进气控制系统vvtvvtippt课件

1、LOGO“ Add your company slogan ”汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术西安铁路职业技术学院2019.9前言前言二、进气控制系统二、进气控制系统目的：提高进气量，改善发动机动力性能。目的：提高进气量，改善发动机动力性能。类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统ACIS）、可变）、可变配气相位控制系统配气相位控制系统VTEC等多种。等多种。动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需

2、求，从而改善发动机的动力性。动机的动力性。 谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。率和功率。可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化来控制来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门

3、的配气相位及升程，并实现单进气门工作轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。和双进气门工作的切换。控制方式：控制方式：ECU真空电磁阀真空电磁阀真空真空膜片真空气室膜片真空气室动力阀动力阀1. 动力阀控制系统动力阀控制系统在进气量较小的低速、小负荷工况下，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，从而提高充气效率，改善发动机的低速性能；在进气量较大的高速、 大负荷工况下， 适当增大进气道 空气流通截面， 可减少进气阻力， 提高进气量，从 而改善发动机的高速性能。1、真空罐、真空罐 2、真空电磁阀、真空电磁阀 3、ECU 4、膜、膜片真空气室片真空气室 5、动力

4、阀、动力阀1. 压力波的产生及利用波长可变的谐波进气增压控制系统 3. 谐波进气增压系统工作原理4. 谐波进气增压系统控制原理 2、谐波增压控制系统、谐波增压控制系统ACIS） 1.压力波的产生及利用压力波的产生及利用 当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但由于惯性，进气管仍在进气，于是将进气门附近气体压缩，压力上升。当气体的惯性过后，被压缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。一般而言，进气管长度长时，压力波波长大，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波长短，可使发动机高速区功率

5、增大。谐波增压控制系统谐波增压控制系统 ACIS低速时，进气控制阀关闭，压力波传播距离长，发动机低速性能好。高速时，进气控制阀打开，压力波传播距离短，发动机高速性能好。ACIS基本原理基本原理ECU根据转速信号控制电磁真空通道阀的开闭。低速时，电磁真空孔道阀电路不通，真空通道关闭，真空罐的真空度不能进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭状态。此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域形成气体动力增压效果。高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室的参与，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高

6、速区域也得到较好的气体动力增压效果。 维修时检查空气真空电磁阀的电阻为38.544.5。 2.波长可变的谐波进气增压控制系统波长可变的谐波进气增压控制系统ACIS系统工作原理系统工作原理 1、喷油器、喷油器 2、进气道、进气道 3、空气滤清器、空气滤清器 4、进气室、进气室 5、涡流控制气门、涡流控制气门 6、进气控制阀、进气控制阀 7、节气门、节气门 8、真空驱动器、真空驱动器3.谐波进气增压系统工作原理谐波进气增压系统工作原理控制方式：控制方式：ECUACIS电磁阀电磁阀真空真空真空驱动器真空驱动器进气控制阀进气控制阀ACIS电磁阀电阻：38.544.5ACIS组成组成ACIS控制电路控制

7、电路 江南时报 （ 2009年4月14日 第 10 版）全铝合金发动机和VVT技术作为先进发动机技术的代表，由于我国发动机研发水平的制约，自主品牌里仍无先 例，而能够保持合理的制造成本为大多数消费者所接受，更是难上加难。近日长城1.5VVT的出现彻底改变了目前自主品牌动力不足的短板， 5.99万的震 撼起步价也让合资品牌颜面尽失。对于自主品牌，尤其是自主品牌的小排量车来说，炫丽1.5VVT的上市其划时代的历史意义不言而喻。VTEC “最贵的东西不一定是最赚钱的，最赚钱的东西不一定是最贵的东西不一定是最赚钱的，最赚钱的东西不一定是最好的。最好的。”很容易就能在汽车行业内找到这一句话的例证，很容易

8、就能在汽车行业内找到这一句话的例证，大家都说日系车厂精明，是因为他们都把最好的大家都说日系车厂精明，是因为他们都把最好的 东西用在刀东西用在刀刃上。要论到最顶尖的发动机技术、最强劲的动力输出，在刃上。要论到最顶尖的发动机技术、最强劲的动力输出，在超级跑车的圈子里面似乎不多见日系车的身影。但要论到年超级跑车的圈子里面似乎不多见日系车的身影。但要论到年产量的大小，似乎排在前几名都是产量的大小，似乎排在前几名都是 我们熟识的日系厂商标。我们熟识的日系厂商标。他们把最好的资源都投入到研发更能兼顾动力和油耗的机型，他们把最好的资源都投入到研发更能兼顾动力和油耗的机型，以更适应消费者需求的产品来争夺市场。

9、日系品牌众多发动以更适应消费者需求的产品来争夺市场。日系品牌众多发动机在国内有着相当机在国内有着相当 可观的保有量，而要数最经典的可观的保有量，而要数最经典的4款莫过款莫过于本田于本田i-VTEC系列、丰田系列、丰田VVT-i系列、日产系列、日产VQ系列和三菱的系列和三菱的4G系列发动机。下文我们先对本田的系列发动机。下文我们先对本田的i- VTEC系列发动机作系列发动机作深入研究。深入研究。i-VTEC技术不单只是本田的看家本领，更是各大厂家大同小异的“CVVT”可变气门正时技术的鼻祖。自新一代飞度1.3L车型弃用i-DSI引擎转投 i-VTEC阵型后，本田正式对其在国内的所有车型普及i-V

10、TEC发动机。小至1.3L的低排量，大到2.4L排量，无论是两厢小车还是MPV或者 SUV，只要挂的是本田商标，打开引擎盖便能看到那银色的一串英文字母。到底这简单的5个英文字母背后到底包含了什么独到技术呢？VTEC工作原理工作原理在中低转速时，发动机需要的混合气量并不高，在中低转速时，发动机需要的混合气量并不高，以保持转速的稳定以及减少燃油消耗和污染物排放。以保持转速的稳定以及减少燃油消耗和污染物排放。但到达高转速时便需要更大的进气量来满足高动力但到达高转速时便需要更大的进气量来满足高动力输输 出的需求，而发动机进气门的相位开闭的时机出的需求，而发动机进气门的相位开闭的时机和升程开度的大小便是

11、决定汽缸进气量的最直和升程开度的大小便是决定汽缸进气量的最直接因素。普通的发动机在制造出来后，配气相位和接因素。普通的发动机在制造出来后，配气相位和气门升程就固气门升程就固 定不变了，无法适应不同转速下发动定不变了，无法适应不同转速下发动机对进排气的需求。因此，人们希望能够有这样一机对进排气的需求。因此，人们希望能够有这样一种发动机，其凸轮型线凸轮的轮廓曲线能够适种发动机，其凸轮型线凸轮的轮廓曲线能够适应任何转速，不论在高速还应任何转速，不论在高速还 是低速都能得到最佳的是低速都能得到最佳的配气相位。于是，可变配气相位控制机构应运而生。配气相位。于是，可变配气相位控制机构应运而生。本田公司在本

12、田公司在1989年推出了自行研制的年推出了自行研制的“可变气门正可变气门正时和气门升程电子控制系统时和气门升程电子控制系统”，英，英 文全文全“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，缩写就是，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。门控制系统。 与很多普通发动机一样，VTEC发动机每缸有4气门2进2排）、凸轮轴和摇臂等，但与普通发动机不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。中、低转速用小角 度凸

13、轮，在中低转速下两气门的配气相位和升程不同，此时一个气门升程很小，几乎不参与进气过程，进气通道基本上相当于单进气门发动机。而在高转速时，经过 VTEC电磁阀控制液压油的走向，使得两进气摇臂连成一体并由开启时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，此时两进气门按照大凸轮的轮廓同步进展。与低 速运行相比，大大增加了进气流通面积和开启持续时间，从而提高了发动机高速时的动力性。这两种完全不同性能表现的输出曲线，本田的工程师使它们在同一个发 动机上实现了。 但是VTEC系统对于配气相位的改变仍然是阶段性的，也就是说其改变配气相位只是在某一转速下的跳跃，而不是在一段转速范围内连续可变。为了改善 VTEC系统

14、的性能，本田不断进行创新，推出了i-VTEC系统。增加了一个称为VTCVariable timing control“可变正时控制”）的装置一组进气门凸轮轴正时可变控制机构，即i-VTEC=VTEC+VTC。此时，进气阀门的正时与开启的重叠时 间是可变的，由VTC控制，VTC机构的导入使发动机在大范围转速内都能有合适的配气相位，这在很大程度上提高了发动机的性能。 不过值得注意的是，虽然发动机上同样打着光亮的i-VTEC标志，但东风本田思域的R18A1发动机的i-VTEC却有着另一层深意。上文的i-VTEC机构的作动目的在提高马力输出，但这颗R18A1引擎i-VTEC机构的作用是省油。 上文VT

15、EC切换至高角度凸轮的时机，是在引擎达到4800转以上、水温高于60度，并在进气歧管内的负压指数符合原厂设定值后，便会开启VTEC电磁阀，将油压导入摇臂内以推动自由活塞，使高角度凸轮开始介入，延长进气门关闭时间，提高引擎于高转速时的进气量。思域的R18A1发动机可变配气相位控制系统可变配气相位控制系统VTEC中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；中凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。VTEC工作原理工作原理四个活塞安装处VTEC工作原理VTEC工作原理工作原理发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各发动机

16、低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间摇臂驱动中间摇臂空摆不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂间摇臂驱动中间摇臂空摆不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态。双排气门工作状态。发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到设定值发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到

17、设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞A和同步活塞和同步活塞B分分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启角度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双升程、提前开启角度和迟

18、后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工作状态。排气门工作状态。当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。工作。 丰田丰田VVT-i系统系统 VVT是英文缩写，全称是“Variable Valve Timing”，中文意思是“可变气门正时”，由于采用电子控制单元ECU控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，而其中“

19、i”，就是英文“Intake”（进气的代号。 VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent“自由呼吸之道宝马VANOS技术“自由呼吸之道宝马VANOS技术 对于四行程发动机进气，紧缩，做功，排气），理论上当发动机处于进气行程是，进气门打开排气门关闭；压缩冲程时进气门和排气门都 封锁，做功冲程是进气门 和排气门也是同时关闭以 保证汽缸内能产生足够的 压力，排气行程时进气门 关闭排气门打开。 但事实上并不完全 是这样的。发动机的实际进、排气过程 发动机在低转速时，进气速度慢，所以气门重叠角可以相对大一些，这样才能充分进气；在高转速情况下，由于混合气流速很快，那么气

20、门重叠角就应变小，让气门提前开启和延时关闭的时间减短，这样才不会造成进排气干涉。发动机在各个工况都能得到充分的进气，从而提高了发动机的工作效率，也让发动机在低转时能有充分的扭力输出，高转速时能有更强大的功率输出，让发动机扭力输出得更平稳，特性曲线更线性。保时捷可变配气正时的控制系统 红色圆圈内的就是用来改变配气正时的控制机构了。实际上它是在凸轮轴的末端装上了一个带有液压控制机构的壳体，而正时链条是直接驱动该壳体的，壳体与凸轮轴之间充满了液压油，壳体就是通过液压油驱动凸轮轴运动的。保时捷可变配气正时的控制系统雷诺的可变配气正时控制机构雷诺的可变配气正时控制机构 在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室

21、。一个为高压油区一个为低压油区。因此，只要调节两个油区之间的压力差，就能改变配气正时角了。而两个油区的油压是通过上图所标示的油压控制阀调节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀，通过电脑传输过来的脉冲电流来控制阀门的通断。（图中红色的通道）宝马VANOS技术 宝马的控制机构是由电机驱动的，电机通过蜗杆传动齿轮，然后由齿轮上的凸轮带动摇臂运动来改变摇臂的控制角，然后在凸轮轴的驱动下由摇臂带动气门运动。所以通过改变摇臂的角度就可以改变气门的行程了。 宝马745i,530i,330i为代表的直列6缸发动机和V型8缸发动机都装备了该系统。 当发动机的吸气频率与进气管中空气的固有频率相同时，进气能量最大。

22、当发动机在2000转左右时电脑控制进气管长度控制阀关闭，让空气先流经螺旋形状的长进气管后再进入汽缸，此时为长进气管状态。宝马VANOS技术长进气管状态宝马VANOS技术 当发动机转速上升到5000转时，进气管长度控制阀打开，让空气不经螺旋管道而直接进入到汽缸，此时为短进气管状态。短进气管状态宝马新7系的发动机进气管设计宝马VANOS技术 他不是采用控制阀来切换进气管的长度，而是在进气管中间设计了一个可以旋转的转子，当这个转子旋转一定角度后进气管的长度就发生了改变，同样达到了优化进气的目的。LOGO“ Add your company slogan ”大众车系可变气门正时技术LOGO“ Add

23、your company slogan ”大众车系可变气门正时技术大众车系可变气门正时技术 发动机“可变气门正时技术”（Variable Valve Timing在大众车系广泛使用，如宝来、奥迪、帕萨特等。配气相位角的大小因车而异，总的目的是：利用气流的惯性和压差，使进气充分、排气彻底，提高动力性和经济性。LOGO“ Add your company slogan ” 在配气相位的四个角度中，进气晚关迟后角，在不同的转速时对发动机性能的好坏影响最大充气效率、转矩、功率）。其次为重叠角的大小，影响缸内排气效果好坏或产生回火现象。发动机的最大功率转速和最大转矩转速不是对应的，最大转矩是发生在低速区

24、，其曲线与充气效率v 曲线相近似。配气机构对发动机的影响配气机构对发动机的影响LOGO“ Add your company slogan ”大众车系的可变气门正时技术大众车系的可变气门正时技术 它由正时链条、链轮及可变相位调节器和电磁控制阀组成。其调节原理如下：LOGO“ Add your company slogan ”（1驱动端固定端是排气凸轮轴，在正时皮带的驱动下顺时针转动，不可能逆转，相对进气凸轮轴而言为“固定端”。它拉动进气凸轮轴也顺时针旋转，驱动气门开闭。（2自由端浮动端为进气凸轮轴，它不仅在排气凸轮轴的链条拉动下顺时针旋转，也可在可变配气正时调节器上下伸长时，转动一个角拉、压合力

25、）。可变气门正时的工作原理可变气门正时的工作原理LOGO“ Add your company slogan ”（3如A图所示，调节器弧形滑板下降，链条下降，拉动进气凸轮轴顺时针转动一个角。进气门即早开、早关，使重叠角加大，排气效果改善，容积效率提高，为低转速、大转矩工作段。可变气门正时的工作原理可变气门正时的工作原理LOGO“ Add your company slogan ”（4如B图所示，调节器弧形滑板上升，链条上升，拉动进气凸轮轴逆时针转动一个角，进气门即晚开、晚关，充分利用流体惯性，提高充气效率，为高转速、大功率工作段。可变气门正时的工作原理可变气门正时的工作原理LOGO“ Add y

26、our company slogan ”（5曲轴相位角的调节范围为2030，只是早开、晚关的 时间变了，配气相位角不变时间平移），气门升程不变，但进、排气重叠角变了它的大小影响废气排出量和回火）。（6调节开始点多为1300r/min， 低速时气流惯性小，进气门早开、早关，为大转矩区段，适于一般行驶工况；高速时气流惯性大，进气门晚开、晚关，为大功率区段，适于高速行驶工况。（7电脑ECU根据发动机转速信号SP，通过电磁控制阀上的滑阀，使润滑系统的主油道油压，驱动调节器中的控制活塞动作，使弧形滑板分别上升或下降，进气凸轮轴即转动一个角，改变了气门的开闭时间。可变气门正时的工作原理可变气门正时的工作原理LOGO“ Add your company slogan ”（8V6发动机可变气门正时机构分左右两排，一个正时皮带驱动左右两排的排气凸轮轴，左右两侧调节器一前一后安装，其液压操纵的方向相反，但原理相同。即左侧弧形滑板向上运动时，右侧弧形滑板向下运动，左右两排的进气凸轮轴都同向转过一个角。可变气门正时的工作原理可变气门正时的工作原理LOGO“ Add your company slogan ”可变正时调节器和电磁控制阀可变正时调节器和电磁控制阀1.构造 它是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU控制的电磁阀，形成了一个“配气相位调节总成部件。LOGO“ Add yo