现代内燃机配气技术.ppt

现代内燃机配气技术,自然吸气发动机配气技术 周重光,自然进气引擎的理想配气状况,低转速下，追求强烈的进气涡旋和较大的流动速度，增强进气在燃烧室的涡流效应，使油气混合得更好、更快、更均匀。 高转速下，能提供满足高功率需求的进气量。 总之，尽量提高充量效率，减小泵损失，改善混合气质量和排放水平。,提高充量容积效率的方案,(1).多气门3气门、4气门、5气门缸，增加流通面积 (2). 优化进气歧管几何形状，包括组合方式、长度、截面积 。设计合理的谐振腔Resonator (3).可变进气系统可变进气歧管：工作原理为惯性增压(Inertia Supercharging)(4).可变进气系统可变气门正时：VTEC、VVT-I (5).取消节气门的进气控制技术，最大限度降低泵损失,化油器式发动机典型进气系统,化油器式发动机典型进气歧管,燃油喷射发动机典型进气系统,现代配气系统进气通道,空气滤清器结构,进气温度、流量传感器,不同形状的进气谐振腔Resontor,燃油喷射发动机典型进气歧管,可变长度进气歧管variable-length intake manifold,原理：随着进气门的开启和关闭，在进气管内会产生压力波动，形成吸气波和压力波，并以声速传播，进气管的长度必须根据发动机转速而调整，以保证最高压力波在进气门关闭以前到达进气门，从而提高进气量。,可变长度进气歧管variable-length intake manifold,实现：发动机电脑根据转速信号，控制驱动马达来调整歧管开度，从而改变歧管长度。根据发功机转速调整进气歧管长度，低速时使用长进气歧管来提高进气量，增大扭矩，高速时，使用短进气歧管来提高进气量，提高发动机功率,两种典型分级可变进气歧管结构,分段可变进气歧管主要工作方式,(a).单进气道低速用”长”进气道，高速用”短”进气道(b).双进气道系统A：低速用”长”进气道，高速用”短”进气道系统B：低速用”一条”进气道，高速用”二条”进气道,分段可变进气歧管主要工作方式,Porsche 996 GT3s resonance intake system,Mercedes 300 SL in 1954,分段可变进气歧管优缺点,能够提高低速扭矩输出，而又不损害高速功率输出 相比可变气门机构 (variable valve timing )结构简单，成本较低，可靠性高。 缺点是：发动机空间尺寸增大，加大发动机仓的布置难度。对发动机高速性能改善不明显。,采用的车型,Audi V6 and S-models V8 - 2-stage variable length manifolds Audi A-models V8 - 3-stage variable length manifolds BMW 1.9-litre four - 2-stage variable length manifolds Fiat / Alfa / Lancia Super Fire engines - 2-stage variable length manifolds Ferrari 360 Modena and 550 Maranello - 2-stage variable length manifolds Ford Duratec 2.5 and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Honda Civic 1.8VTi & Acura 3.2CL Type S - 2-stage variable length manifolds Honda Legend - 3-stage unknown system Hona NSX - 2-stage resonance intake Hyundai XG V6 - 2-stage variable length manifolds Jaguar 3.0 V6 - 3-stage variable length manifolds Mercedes V6 and V8 - variable length manifolds, probably 2-stage Nissan 3.0 V6 (Maxima) & 2.5 inline-6 - 2-stage variable length manifolds Peugeot 306 GTi and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Porsche 996 Carrera / GT3 and all Boxsters - 2-stage resonance intake Volkswagen group 1.6-litre four - 2-stage variable length manifolds,无级连续可变进气歧管,涡卷式歧管、进气道调整环组合而成鼓状进气空间 DIVA -continuously variable length BMW 公司首先应用到V8系列产品中 通过控制中间进气环转动角度，改变充量进入环缺口的流道长度 进气管长度在231至 673 mm 之间连续变化,可变气门正时技术分类,本田公司首创的VTEC 技术：目前，许多车上采用此技术，如本田Accord、olvos80、AudiA4等，在BMW车上称为VANOS BMW公司独家采用的Valvetronic气门控制技术 ：取消节气门，完全依靠对气门的控制来改善进气状况,本田发动机的VTEC技术,Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，缩写就是“VTEC” ，意为可变气门配气相位和气门升程电子控制系统 。 本田汽车公司在1989年推出 ，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门控制系统,气门正时原理(Valve Timing):,凸轮轴是决定一个发动机性能的灵魂,它在转动的时候,它凸出来的桃尖形部份,就会去驱动到气门,或先顶起摇臂,再藉由摇臂去驱动气门,当气门一开一关时就决定了发动机的进气时间,也决定了气门升程(lift)的深度,同样的,排气门那边也是一样的道理.,气门正时原理(Valve Timing):,设计中,是有一段在 进气行程还没完全结束以前会先开打排气阀门,让一部份的废气回流,让发动机在此时 会有较好的扭力表示,而这进、排气阀门同时开启的时间(角度)就是称为气门重迭角! 在高性能引擎中,会使用较大的凸轮轴就是因为这样可以使气门重迭角的角度越大, 在高转速时提供更好的进、排气汇换的效率,固定气门定时配气相位的问题,A.低转速时:进气阀门提早开启不能太早, 也就是较小的气门重叠角。大气门重叠角容易造成怠速时不稳定 。 B.高转速时:, 气体快速的流动,而每次的燃烧时间很短, 为了多一点混合气进来,进气阀门就提早开,进气阀门也要晚一点关闭,需要大气门重叠角。小气门重叠角影响高速输出功率。,本田VTEC技术,在低转速时用小凸轮轴,进入高转 速时换成较大的凸轮轴, 也由于对不同凸轮轴的切换,VTEC除了改变气门正时与 进、排气的重迭角以外,它还改变了气门开关的“升程(lift)深度,而这是VANOS与 VVTi所没有的!,本田VTEC技术原理,低速时,除了原有控制两个气门的一对凸轮（主凸轮a和次凸轮b）和一对摇臂（主摇臂A和次摇臂B）外，还增加了一个较高的中间凸轮c和相应的摇臂（中间摇臂C），三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞,高速时,VTEC技术的缺点与改进,VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段，它们之间的转换不够平滑，在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同 为了改善VTEC系统的性能，近年本田推出了i-VTEC系统。 i-VTEC系统是在现有系统的基础上，添加一个称为“可变正时控制”VTC(Variable timing control)。,可变正时控制VTC (Variable timing control),原理是当发动机低转速时令每缸其中一只进气门关闭，让燃烧室内形成一道混合气涡流。发动机高转速时则在原有基础上提高进气门的开度及时间，以获取最大的充气量。VTC令气门重叠时间更加精确，达到最佳的进、排气门重叠时间，并将发动机功率提高20%。,本田i-VTEC技术,i=intelligent VTECVariable Valve Timing & Lift Electronic Control System VTCVariable Timing Control i-VTECVTECVTC,BMWVANOS技术,BMWVANOS技术,VANOS技术原理,VANOS是Variable Camshaft Control连续可变凸轮轴控制系统 VANOS利用一个可开关的电磁阀,在不同转速时,藉由油压来控制电磁阀的位置,以决定油压是走黄色的管路还是绿色的管路, 而不同的管路将推动活塞的移动,它的移动将推动一螺旋齿轮,这齿轮就可以把凸轮轴 移动位置,BMW Valvetronic技术,Valvetronic 修改进气门的正时与升程，Valvetronic 系统有一支与传统式引擎一样的凸轮轴，而且有还有一支偏心轴与滚轴及顶杆的机构，并由步进马达所带动着，藉由接收来自油门位置的信号，步进马达改变偏心凸轮的偏移量，经由一些机械传动间接地改变进气门的作动。,Valvetronic 引擎主要是利用无段可变进气升程的控制，来取代原有节气阀的功能，Valvetronic 有一只独立的电脑它与引擎管理系统分开 引擎由于其燃油的雾化性能相当好，因此不必特别使用某种等级的汽油。Valvetronic 能让引擎的呼吸更顺畅，燃油的消耗约减少10%，在引擎低速运转有著极为良好的燃油效率,传统的气门空气进气量是由节气阀所控制,活塞仍在运转时，部份的空气进入进气歧管，这时在燃烧室与节气门之间的进气歧管存在部份的真空，吸力与泵浦抵抗的活塞，浪费能量，工程师将这个现象称为“泵损失”（Pumping loss），当怠速运转，节气门只开启一部份，因此有更多的能量损失。,BMW Valvetronic技术,BMW Valvetronic机构,BMW Valvetronic技术,改进马达的螺旋齿轮改变偏心轴的旋转量，带动中摇臂并传统的凸轮轴互连动著，再压传至摇臂最后才压下气门 与传统式的双凸引擎来比较，Valvetronic 利用一支附加的偏心轴、步进马达和一些中置摇臂，来控制气门的启开或关闭，假如摇臂压得深一点进气门就会有较高的升程，Valvetronic就是有办法自由控制著气门升降，长进气就是大的气门升程，短进气就是小的气门升程。,BMWs 7-Series engine,BMWs 7-Series engine technology,不足与错误之处，请指正。 谢谢各位,