動一個角（拉、壓合力）。,3、如（A）圖：調節(jié)器弧形滑板下降，鏈條下降，拉動進氣凸輪軸順時針轉動一個角。進氣門即早開、早關，使重疊角加大，排氣效果改善，提高容積效率，為低轉速、大扭矩工作叚。,4、如（B）圖：調節(jié)器弧形滑板上升，鏈條上升，拉動進氣凸輪軸逆時針轉動一個角，進氣門即晚開、晚關，充分利用流體慣性，提高充氣效率，為高轉速、大功率工作段。,5、曲軸相位角的調節(jié)范圍為2030，只是早開、晚關的時間變了，配氣相位角不變（時間平移），氣門升程不變，但進、排氣重疊角變了（它的大小影響廢氣排出量和回火）。,6、調節(jié)開始點多為1300r/min， 低速時：氣流慣性小，進氣門早開、早關，為大扭矩區(qū)域，適于一般行駛工況；高速時：氣流慣性大，進氣門晚開、晚關，為大功率區(qū)叚，適于高速行駛工況。,7、電腦ECU根據(jù)發(fā)動機轉速信號轉速信號SP，通過電磁控制閥上的滑閥，使?jié)櫥到y(tǒng)的主油道油壓，驅動調節(jié)器中的控制活塞動作，使弧形滑板分別上升或下降，進氣凸輪軸即轉動一個角，改變了氣門的開閉時間。,8、V6發(fā)動機可變氣門正時機構分左右兩排，一個正時皮帶驅動左右兩排的排氣凸輪軸，左右兩側調節(jié)器一前一后的安裝，其液壓操縱的方向相反，但原理相同。即：左側弧形滑板向上運動時，右側弧形滑板向下運動，左右兩排的進氣凸輪軸都同向轉過一個角。,三、可變相位調節(jié)器和電磁控制閥的構造和工作原理：（一）構造它是在液壓緊鏈器的基礎上，加裝了用ECU控制的電磁閥，形成了一個“配氣相位調節(jié)總成”部件。,只能對進氣凸輪軸進行調 整。排氣凸輪軸被曲軸正 時齒帶驅動，不能調整。 進氣凸輪軸通過正時鏈條 被排氣凸輪軸驅動。 凸輪軸調整是通過電控液 壓活塞將油壓作用于鏈條 張緊器來完成的。凸輪軸 調整機構的工作油路與氣 缸蓋上的油道相通。,1、緊鏈器上下弧形滑板，利用其筒孔套裝在一起，各有其彈簧上下張開，使鏈條有一定的預緊度。發(fā)動機工作后，潤滑系主油道的油壓又通過單向閥進入筒內，推動上下滑板產生張緊力，保證鏈條機構可靠地工作。,2、下弧形滑板筒上有控制活塞，在液壓作用下能上下移動，可分別對正時鏈條產生推力，能改變進氣凸輪軸相對于排氣凸輪軸的角度值，產生“提前”或“遲后”調節(jié)力。,3、電磁控制閥線圈的電阻值為1018，控制滑閥軸向移動，滑閥上有四道隔墻，使控制油道轉換，產生“提前”或“遲后”調節(jié)?；y的中間隔墻上有一溝槽，使滑閥微量的軸移，即產生“封閉”或“溝通”作用。,4、主油道進油口處有節(jié)流球，可使控制油壓柔和的變化。回油道孔在滑閥末端隔墻內，保證B油道在不“提前”時泄油；“提前”時又封閉回油道。,（二）工作原理：1、當發(fā)動機轉速低于1300r/min時電磁控制閥不通電，滑閥使A油道與主油道相通，控制油壓即作用在控制活塞的下方，推動控制活塞向上運動，使上部鏈條變長，進氣凸輪軸即反向轉動一定角度，進氣門早開角度變小，進、排氣門的重疊角變小，防止發(fā)動機回火，低速運轉平穩(wěn)。,2、當發(fā)動機轉速高于1300r/min時 電磁控制閥通電，磁吸力使滑閥右移，溝通B油道和主油道，控制油壓即作用在控制活塞的上方，推動控制活塞向下運動，使下部鏈條變長，進氣凸輪軸即正向轉動一定角度，進氣門早開角度變大，進、排氣門的重疊角變大，廢氣排出率加大，提高了容積效率和扭矩值。,3、當發(fā)動機轉速高于3600r/min時電磁控制閥又斷電，調節(jié)工作結束，進氣門又回到不提前的位置，晚開和晚關角度加大，可利用氣體的慣性能量，提高功率值。,電子控制的氣門機構（E-Valve）,傳統(tǒng)的控制進氣管上的節(jié)氣門開度進氣方式，因節(jié)氣門的阻礙，進氣能量損失大，充氣效率低。為此，寶馬公司和日產公司研發(fā)了電控氣門機構（E-Valve），實現(xiàn)了強勁、高壓、高頻、量化控制（100v），它是配氣機構的重大革命。,一、電控氣門機構的優(yōu)點： 1、它直接改變氣門的升程和開閉時間，可以控制吸入的進氣量，進氣損失小，能節(jié)省燃油10以上，使加速反應快。2、去消了節(jié)氣門、正時齒輪、凸輪軸、正時皮帶等機構，簡化了機體結構和重量，降低了故障率。,3、用電腦單獨控制各氣缸的氣門開閉，可以實現(xiàn)發(fā)動機排量的變化。如汽車阻力小時或市內行車，可關閉部分氣缸，進一步節(jié)油。4、起動時可保留一個氣缸氣門正常開閉，其他氣缸的氣門同時開啟，為非真空壓力狀態(tài)，使單氣缸快速運轉，快速著火運轉。,二、工作原理：它是利用電腦ECU，根據(jù)各種傳感器信號，用占空比的方式控制氣門開閉時間，并能改變控制電流，調節(jié)磁吸力的大小，控制氣門的升程。,1、當節(jié)氣門開啟電磁線圈通電時磁吸力將氣門桿為一體的吸盤吸下，氣門開啟。,2、當節(jié)氣門關閉電磁線圈通電時 磁吸力將氣門桿為一體的吸盤吸起，氣門關閉。,3、高速時，氣門提前開啟，開度較大，且開啟時間較長，以增大功率。4、低速時，氣門推遲開啟，開度較小，且開啟時間較短，有利于燃燒完全，省油、污染小。,5、氣門的升程高度，最小為0.25mm；最大為9.7mm，相差40倍，從最小到最大反應時間為0.3s。,END！,本田車系的VTEC控制機構與豐田車系、大眾車系發(fā)動機“可變氣門正時技術”原理上的不同點？,