四種形式的可變配氣機(jī)構(gòu)

可變配氣相位機(jī)構(gòu) 本田乘用車的VTEC控制機(jī)構(gòu) VTEC機(jī)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(dòng)機(jī)上使用 VTEC是英文縮寫 其全稱為 VariableValve ValveLiftElectronicControl 意思是 可變氣門正時(shí)與升程電子控制 人們夢(mèng)想能實(shí)現(xiàn) 高速區(qū)和低速區(qū)相位值能自動(dòng)轉(zhuǎn)換 本田發(fā)動(dòng)機(jī)率先成功地設(shè)置了這種機(jī)構(gòu) 使汽車的動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)性 凈化性得到大幅度的提高 一 概述 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)氣充分 排氣徹底 提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提供最佳的配氣正時(shí) 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(fù)荷與小負(fù)荷下動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)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(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí) 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?yàn)楣潭ㄏ辔唤?只能對(duì)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(dòng)機(jī)的低速性能變壞 這是因?yàn)?低速時(shí) 混合氣流動(dòng)速度慢 燃燒速度也較慢 進(jìn)氣提前角過大時(shí) 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?yàn)?高速時(shí) 混合氣流動(dòng)速度快 燃燒速度加快 慣性能量也加大 進(jìn)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(jìn)氣充分 排氣徹底 在配氣相位的4個(gè)角度中 進(jìn)氣遲后角 在不同的轉(zhuǎn)速時(shí) 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的好壞影響最大 試驗(yàn)證明 兩種進(jìn)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(shí) 越過2300 2500r min后 晚關(guān)60 的 v和Ne 明顯優(yōu)于40o的相位角 3 有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn) 這就是可變配氣相位的控制點(diǎn) VTEC起作用的始點(diǎn) 為此 四氣門配氣機(jī)構(gòu) 雙功能可變相位控制機(jī)構(gòu)VTEC 就應(yīng)運(yùn)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(jī)構(gòu)出現(xiàn) 保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi) 獲得最佳的進(jìn)氣渦流和充氣效率 V 使動(dòng)力性 經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī) 裝用VTEC機(jī)構(gòu)后 其最大功率從88kw增大到118kw 最高轉(zhuǎn)速達(dá)8000r min 二 VTEC機(jī)構(gòu)的組成1 兩個(gè)排氣門由單獨(dú)的凸輪和搖臂驅(qū)動(dòng) 兩個(gè)進(jìn)氣門由單獨(dú)的不同升程和相位的凸輪和搖臂驅(qū)動(dòng) 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(dòng) 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(dòng)機(jī) 雙進(jìn)雙排 高轉(zhuǎn)速 大功率的工作狀態(tài)設(shè)計(jì)的 主凸輪的升程小于中間凸輪 它是按 單進(jìn)雙排 低轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)設(shè)計(jì)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(zhuǎn)速時(shí)微開 防止噴出的燃油不能進(jìn)缸 3個(gè)搖臂靠近氣門一側(cè)制有柱塞孔 孔中有靠油壓控制滑動(dòng)柱塞 以便鎖止聯(lián)動(dòng) 控制油壓由ECM的電磁閥控制 其線圈的電阻值為14 30 投入工作時(shí) 油壓為250kPa以上 使柱塞移動(dòng)鎖止搖臂 VTEC機(jī)構(gòu)投入工作時(shí) 在油壓作用下 壓力開關(guān)斷開 給ECM一個(gè)反饋信號(hào) 確認(rèn)凸輪已轉(zhuǎn)換工作 如油壓低于標(biāo)準(zhǔn)值49kPa時(shí) 壓力開關(guān)閉合 5v搭鐵電壓信號(hào)即報(bào)警 6 在大負(fù)荷 低轉(zhuǎn)速工況工作時(shí) 如VTEC機(jī)構(gòu)不及時(shí)投入工作 充氣效率和進(jìn)氣渦流速度降低 會(huì)發(fā)生輕微爆燃 如爬坡時(shí) 三 VTEC機(jī)構(gòu)的工作原理 1 低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ECM無工作指令 油道內(nèi)無控制油壓 各搖臂獨(dú)自擺動(dòng) 主搖臂隨主凸輪開閉主進(jìn)氣門 供給低速渦流混合氣 次凸輪推動(dòng)次搖臂微開次進(jìn)氣門 提供燃油 中間搖臂隨中間凸輪大幅度地空轉(zhuǎn)擺動(dòng) 為了減少噪聲 中間搖臂一端設(shè)有支撐彈簧 處于 單進(jìn)雙排 的工作狀態(tài) 2 高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 當(dāng)信號(hào)達(dá)到規(guī)定值時(shí) ECM指令VTEC電磁閥開啟液壓油道 油壓推動(dòng)3個(gè)柱塞移動(dòng) 3個(gè)搖臂栓為一體 由于中間凸輪的升程大于另外兩個(gè)凸輪 且凸輪的相位角也大 主次進(jìn)氣門即大幅度地同步開閉 此時(shí) 處于 雙進(jìn)雙排 工作狀態(tài) 功率明顯加大 3 汽車在靜止?fàn)顟B(tài)空轉(zhuǎn)時(shí) VTEC機(jī)構(gòu)不投入工作 動(dòng)態(tài)投入工作時(shí) 車速有明顯提高 4 VTEC機(jī)構(gòu)技術(shù)狀態(tài)的好壞 除電控部件外 對(duì)機(jī)油品質(zhì) 潤(rùn)滑系統(tǒng)相關(guān)部件和大小瓦的配合間隙要求嚴(yán)格 0 02 0 04mm 必須使用本田機(jī)油 完成潤(rùn)滑和鎖止控制 5 本田系列配氣機(jī)構(gòu) 氣門間隙調(diào)整必須在冷態(tài)下進(jìn)行 即缸蓋溫度低于38 時(shí) 因其配氣相位角較大 只能是逐缸調(diào)整 進(jìn)氣門間隙為0 26 0 02 排氣門間隙0 30 0 02mm 氣門輕微噪聲是 本田特色 豐田車系 智能可變氣門正時(shí)系統(tǒng) VVT i系統(tǒng) VVT i VariableValveTimingintelligent 智能可變氣門正時(shí)系統(tǒng) 用來控制進(jìn)氣凸輪軸在40 角范圍內(nèi) 自動(dòng)保持最佳的氣門正時(shí) 以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況的需要 實(shí)現(xiàn)了在所有速度范圍內(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(dòng)機(jī)的扭矩和燃油經(jīng)濟(jì)性及凈化性 這種結(jié)構(gòu)只是改變進(jìn)氣門開 關(guān)時(shí)間的早晚 配氣相位角值不變 時(shí)間平移 即早開 早關(guān) 晚開 晚關(guān) 不改變進(jìn)氣門升程的大小 此為不足之處 該機(jī)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(jī)構(gòu)VVT i 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(jī)構(gòu)VVT i 安裝在進(jìn)氣凸輪軸的前端 隨正時(shí)鏈輪同步轉(zhuǎn)動(dòng) 在轉(zhuǎn)動(dòng)中能利用潤(rùn)滑系統(tǒng)的油壓 自動(dòng)調(diào)節(jié)凸輪軸與正時(shí)鏈輪的相對(duì)角度位置 2 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的外殼與正時(shí)鏈輪固接 轉(zhuǎn)子與進(jìn)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(dòng) 或用油壓解脫 以調(diào)節(jié)進(jìn)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(gè)控制油腔 四個(gè)油腔充油 四個(gè)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(dòng) 可使進(jìn)氣凸輪軸與正時(shí)鏈輪相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)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(shí)現(xiàn)配氣相位的調(diào)節(jié) ECU根據(jù)節(jié)氣門開度信號(hào)TPS 轉(zhuǎn)速信號(hào)SP 空氣流量信號(hào)AFS 水溫信號(hào)CTS 計(jì)算出最佳配氣正時(shí)角度而發(fā)令控制 并根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號(hào)和曲軸位置傳感器信號(hào) 檢測(cè)實(shí)際的氣門正時(shí) 能進(jìn)行反饋控制 以獲得預(yù)定的氣門正時(shí) ECU是用不同的電流值 調(diào)節(jié)滑閥的位置 隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化 有 保持 提前 遲后 等狀態(tài) 例如 提前狀態(tài) 時(shí) 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(jìn)氣凸輪軸右旋轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 進(jìn)氣門即早開啟 又如 遲后狀態(tài) 時(shí) 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(jìn)氣提前角應(yīng)較小 使進(jìn)氣重疊角減小 以防止發(fā)動(dòng)機(jī)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?fàn)顟B(tài) 進(jìn)氣門不提前開啟 保證怠速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn) 2 中等負(fù)荷工況 轉(zhuǎn)速較高 混合氣流速加快 慣性能量較大 進(jìn)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 滑閥應(yīng)處于 提前狀態(tài) 以加大發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)開啟 使轉(zhuǎn)子右旋轉(zhuǎn) 進(jìn)氣門開啟程度隨之加大 最大可達(dá)40 曲軸轉(zhuǎn)角 3 大負(fù)荷工況 轉(zhuǎn)速相對(duì)降低 混合氣流速變慢 應(yīng)使進(jìn)氣門早開程度減小 以防止發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(dòng)機(jī)扭矩的增大 4 VVT i機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的好壞 對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓的高低的依賴性較大 潤(rùn)滑油質(zhì)和油壓應(yīng)保持正常 大眾車系可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu) 一 概述 發(fā)動(dòng)機(jī) 可變氣門正時(shí)技術(shù) VariableValveTiming 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(jìn)氣充分和排氣徹底 提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 通常是以常用轉(zhuǎn)速下的配氣相位角為據(jù) 它只能對(duì)這一轉(zhuǎn)速有利 二 大眾車系的可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu) 正時(shí)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(shí)機(jī)構(gòu)的工作原理 1 驅(qū)動(dòng)端 固定端 是排氣凸輪軸 在正時(shí)皮帶的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 不可能逆轉(zhuǎn) 相對(duì)進(jìn)氣凸輪軸而言為 固定端 它拉動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸也順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門開閉 2 自由端 浮動(dòng)端 為進(jìn)氣凸輪軸 它不僅在排氣凸輪軸的鏈條拉動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 也可在可變配氣正時(shí)調(diào)節(jié)器上下伸長(zhǎng)時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 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(dòng)進(jìn)氣凸輪軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 角 進(jìn)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(dòng)進(jìn)氣凸輪軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 角 進(jìn)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20 30 只是早開 晚關(guān)的時(shí)間變了 配氣相位角不變 時(shí)間平移 氣門升程不變 但進(jìn) 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(diǎn)多為1300r min 低速時(shí) 氣流慣性小 進(jìn)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(shí) 氣流慣性大 進(jìn)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)速信號(hào)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(dòng)調(diào)節(jié)器中的控制活塞動(dòng)作 使弧形滑板分別上升或下降 進(jìn)氣凸輪軸即轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 角 改變了氣門的開閉時(shí)間 8 V6發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)分左右兩排 一個(gè)正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)左右兩排的排氣凸輪軸 左右兩側(cè)調(diào)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(cè)弧形滑板向上運(yùn)動(dòng)時(shí) 右側(cè)弧形滑板向下運(yùn)動(dòng) 左右兩排的進(jìn)氣凸輪軸都同向轉(zhuǎn)過一個(gè) 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(gè) 配氣相位調(diào)節(jié)總成 部件 只能對(duì)進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)行調(diào)整 排氣凸輪軸被曲軸正時(shí)齒帶驅(qū)動(dòng) 不能調(diào)整 進(jìn)氣凸輪軸通過正時(shí)鏈條被排氣凸輪軸驅(qū)動(dòng) 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(jī)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 使鏈條有一定的預(yù)緊度 發(fā)動(dòng)機(jī)工作后 潤(rùn)滑系主油道的油壓又通過單向閥進(jìn)入筒內(nèi) 推動(dòng)上下滑板產(chǎn)生張緊力 保證鏈條機(jī)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(dòng) 可分別對(duì)正時(shí)鏈條產(chǎn)生推力 能改變進(jìn)氣凸輪軸相對(duì)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10 18 控制滑閥軸向移動(dòng) 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(jìn)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(nèi) 保證B油道在不 提前 時(shí)泄油 提前 時(shí)又封閉回油道 二 工作原理 1 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1300r min時(shí) 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(dòng)控制活塞向上運(yùn)動(dòng) 使上部鏈條變長(zhǎng) 進(jìn)氣凸輪軸即反向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 進(jìn)氣門早開角度變小 進(jìn) 排氣門的重疊角變小 防止發(fā)動(dòng)機(jī)回火 低速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 2 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1300r min時(shí) 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(dòng)控制活塞向下運(yùn)動(dòng) 使下部鏈條變長(zhǎng) 進(jìn)氣凸輪軸即正向轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度 進(jìn)氣門早開角度變大 進(jìn) 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(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于3600r min時(shí) 電磁控制閥又?jǐn)嚯?調(diào)節(jié)工作結(jié)束 進(jìn)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(jī)構(gòu) E Valve 傳統(tǒng)的控制進(jìn)氣管上的節(jié)氣門開度進(jìn)氣方式 因節(jié)氣門的阻礙 進(jìn)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(jī)構(gòu) E Valve 實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)勁 高壓 高頻 量化控制 100v 它是配氣機(jī)構(gòu)的重大革命 一 電控氣門機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 1 它直接改變氣門的升程和開閉時(shí)間 可以控制吸入的進(jìn)氣量 進(jìn)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(shí)齒輪 凸輪軸 正時(shí)皮帶等機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)化了機(jī)體結(jié)構(gòu)和重量 降低了故障率 3 用電腦單獨(dú)控制各氣缸的氣門開閉 可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)排量的變化 如汽車阻力小時(shí)或市內(nèi)行車 可關(guān)閉部分氣缸 進(jìn)一步節(jié)油 4 起動(dòng)時(shí)可保留一個(gè)氣缸氣門正常開閉 其他氣缸的氣門同時(shí)開啟 為非真空壓力狀態(tài) 使單氣缸快速運(yùn)轉(zhuǎn) 快速著火運(yùn)轉(zhuǎn) 二 工作原理 它是利用電腦ECU 根據(jù)各種傳感器信號(hào) 用