VVT系统工作原理培训演示幻灯片

VVT系统工作原理,金敏建2012.10.24,1,2,课程目录,发动机的分类VVT系统简述VVT系统的组成VVT系统的功能VVT系统的工作原理VVT系统的失效模式与检测Q&A,2,2020/5/5,一、发动机的分类,按使用燃料的不同分类汽油机转速高，质量小，噪音小，起动容易，制造成本低。柴油机压缩比大，热效率高CNG发动机压缩天然气的主要成分是甲烷，充分燃烧后生成二氧化碳和水，非常环保。LPG发动机液化石油气具有热值高、热效率高，燃烧充分的特点。混合燃料发动机同时使用电、气、液其中两种燃料的发动机。,3,2020/5/5,按气缸排列方式分类L：直列V：V型排列W：W型排列H：水平对置发动机R：转子发动机,平置,转子,4,2020/5/5,按照进气系统是否采用增压方式分类,5,2020/5/5,按冷却方式分类按气门数分类,两气门,多气门,6,2020/5/5,按市面上比较有代表的技术来分VVT发动机TCI发动机DI发动机,7,2020/5/5,二、VVT系统简述,VVT是VariableValveTiming缩写，中文意为发动机“可变气门正时”技术。1960年代起，工程师们开始致力于这项技术的研究。1982年的阿尔法罗密欧Spider2.0是最早采用VVT技术的量产车，最后由丰田在1993年进行推广。目前这项技术已在各车厂广泛使用，如本田的VTEC、i-VTEC、；丰田的VVT-i；日产的CVVT；三菱的MIVEC；铃木的VVT；现代的VVT；起亚的CVVT等也逐渐开始使用。在这些VVT技术中，又分成两类，一类是以丰田的VVT为代表的改变气门开启时间的技术；另外一类是以本田的VTEC为代表的改变气门升程的技术。在单VVT的基础上，各车厂又提出双VVT技术，分别控制发动机的进气系统和排气系统，目前丰田的卡罗拉，皇冠，锐志等车型均采用此技术。最终，本田、丰田在各自的可变气门正时技术基础上借用对方技术，推出了i-VTEC及VVTL-I,8,2020/5/5,三、VVT系统的组成,9,2020/5/5,VVT的类型和组成,VVT的类型有很多，有链条式，叶片式等。目前叶片式应用比较普遍，其结构如下:,10,2,OCV组成及功能,OCV：OilControlValve机油控制阀，是VVT工作的控制元件，它从ECU获得占空比信号，柱塞推动滑阀，控制机油推动VVT叶片转动到最佳气门正时位置。并且在发动机停止时，在弹簧力的作用下保持在最迟角位置。,11,2,四、VVT系统的功能,中低速区域的力矩增大10%以上（实现良好驾驶性能）；怠速时降低发动机转速变动幅度（怠速稳定）；油耗最大改善4.8%；改善排放性能（Nox排出量最大降低40%）；,12,2020/5/5,配气相位,一般发动机进排气门的气门正时，在任何转速与负荷时，都是在固定位置开闭，例如发动机的气门正时规格是6BTDC、40ABDC、3lBBDC与9ATDC时，表示进气门在上止点前6打开，下止点后40关闭；排气门在下止点前31打开，上止点后9关闭，由于进气门早开、排气门晚关，产生了进排气门同时开启的现象，相应的曲轴转角就叫气门重叠角。,13,2,VVT的最基本作用就是通过驱动凸轮轴相对于曲轴旋转，从而改变气门重叠角，获得最佳的进气量，使发动机输出当前工况点的最佳功率和扭矩。,14,2,VVT系统分类及特点,15,2,发动机在不同转速和负荷下，对气门正时的要求是不同。传统的凸轮轴在所有工况下只有一个固定的气门正时，也就是在特定工况下才能发挥较佳性能。而VVT可以在一定范围内改变气门正时，基本可以适应发动机的所有工况正时要求。,不同工况下气门策略,16,2,出力性能,IC进角体积效率提高气门重叠角大扫气改善,气门重叠角大泵气损失减小IC进角高压缩比化,油耗,IC迟角体积效率提高,出力性能,EO迟角高膨胀比化IC迟角泵气损失减小EC迟角内部EGR增大,油耗及排放,IC迟角低压缩比化爆震抑制，点火提前角进角,油耗,气门重叠角小内部EGR减小无气门重叠角起动燃油减少燃烧稳定，油耗降低，冷态起动时排放减少。,油耗及排放,VVT在发动机的作用,17,2,五、VVT系统的工作原理,OCV工作动画VVT工作动画,18,2,VVT在工作过程中，由ECU根据发动机当前工况，结合相关的传感器信号，发出控制信号给OCV(OilControlValve)，再由OCV对VVT油路通道进行控制，使正时带轮与凸轮轴产生一个相对运动，从而达到气门早开或晚开，也就改变了发动机的正时。控制逻辑见下图：,19,2,OCV控制阀油孔,20,2,移相器内部腔体,前进腔,后退腔,21,2020/5/5,后退方向调整动作,22,2020/5/5,当发动机转速及负荷增加时，对发动机燃油经济性及排放要求增加，此时要求气门重叠角增加，进气VVT的相位应提前。此时ECU发出100%（或较大）的PWM指令，OCV阀的柱塞移动，进入到CAMPHASER的机油会流入到前进腔中，后退腔中的机油开始泄掉。在前进腔中机油压力的作用下，叶片沿凸轮轴旋转方向旋转，凸轮轴因此相对曲轴旋转，进排气门重叠角减小。,23,2,24,2020/5/5,保持位置,25,2020/5/5,当转子调整到指定角度时，ECU向OCV阀发出50%（或同时关闭前进/后退腔油路的相应）PWM指令，OCV阀中的柱塞相应调整到一特定位置，此时前进腔及后退腔都处于关闭位置。由于阀体阀塞存在极小间隙，因此，在关闭位置时，仍有微量机油从供油口泄漏至回油口。,26,2,27,2020/5/5,前进方向调整动作说明,28,2020/5/5,当发动机处于怠速时，需减小进排气重叠角，进气相位应处于最迟位置，也就是进气VVT的初始位置。此时发动机ECU发出0%（或较小）的PWM指令，使OCV阀中的柱塞处于初始位置，而此时进入CAMPHASER的机油会流向后退腔，在机油压力的作用下，叶片保持在凸轮轴旋转方向的滞后位置。同时为了防止,凸轮轴的扭矩波动导致转子与定子频繁撞击产生噪声及可靠性问题，转子中的锁销