四種形式的可變配氣機構(gòu)2.ppt

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1、可變配氣相位機構(gòu),本田乘用車的VTEC控制機構(gòu),,VTEC機構(gòu)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(zhuǎn)換，本田發(fā)動機率先成功地設(shè)置了這種機構(gòu)，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

2、態(tài)，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)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(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速。,同一臺發(fā)動機轉(zhuǎn)速不同時，應(yīng)有不同的配氣相位角，轉(zhuǎn)速越高，提前角和遲后角也應(yīng)隨之加大。這是因為固定相位角，只能對一種轉(zhuǎn)速有利，滿足了低轉(zhuǎn)速的要求，就滿足不了高轉(zhuǎn)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

3、動速度快，燃燒速度加快，慣性能量也加大，進排氣門應(yīng)加大早開晚關(guān)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(zhuǎn)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(guān)60的v和Ne，明顯優(yōu)于40o的相位角。（3）有一個轉(zhuǎn)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(gòu)“雙功能可變相位控制機構(gòu)VTEC” 就應(yīng)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。,

4、VTEC機構(gòu)出現(xiàn)，保證了發(fā)動機在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，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(gòu)后，其最大功率從88kw增大到118kw，最高轉(zhuǎn)速達8000r/min。,二、VTEC機構(gòu)的組成1兩個排氣門由單獨的凸輪和搖臂驅(qū)動；兩個進氣門由單獨的不同升程和相位的凸輪和搖臂驅(qū)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(zhuǎn)速、大功率的工作狀態(tài)設(shè)計的。主凸輪的升程小于中間凸輪，它是按“單進雙排”、低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)設(shè)計的。

5、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(zhuǎn)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(cè)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(gòu)投入工作時，在油壓作用下，壓力開關(guān)斷開，給ECM一個反饋信號，確認凸輪已轉(zhuǎn)換工作。如油壓低于標準值49kPa時，壓力開關(guān)閉合，5v搭鐵電壓信號即報警。6.在大負荷、低轉(zhuǎn)速工況工作時，如 VTEC機構(gòu)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(gòu)的工作原理,1.低速運轉(zhuǎn)

6、時ECM無工作指令，油道內(nèi)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(zhuǎn)擺動。為了減少噪聲，中間搖臂一端設(shè)有支撐彈簧，處于“單進雙排”的工作狀態(tài)。,2. 高速運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)時，VTEC機構(gòu)不投入工作。動態(tài)投入工作時，車速有明顯提高。4VTEC機構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的

7、好壞，除電控部件外，對機油品質(zhì)、潤滑系統(tǒng)相關(guān)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(gòu)，氣門間隙調(diào)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(diào)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(nèi)，自動保持最佳的氣門正時，以適應(yīng)發(fā)動機工作狀況的需要，實現(xiàn)了在所有速度范圍

8、內(nèi)，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(jié)構(gòu)只是改變進氣門開、關(guān)時間的早晚，配氣相位角值不變（時間平移即早開、早關(guān)；晚開、晚關(guān)），不改變進氣門升程的大?。ù藶椴蛔阒帲?。該機構(gòu)的相位角調(diào)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(jié)構(gòu)在其他車系也廣泛使用，如新款的本田車系等。,,,二、結(jié)構(gòu)：配氣相位調(diào)節(jié)機構(gòu)VVTi，由外殼、四齒轉(zhuǎn)子、鎖銷、控制油道、電磁控制閥組成。1、 配氣相位調(diào)節(jié)機構(gòu)VVTi ，安裝在進氣凸輪軸的前端，隨正時鏈輪同步轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動中能利用潤滑系統(tǒng)的油壓，自動調(diào)節(jié)凸輪軸與正時鏈輪的相對角度位置。

9、,2、調(diào)節(jié)機構(gòu)的外殼與正時鏈輪固接，轉(zhuǎn)子與進氣凸輪軸固接，轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)進氣門早開晚關(guān)角度的大小。,3、四齒式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子在液壓油道的轉(zhuǎn)換作用下，可正反向轉(zhuǎn)動，可使進氣凸輪軸與正時鏈輪相對轉(zhuǎn)動，自動調(diào)節(jié)進氣門早開晚關(guān)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(diào)節(jié)。ECU根據(jù)節(jié)氣門開度信號TPS、轉(zhuǎn)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(yù)定

10、的氣門正時。,,,ECU是用不同的電流值，調(diào)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(zhuǎn)子和進氣凸輪軸右旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速較低，混合氣流速慢，進氣提前角應(yīng)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(yīng)處于“保持狀態(tài)”，油道內(nèi)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(zhuǎn)。,2、中等負荷工況轉(zhuǎn)速較高，混合氣流速加快，

11、慣性能量較大，進氣門應(yīng)早開，加大重疊角，可使廢氣排出量加大，提高容積效率?；y應(yīng)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(zhuǎn)子右旋轉(zhuǎn)，進氣門開啟程度隨之加大，最大可達40 曲軸轉(zhuǎn)角。,3、大負荷工況轉(zhuǎn)速相對降低，混合氣流速變慢，應(yīng)使進氣門早開程度減小，以防止發(fā)動機回火，用加大晚關(guān)程度來加大扭矩值。為此，電磁閥不通電，不產(chǎn)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(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)子反向左轉(zhuǎn)，進氣門早開程度減小，滑閥應(yīng)處于“遲后狀態(tài)”，保證了發(fā)動機扭矩的增大。,4、VVT-i機構(gòu)工

12、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(zhì)和油壓應(yīng)保持正常。,,,大眾車系可變氣門正時機構(gòu),一、概述： 發(fā)動機“可變氣門正時技術(shù)”（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(zhuǎn)速下的配氣相位角為據(jù)，它只能對這一轉(zhuǎn)速有利。,二、大眾車系的可變氣門正時機構(gòu)：結(jié)構(gòu)：正時鏈條、鏈輪及可變相位調(diào)節(jié)器和電磁控制閥組成。其調(diào)節(jié)原理如下：,大眾車系的可變氣門正時機構(gòu)的工作原理？,1、驅(qū)動端（固定端）是排氣凸輪軸，在正時皮帶的驅(qū)動下

13、順時針轉(zhuǎn)動，不可能逆轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，驅(qū)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(zhuǎn)，也可在可變配氣正時調(diào)節(jié)器上下伸長時，轉(zhuǎn)動一個角（拉、壓合力）。,3、如（A）圖：調(diào)節(jié)器弧形滑板下降，鏈條下降，拉動進氣凸輪軸順時針轉(zhuǎn)動一個角。進氣門即早開、早關(guān)，使重疊角加大，排氣效果改善，提高容積效率，為低轉(zhuǎn)速、大扭矩工作叚。,4、如（B）圖：調(diào)節(jié)器弧形滑板上升，鏈條上升，拉動進氣凸輪軸逆時針轉(zhuǎn)動一個角，進氣門即晚開、晚關(guān)，充分利用流體慣性，提高充氣效率，為高轉(zhuǎn)速、大功率工作段。,5、曲軸相位角的調(diào)節(jié)范圍為203

14、0，只是早開、晚關(guān)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(diào)節(jié)開始點多為1300r/min， 低速時：氣流慣性小，進氣門早開、早關(guān)，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(guān)，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(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)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(qū)動調(diào)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(zhuǎn)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(gòu)分左右兩排，一個正時皮帶驅(qū)動左右兩排的排氣凸輪軸，左右兩側(cè)調(diào)節(jié)器

15、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(cè)弧形滑板向上運動時，右側(cè)弧形滑板向下運動，左右兩排的進氣凸輪軸都同向轉(zhuǎn)過一個角。,三、可變相位調(diào)節(jié)器和電磁控制閥的構(gòu)造和工作原理：（一）構(gòu)造它是在液壓緊鏈器的基礎(chǔ)上，加裝了用ECU控制的電磁閥，形成了一個“配氣相位調(diào)節(jié)總成”部件。,,,只能對進氣凸輪軸進行調(diào) 整。排氣凸輪軸被曲軸正 時齒帶驅(qū)動，不能調(diào)整。 進氣凸輪軸通過正時鏈條 被排氣凸輪軸驅(qū)動。 凸輪軸調(diào)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(diào)整機構(gòu)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

16、一定的預(yù)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(nèi)，推動上下滑板產(chǎn)生張緊力，保證鏈條機構(gòu)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(chǎn)生推力，能改變進氣凸輪軸相對于排氣凸輪軸的角度值，產(chǎn)生“提前”或“遲后”調(diào)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(zhuǎn)換，產(chǎn)生“提前”或“遲后”調(diào)節(jié)。滑閥的中間隔墻上有一溝槽，使滑閥微量的軸移，即產(chǎn)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?；赜偷揽自诨y末端隔墻內(nèi)，保證B油道在不“提前”時泄油；“提前”時又封閉回油道。,

17、（二）工作原理：1、當發(fā)動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)平穩(wěn)。,2、當發(fā)動機轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速高于3600r/min時電

18、磁控制閥又斷電，調(diào)節(jié)工作結(jié)束，進氣門又回到不提前的位置，晚開和晚關(guān)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(gòu)（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(chǎn)公司研發(fā)了電控氣門機構(gòu)（E-Valve），實現(xiàn)了強勁、高壓、高頻、量化控制（100v），它是配氣機構(gòu)的重大革命。,,一、電控氣門機構(gòu)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(yīng)快。2、去消了節(jié)氣門、正時齒輪、凸輪軸、正時皮帶等機構(gòu)，簡化了機體結(jié)構(gòu)和重量，降低了故障率。,,3、用電

19、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(nèi)行車，可關(guān)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(zhuǎn)，快速著火運轉(zhuǎn)。,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(diào)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(guān)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(guān)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(yīng)時間為0.3s。,END！,,本田車系的VTEC控制機構(gòu)與豐田車系、大眾車系發(fā)動機“可變氣門正時技術(shù)”原理上的不同點？,