可变气门升程技术的原理及应用.ppt

目录,可变配气机构VVT的结构及控制机理VVT的实验分析,I、可变配气机构,一、配气机构简介1、功用按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量(汽油机为可燃混合气)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。2、充量系数表示充满气缸的程度(0.8-0.9，增压可能1)新鲜充量燃烧放出热值功率转矩动力性3、可变配气机构发动机工况提前或滞后开闭进排气门合适的气门正时充气效率动力性和经济性低速转矩，改善废气排放,怠速稳定性和低速平稳性因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。,I、可变配气机构,4、可变配气机构分类可变气门升程VVL(VariableValveLift)VVA可变进气系统VIS(VariableValveSystem)传统凸轮轴可变机构可变气门正时VVT(VariableValveTiming)无凸轮机构包括电磁式、电气式及电液式全可变气门机构典型机构：VTEC机构、VVT-i、张紧轮式VVT、叶片式VVT、可变升程机构VVA技术的发展趋势与分类、如图1传统机械式由图凸轮轴无凸轮轴非连续可变连续可变这里主要介绍叶片式VVT,II、VVT的结构及控制机理,配气相位气门正时（配气相位）是以曲轴转角表示的进/排气门开启时刻和气门开启延续时间，通常以配气相位环形图2表示。由图3：通过VVT系统的调节，使发动机性能在全部工况范围内都达到最优，改善发动机油耗及排放。,图2配气相位图,图3发动机速度特性,表1,II、VVT的结构及控制机理,VVT系统分类及特点：一般VVT系统：IVVT、EVVT、DVVT，随设计要求而定。VVT系统调整特性与发动机性能不同的发动机工况(转速、负荷、温度等)，要求不同的配气相位。因为当发动机工况(如转速)改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。VVT系统会随发动机工况不同而调整其特性以满足发动机不同性能需求，具体如表2、表3所示。,II、VVT的结构及控制机理,进排气VVT系统调整特性,II、VVT的结构及控制机理,VVT系统构造及工作原理VVT总成构造（叶片式）VVT总成主要由正时链（皮带）轮、定子（壳体）、转子、锁销、回位弹簧（排气VVT）及密封组件等部分组成，如图4所示。转子与凸轮轴相连，正时时带动凸轮轴转动，定子通过螺栓固定在链轮上。,图4VVT总成构造(带回位弹簧),II、VVT的结构及控制机理,机油控制阀(OCV)构造OCV主要由阀体(含电磁线圈、控制模块接头等)、滑阀、复位弹簧等部分组成如图5所示在这里，OCV供油槽是来自机油泵主油道的机油,其压力提前腔和滞后腔进油槽压力P回油槽压力T,II、VVT的结构及控制机理,VVT系统的控制机理在不同工况下OCV电磁阀VVT(提前或滞后)ECU相位传感器VVT系统控制图,II、VVT的结构及控制机理,VVT工作原理滞后：VVT通过相位传感器接到从ECU传给电磁阀的信号，要完成相位滞后状态，此时叶片位于相位最提前状态，从主油道过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔，当油压大于锁止销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，VVT逆时针转动，此时滞后腔油压为P提前腔压力T，叶片两侧有压力差，此时滞后腔进油，提前腔中低压油通过油道随凸轮轴环形带泄油，当叶片转到最滞后位置，完成相位滞后过程。同理提前过程。图6,II、VVT的结构及控制机理,II、VVT的结构及控制机理,OCV电磁阀工作原理OCV按照ECU的指令，通过滑阀(SpoolValve)的轴向位置来调节机油的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。电磁阀由PMW脉宽信号输入系统工作电压通常为1016V占空比通常由128Hz的脉宽来调节在闭环控制方式中，约15ms执行一次循环。,II、VVT的结构及控制机理,电磁控制阀：占空比最大状态(提前),II、VVT的结构及控制机理,电磁控制阀：中等占空比状态,15,II、VVT的结构及控制机理,电磁控制阀：断电状态(滞后),II、VVT的结构及控制机理,VVT发动机结构和工作原理演示,III、VVT的实验分析,VVT机构在发动机燃烧中的影响分析以某款2.0L直列4缸DOHC自然吸气汽油机为基础,用软件模拟分析进、排气门开启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。,表1整车的参数,表2变速器参数,表390km/h等速行驶优化油耗数据,表4120km/h等速行驶优化油耗数据,结论:以90km/h等速行驶时采用VVT技术可节省燃料消耗14.4%;进气门提前53,排气门不变。,结论:以120km/h等速行驶时采用VVT技术可节省燃料消耗7.7%;进气门提前43,排气门基本不变。,III、VVT的实验分析,表5分段等速行驶优化油耗数据由表作图,表6分段加速行驶优化油耗数据,由表作图,III、VVT的实验分析,分析结论VVT在整车低速行驶时省油非常明显,而在高速时,效果有所降低。因为该发动机在设计时,是以高速省油为目标,在设计进、排气门相位角时,优先考虑高速的经济性。VVT在匀速行驶工况下,省油明显。因为在加速过程中,发动机负荷加大,需要提高充气效率,所以调整气门重叠角不能过大,因此与原来进气相位角相差4550,而匀速行驶,负荷相比较低,气门重叠角比较大(与原来相位角相差50以上),进气管负压降低,减少动力损失,因此油耗明显。,分析结论,III、VVT的实验分析,CVVT发动机与普通汽油机万有特性的对比对象：4缸直列、16气门汽油机设备：电涡流测功机、火花塞式压力传感器、油耗仪、DSP多通道数据采集系统发动机CVVT的万有特性图1和图2中曲线为燃油消耗率的等值线，对比图1和图2可以看出,CVVT发动机的低燃油消耗率的分布区域比普通汽油机的宽广。由此可知CVVT发动机具有更经济、适用范围广的优点。,表1发动机技术参数,III、VVT的实验分析,CVVT调节相位的万有特性图3为发动机CVVT调节的万有特性。图中等位线为CVVT动作的凸轮转角，从图中可以看出,CVVT动作比较大的区域是20005000r/min的转速范围、2080kW功率的范围内,该转速和功率范围正是发动机最常工作的区域,是希望经济性好的区域。对比图1万有特性可以得到,发动机在这个区域也是经济性最好的区域。,由图3：a.功率较小且转速较低时,CVVT动作较小。这是因为如果进气门迟关角较大,会有严重的进气倒流产生,