四种形式的可变配气机构2.ppt

可变配气相位机构,本田乘用车的VTEC控制机构,VTEC机构在本田乘用车思域、里程、CR-V、奥德赛、雅阁F22B1和D16Z6发动机上使用。VTEC是英文缩写，其全称为：Variable Valve & Valve Lift Electronic Control 。意思是：可变气门正时与升程电子控制。 人们梦想能实现高速区和低速区相位值能自动转换，本田发动机率先成功地设置了这种机构，使汽车的动力性、经济性、净化性得到大幅度的提高。,一、概述,发动机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。,可变配气相位改变了配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，提高了充气系数，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，在一定程度上改善了废气排放、怠速稳定性和低速平稳性，降低了怠速转速。,同一台发动机转速不同时，应有不同的配气相位角，转速越高，提前角和迟后角也应随之加大。这是因为固定相位角，只能对一种转速有利，满足了低转速的要求，就满足不了高转速的要求。 过大的配气相位角，将使发动机的低速性能变坏。这是因为：低速时，混合气流动速度慢，燃烧速度也较慢，进气提前角过大时，有可能将混合气挤出缸外，造成回火和怠速不稳。 反之，过小的配气相位角，将使高速性能变坏。这是因为：高速时，混合气流动速度快，燃烧速度加快，惯性能量也加大，进排气门应加大早开晚关的角度，才能保证充分利用惯性能量，防止气流滞留缸外，使进气充分、排气彻底。,在配气相位的4个角度中，进气迟后角，在不同的转速时，对发动机性能的好坏影响最大。,试验证明：两种进气迟后角的充气效率（v）和功率（Ne）变化规律是：（1）升高迟后。（2）高速时越过23002500r/min后，晚关60的v和Ne，明显优于40o的相位角。（3）有一个转折点，这就是可变配气相位的控制点（VTEC起作用的始点）。,为此，四气门配气机构“双功能可变相位控制机构VTEC” 就应运而生。 所谓“双功能”是指有高、低速两种凸轮，相位角不同，升程也不同。,VTEC机构出现，保证了发动机在整个转速范围内，获得最佳的进气涡流和充气效率（V），使动力性、经济性、净化性和怠速平稳性有明显的提高。如本田1.6L发动机，装用VTEC机构后，其最大功率从88kw增大到118kw，最高转速达8000r/min。,二、VTEC机构的组成1两个排气门由单独的凸轮和摇臂驱动；两个进气门由单独的不同升程和相位的凸轮和摇臂驱动，主次摇臂之间装有中间摇臂，它不与任何气门直接接触，三者依靠专门的柱塞联动，利用主油道油压控制。如图：,中间凸轮升程最大，它是按发动机“双进双排”、高转速、大功率的工作状态设计的。主凸轮的升程小于中间凸轮，它是按“单进双排”、低转速工作状态设计的。次凸轮升程最小，最高处只是稍微高于基圆，其作用是在低转速时微开，防止喷出的燃油不能进缸。,3个摇臂靠近气门一侧制有柱塞孔，孔中有靠油压控制滑动柱塞，以便锁止联动。控制油压由ECM的电磁阀控制，其线圈的电阻值为1430，投入工作时，油压为250kPa以上，使柱塞移动锁止摇臂。,VTEC机构投入工作时，在油压作用下，压力开关断开，给ECM一个反馈信号，确认凸轮已转换工作。如油压低于标准值49kPa时，压力开关闭合，5v搭铁电压信号即报警。6.在大负荷、低转速工况工作时，如 VTEC机构不及时投入工作，充气效率和进气涡流速度降低，会发生轻微爆燃（如爬坡时）。,三、VTEC机构的工作原理,1.低速运转时ECM无工作指令，油道内无控制油压，各摇臂独自摆动。主摇臂随主凸轮开闭主进气门，供给低速涡流混合气；次凸轮推动次摇臂微开次进气门，提供燃油；中间摇臂随中间凸轮大幅度地空转摆动。为了减少噪声，中间摇臂一端设有支撑弹簧，处于“单进双排”的工作状态。,2. 高速运转时当信号达到规定值时，ECM指令VTEC电磁阀开启液压油道，油压推动3个柱塞移动，3个摇臂栓为一体。由于中间凸轮的升程大于另外两个凸轮，且凸轮的相位角也大，主次进气门即大幅度地同步开闭。此时，处于“双进双排”工作状态，功率明显加大。,3汽车在静止状态空转时，VTEC机构不投入工作。动态投入工作时，车速有明显提高。4VTEC机构技术状态的好坏，除电控部件外，对机油品质、润滑系统相关部件和大小瓦的配合间隙要求严格（0.020.04mm），必须使用本田机油，完成润滑和锁止控制。,5本田系列配气机构，气门间隙调整必须在冷态下进行，即缸盖温度低于38时。因其配气相位角较大，只能是逐缸调整。进气门间隙为0.260.02；排气门间隙0.300.02mm。气门轻微噪声是“本田特色”。,丰田车系,智能可变气门正时系统(VVTi系统),VVTi（Variable Valve Timing intelligent）智能可变气门正时系统，用来控制进气凸轮轴在40角范围内，自动保持最佳的气门正时，以适应发动机工作状况的需要，实现了在所有速度范围内，使配气相位智能化的变化（保持、提前、迟后）。从而，提高了发动机的扭矩和燃油经济性及净化性。,这种结构只是改变进气门开、关时间的早晚，配气相位角值不变（时间平移即早开、早关；晚开、晚关），不改变进气门升程的大小（此为不足之处）。该机构的相位角调节范围宽，工作可靠，功率可提高10%20%，油耗可降低3%5%。这种结构在其他车系也广泛使用，如新款的本田车系等。,二、结构：配气相位调节机构VVTi，由外壳、四齿转子、锁销、控制油道、电磁控制阀组成。1、 配气相位调节机构VVTi ，安装在进气凸轮轴的前端，随正时链轮同步转动。在转动中能利用润滑系统的油压，自动调节凸轮轴与正时链轮的相对角度位置。,2、调节机构的外壳与正时链轮固接，转子与进气凸轮轴固接，转子中有一液压锁销，可使其连接齿轮同步传动，或用油压解脱，以调节进气门早开晚关角度的大小。,3、四齿式转子与外壳的隔墙，形成八个控制油腔，四个油腔充油，四个油腔泄油，转子在液压油道的转换作用下，可正反向转动，可使进气凸轮轴与正时链轮相对转动，自动调节进气门早开晚关角度的大小。,4、电磁控制阀受电脑ECU的控制，实现配气相位的调节。ECU根据节气门开度信号TPS、转速信号SP、空气流量信号AFS、水温信号CTS，计算出最佳配气正时角度而发令控制，并根据凸轮轴位置传感器信号和曲轴位置传感器信号，检测实际的气门正时，能进行反馈控制，以获得预定的气门正时。,ECU是用不同的电流值，调节滑阀的位置，随发动机工况的变化，有“保持”、“提前”、“迟后”等状态。例如：“提前状态”时，控制油道使油腔1、3、5、7充油；油腔2、4、6、8泄油，转子和进气凸轮轴右旋转动一定角度，进气门即早开启。又如：“迟后状态”时，控制油道转换，油腔充油和泄油则按相反顺序工作。,三、工作原理： 1、怠速工况转速较低，混合气流速慢，进气提前角应较小，使进气重叠角减小，以防止发动机回火。为此，电磁阀的控制电流较小，磁吸力较小，使滑阀应处于“保持状态”，油道内无油压，锁销处于锁止状态，进气门不提前开启，保证怠速平稳运转。,2、中等负荷工况转速较高，混合气流速加快，惯性能量较大，进气门应早开，加大重叠角，可使废气排出量加大，提高容积效率。滑阀应处于“提前状态”，以加大发动机的扭矩值。为此，电磁阀的电流随之加大，滑阀在较大的磁吸力作用下，可左移到极限位置，出油孔和回油孔随动开启。使转子右旋转，进气门开启程度随之加大，最大可达40 曲轴转角。,3、大负荷工况转速相对降低，混合气流速变慢，应使进气门早开程度减小，以防止发动机回火，用加大晚关程度来加大扭矩值。为此，电磁阀不通电，不产生磁吸力，滑阀在其弹簧的作用下，被推到右端极限位置。其出油道和回油道反向转换，转子反向左转，进气门早开程度减小，滑阀应处于“迟后状态”，保证了发动机扭矩的增大。,4、VVT-i机构工作状态的好坏，对润滑系统油压的高低的依赖性较大，润滑油质和油压应保持正常。,大众车系可变气门正时机构,一、概述： 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，使进气充分和排气彻底，提高动力性和经济性。通常是以常用转速下的配气相位角为据，它只能对这一转速有利。,二、大众车系的可变气门正时机构：结构：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：,大众车系的可变气门正时机构的工作原理？,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，驱动进气门开闭。,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）。,3、如（A）图：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，提高容积效率，为低转速、大扭矩工作叚。,4、如（B）图：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。,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，为大扭矩区域，适于一般行驶工况；高速时：气流惯性大，进气门晚开、晚关，为大功率区叚，适于高速行驶工况。,7、电脑ECU根据发动机转速信号转速信号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。,8、V6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的安装，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。,三、可变相位调节器和电磁控制阀的构造和工作原理：（一）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。,只能对进气凸轮轴进行调 整。排气凸轮轴被曲轴正 时齿带驱动，不能调整。 进气凸轮轴通过正时链条 被排气凸轮轴驱动。 凸轮轴调整是通过电控液 压活塞将油压作用于链条 张紧器来完成的。凸轮轴 调整机构的工作油路与气 缸盖上的油道相通。,1、紧链器上下弧形滑板，利用其筒孔套装在一起，各有其弹簧上下张开，使链条有一定的预紧度。发动机工作后，润滑系主油道的油压又通过单向阀进入筒内，推动上下滑板产生张紧力，保证链条机构可靠地工作。,2、下弧形滑板筒上有控制活塞，在液压作用下能上下移动，可分别对正时链条产生推力，能改变进气凸轮轴相对于排气凸轮轴的角度值，产生“提前”或“迟后”调节力。,3、电磁控制阀线圈的电阻值为1018，控制滑阀轴向移动，滑阀上有四道隔墙，使控制油道转换，产生“提前”或“迟后”调节。滑阀的中间隔墙上有一沟槽，使滑阀微量的轴移，即产生“封闭”或“沟通”作用。,4、主油道进油口处有节流球，可使控制油压柔和的变化。回油道孔在滑阀末端隔墙内，保证B油道在不“提前”时泄油；“提前”时又封闭回油道。,（二）工作原理：1、当发动机转速低于1300r/min时电磁控制阀不通电，滑阀使A油道与主油道相通，控制油压即作用在控制活塞的下方，推动控制活塞向上运动，使上部链条变长，进气凸轮轴即反向转动一定角度，进气门早开角度变小，进、排气门的重叠角变小，防止发动机回火，低速运转平稳。,2、当发动机转速高于1300r/min时 电磁控制阀通电，磁吸力使滑阀右移，沟通B油道和主油道，控制油压即作用在控制活塞的上方，推动控制活塞向下运动，使下部链条变长，进气凸轮轴即正向转动一定角度，进气门早开角度变大，进、排气门的重叠角变大，废气排出率加大，提高了容积效率和扭矩值。,3、当发动机转速高于3600r/min时电磁控制阀又断电，调节工作结束，进气门又回到不提前的位置，晚开和晚关角度加大，可利用气体的惯性能量，提高功率值。,电子控制的气门机构（E-Valve）,传统的控制进气管上的节气门开度进气方式，因节气门的阻碍，进气能量损失大，充气效率低。为此，宝马公司和日产公司研发了电控气门机构（E-Valve），实现了强劲、高压、高频、量化控制（100v），它是配气机构的重大革命。,一、电控气门机构的优点： 1、它直接改变气门的升程和开闭时间，可以控制吸入的进气量，进气损失小，能节省燃油10以上，使加速反应快。2、去消了节气门、正时齿轮、凸轮轴、正时皮带等机构，简化了机体结构和重量，降低了故障率。,3、用电脑单独控制各气缸的气门开闭，可以实现发动机排量的变化。如汽车阻力小时或市内行车，可关闭部分气缸，进一步节油。4、起动时可保留一个气缸气门正常开闭，其他气缸的气门同时开启，为非真空压力状态，使单气缸快速运转，快速着火运转。,二、工作原理：它是利用电脑ECU，根据各种传感器信号，用占空比的方式控制气门开闭时间，并能改变控制电流，调节磁吸力的大小，控制气门的升程。,1、当节气门开启电磁线圈通电时磁吸力将气门杆为一体的吸盘吸下，气门开启。,2、当节气门关闭电磁线圈通电时 磁吸力将气门杆为一体的吸盘吸起，气门关闭。,3、高速时，气门提前开启，开度较大，且开启时间较长，以增大功率。4、低速时，气门推迟开启，开度较小，且开启时间较短，有利于燃烧完全，省油、污染小。,5、气门的升程高度，最小为0.25mm；最大为9.7mm，相差40倍，从最小到最大反应时间为0.3s。,END！,本田车系的VTEC控制机构与丰田车系、大众车系发动机“可变气门正时技术”原理上的不同点？,