第6節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位技術(shù)

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1、發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位技術(shù)參賽課件：****TableofContents概述1可變配氣相位的研究狀況2可變配氣相位的工作原理3一、概述發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)（VVT，VariableValveTiming）是針對(duì)在常規(guī)車用發(fā)動(dòng)機(jī)中，因氣門定時(shí)固定不變而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)某些重要性能在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)不能很好地滿足需要而提出的。VVT技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí)，較好地解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速，大負(fù)荷與小負(fù)荷動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的矛盾，同時(shí)在一定程度上改善了排放性能。二、可變配氣相位的研究狀況Benz公司的500

2、SL型車用V8發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可變氣門正時(shí)，使用凸輪軸兩點(diǎn)調(diào)相法來改變氣門正時(shí)。在進(jìn)氣門關(guān)閉角提前調(diào)整的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)4000r/min全負(fù)荷工況下，轉(zhuǎn)矩平均增加15~30Nm，提高了5%~8%，在進(jìn)氣門關(guān)閉角之后調(diào)整時(shí)，標(biāo)定功率增加15kW，提高了約7%。本田公司在1989年第一批裝用VTEC（VariableValveTimingandLiftElectronicControlSystem）的1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)，其最大輸出功率從原88kW增加到118kW，而且可以達(dá)到8000r/min的超高速。本田三段式VTE

3、C式發(fā)動(dòng)機(jī)，能在低、中、高3種不同的方式工作，這種三段式機(jī)構(gòu)使發(fā)動(dòng)機(jī)油耗在與VTEC-E相同的情況下，功率提高了40%，最大功率96kW（64kW/L）。二、可變配氣相位的研究狀況VVT機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品過程中經(jīng)歷了3個(gè)階段：進(jìn)氣凸輪軸兩級(jí)調(diào)相機(jī)構(gòu)，如奔馳的VVT機(jī)構(gòu)；變換凸輪形線機(jī)構(gòu)，如本田三段式VTEC機(jī)構(gòu)；全可變配氣相位機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣門正時(shí)和升程的綜合控制，最終將取代節(jié)氣門控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，如FEV電磁控制全可變氣門機(jī)構(gòu)，福特的EVC無(wú)凸輪軸電控液壓可變配氣相位機(jī)構(gòu)三、可變配氣相位的工作原理發(fā)動(dòng)

4、機(jī)的配氣相位機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣，并將燃燒后的廢氣排出，這一套動(dòng)作可以看做是人體吸氣和呼氣的過程。從工作原理上講，配氣相位機(jī)構(gòu)的主要功能是按照一定的時(shí)限來開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)、排氣門，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸換氣補(bǔ)給的整個(gè)過程。（一）氣門重疊角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響“氣門重疊角”來彌補(bǔ)進(jìn)氣不足和排氣不凈的缺憾。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時(shí)，要求的氣門重疊角度越大。但在低轉(zhuǎn)速工況下，過大的氣門重疊角則會(huì)使得廢氣過多的瀉入進(jìn)氣端，吸氣量反而會(huì)下降，氣缸內(nèi)氣流也會(huì)紊亂。所以為了解決這個(gè)問題，就要求配氣相位可以根

5、據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工況的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，高低轉(zhuǎn)速下都能獲得理想的進(jìn)、排氣效率，這就是可變氣門正時(shí)技術(shù)開發(fā)的初衷。（二）配氣相位機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門通常由凸輪軸帶動(dòng)，對(duì)于沒有可變氣門正時(shí)技術(shù)的普通發(fā)動(dòng)機(jī)而言，進(jìn)、排氣們開閉的時(shí)間都是固定的，但是這種固定不變的氣門正時(shí)卻很難顧及到發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速和工況時(shí)的需要。（三）VVT工作原理簡(jiǎn)述工作原理為：該系統(tǒng)由ECU協(xié)調(diào)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)各部位的傳感器實(shí)時(shí)向ECU報(bào)告運(yùn)轉(zhuǎn)情況。由于在ECU中儲(chǔ)存有氣門最佳正時(shí)參數(shù)，所以ECU會(huì)隨時(shí)對(duì)正時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，從而改變氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)

6、間，或提前、或滯后、或保持不變。簡(jiǎn)單的說，VVT系統(tǒng)就是通過在凸輪軸的傳動(dòng)端加裝一套液力機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)凸輪軸在一定范圍內(nèi)的角度調(diào)節(jié)，也就相當(dāng)于對(duì)氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)刻進(jìn)行了調(diào)整（1）本田i-vtec系統(tǒng)工作原理VTEC中的凸輪有三個(gè)。它們的線型不同；中間凸輪（高速凸輪）---它的升程最大；主凸輪（低速凸輪）次凸輪---最低的凸輪中間凸輪--是按發(fā)動(dòng)機(jī)雙進(jìn)雙排氣門工作最佳輸出功率的要求而設(shè)計(jì)的，主凸輪---是按發(fā)動(dòng)機(jī)低速工作時(shí)單氣門工作要求設(shè)計(jì)的，次凸輪---只是稍微高出基圓，是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行時(shí)，通過次搖臂

7、稍微打開次氣門，以免燃油集聚在進(jìn)次氣門口。與三個(gè)凸輪相對(duì)應(yīng)的是中間搖臂、主搖臂與次搖臂，兩個(gè)進(jìn)氣門分別安裝在主、次搖臂上。在三個(gè)揺臂內(nèi)有一個(gè)孔道，內(nèi)裝有正時(shí)活塞，A、B同步活塞和定位活塞，它們的位置受油壓控制。每個(gè)氣缸的兩個(gè)進(jìn)氣門上都安裝有可變配氣相位控制機(jī)構(gòu)。（1）本田i-vtec系統(tǒng)工作原理當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在中、低轉(zhuǎn)速時(shí)，三根搖臂處于分離狀態(tài)，普通凸輪推動(dòng)主搖臂和副搖臂來控制兩個(gè)進(jìn)氣門的開閉，氣門升量較小。此時(shí)雖然中間凸輪也推動(dòng)中間搖臂，但由于搖臂之間是分離的，所以兩邊的搖臂不受它控制，也不會(huì)影響氣門的開閉狀

8、態(tài)。（2）BMW的Valvetronic系統(tǒng)工作原理傳統(tǒng)的配氣相位機(jī)構(gòu)上增加了一根偏心軸，一個(gè)步進(jìn)電機(jī)和中間推桿等部件，該系統(tǒng)借由步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，再在一系列機(jī)械傳動(dòng)后很巧妙的改變了進(jìn)氣門升程的大小。當(dāng)凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪會(huì)驅(qū)動(dòng)中間推桿和搖臂來完成氣門的開啟和關(guān)閉。當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)會(huì)首先驅(qū)動(dòng)偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，然后中間推桿和搖臂會(huì)產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)，偏心軸旋轉(zhuǎn)的角度不同，最終凸輪軸通過中間推桿和搖臂頂動(dòng)氣門產(chǎn)生的升程也會(huì)不同。在電機(jī)的