可变气门正时技术(4)模板

1、可变气门正时技术近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。发动机可变气门正时技术(VVT,VariableValveTiming)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。合理选择配气正时，保证最好的充气效率hv,是改善发动机性能极为重要的技术问题。分析内燃机的工作原理，不难得出这

2、样的结论：在进、排气门开闭的四个时期中，进气门迟闭角的改变对充气效率hv影响最大。进气门迟闭角改变对充气效率hv和发动机功率的影响关系可以通过图1进一步给以说明。图中每条充气效率hv曲线体现了在一定的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。如迟闭角为40时，充气效率hv是在约1800r/min的转速下达到最高值，说明在这个转速下工作能最好地利用气流的惯性充气。当转速高于此转速时，气流惯性增加，就使一部分本来可以利用气流惯性进入汽缸的气体被关在汽缸之外，加之转速上升，流动阻力增加，所以使充气效率hv下降。当转速低于此转速时，气流惯性减小，压缩行程初始时就可能使一部分新鲜气体被推回进气管，充气效

3、率hv也下降。图中不同充气效率hv曲线之间，体现了在不同的配气正时下，充气效率hv随转速变化的关系。不同的进气迟闭角与充气效率hv曲线最大值相当的转速不同，一般迟闭角增大，与充气效率hv曲线最大值相当的转速也增加。迟闭角为40与迟闭角为60的充气效率hv曲线相比，曲线最大值相当的转速分别为1800r/min和2200r/min。由于转速增加，气流速度加大，大的迟闭角可充分利用高速的气流惯性来增加充气。改变进气迟闭角可以改变充气效率hv曲线随转速变化的趋向，以调整发动机扭矩曲线，满足不同的使用要求。不过，更确切地说，加大进气门迟闭角，高转速时充气效率hv增加有利于最大功率的提高，但对低速和中速性

4、能则不利。减小进气迟闭角，能防止气体被推回进气管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。因此，理想的气门正时应当是根据发动机的工作情况及时做出调整，应具有一定程度的灵活性。显然，对于传统的凸轮挺杆气门机构来说，由于在工作中无法做出相应的调整，也就难于达到上述要求，因而限制了发动机性能的进一步提高。VTECM理：在VTE琮统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提

5、高需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，并且由时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式（分段性的）。PassatB5轿车选用2.8升，该发动机对可变气门正时进行了特别设计。从俯视观察，排气凸轮轴安装在外侧，进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带首先驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴。PassatB5发动机所应用的可变气门正时系统，是通过微机控制可变气门

6、调节器上升和下降获得齿形皮带轮与进气凸轮（进气门）的相对位置变化，这种结构属于凸轮轴配气相位可变结构，一般可调整2030曲轴转角。由于这种机构的凸轮轴、凸轮形线及进气持续角均不变，虽然高速时可以加大进气迟闭角，但是气门叠开角却减小，这是它的缺点。日本本田汽车公司在1989年推出了其自行研发的“VTEC技术，英文全称“VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem:即“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程的气门控制系统。与普通4气门发动机相比VTEC发动机同样是采用每缸4气门（2进2排）

7、，但却有着自己鲜明的特点，即它并未采用惯用的双凸轮轴结构，而是仍然采用了单凸轮结构，但在采用VTEC系统后，使得单凸轮轴原本简单的结构变得较为复杂。虽然同样是采用凸轮轴和摇臂等元件，但凸轮与摇臂的数目及控制方法却较其他发动机有很大不同。除了原有控制2个气门的一对凸轮和和一对摇臂外，该系统增加了一个较高的中间凸轮及相应的摇臂，3个摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。发动机低速时，小活塞在原位置上3个摇臂分离，2个凸轮分别推动相应的2个摇臂，控制2个进气门的开闭，气门升程较小。虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其它2个摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。但当发动机达到某一

8、设定的高转速时，发动机电脑会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使3个摇臂连成一体，一起由中间凸轮驱动。由于中间凸轮比其它凸轮高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程随之增大。当发动机转速降低到某一设定的低转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，3个摇臂分开。整个VTEC系统由发动机电脑控制，发动机电脑接收转速、进气压力、车速及冷却液温度等信息并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，改变进气门的开度和时间。如果在活塞越过下止点一定角度，开始压缩冲程之后再关闭进气门，会怎么样呢？直观的感觉是，这

9、时活塞已经开始上升，刚刚吸入的可燃混合汽岂不是又要被排出去一部分，性能会不会下降？答案也是不一定的；只要时机适当，这样做反而可以增加吸气量，改善性能。因为在吸气冲程可燃混合汽被活塞抽入汽缸，进气门附近的气流速度可以高达每秒两百多米，而在下止点附近活塞的垂直运动相对很慢，汽缸内体积变化并不大，此时进气岐管内的可燃混合汽靠惯性继续冲入气缸的趋势还是占了上风，吸气量会增加。如果比活塞到达下止点前，提前开启排气门会怎么样呢？从直觉上，这时废气仍可推动活塞做功，如果打开排气门开始排气，此时气缸内的压强就会降低，能量的利用率也就降低了，发动机性能也会随之下降，但是答案是不一定的；我们知道，排气时活塞会压迫

10、废气从而反过来对废气做功，这个过程会消耗一部分发动机已经获得的能量，如果在缸内压强相对较高时提前开始排气，排气过程就会更顺畅，从而在排气冲程减少了能量消耗，但是考虑到活塞在下止点附近一定角度内垂直运动距离其实非常短，其实发动机略微提前打开排气门效果会更好一些。如果排气门也在活塞越过上止点一定角度之后再关闭，虽然活塞已经开始下降，排气门附近的废气仍就会继续排出，此时进气门已经开启了，废气难道不会涌入进气岐管吗？道理也是一样的；事实上，这又是个时机问题，燃烧室内的废气涡流的方向决定了废气短时间内是不会流向排气门对侧的进气门的，由于大部分废气在排气冲程中前期就已排出，并且在排气岐管中形成了高密度的高

11、速气流，冲向排气管方向，这部分废气越是远离气缸，对于缸内尚未排出的废气来说，其需要填充的体积就越大，而且此时进气管的气流速度很快，远大于废气的流动速度，于是，一边进气一边排气的局面是完全可以实现的；同理，其实进气门在一定时间内也可以提前开启，以增大气缸进气量（其实这就达到“气门重叠”了）.如果你参加过长跑比赛，就能深刻体会到呼吸节奏的把握对体能发挥的重要性一一太急促或刻意的屏息都可能增加疲劳感，使奔跑欲望降低。所以，我们在长跑比赛时往往需要不断按照奔跑步伐来调整呼吸频率，以便时刻为身体提供充足的氧气。对于汽车发动机而言，这个道理同样适用。可变气门正时和升程技术就是为了让发动机在各种负荷和转速下自由调整“呼吸”，从而提升动力表现，提高燃烧效率。以上所述发动机可变气门正时系统，是通过微机控