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四種形式的可變配氣機構.ppt

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四種形式的可變配氣機構.ppt

可變配氣相位機構,本田乘用車的VTEC控制機構,VTEC機構在本田乘用車思域、里程、CR-V、奧德賽、雅閣F22B1和D16Z6發(fā)動機上使用。VTEC是英文縮寫,其全稱為:Variable Valve & Valve Lift Electronic Control 。意思是:可變氣門正時與升程電子控制。 人們夢想能實現(xiàn)高速區(qū)和低速區(qū)相位值能自動轉換,本田發(fā)動機率先成功地設置了這種機構,使汽車的動力性、經(jīng)濟性、凈化性得到大幅度的提高。,一、概述,發(fā)動機配氣相位角的大小因車而異,總的目的是:利用氣流的慣性和壓差,使進氣充分、排氣徹底,提高動力性和經(jīng)濟性。,可變配氣相位改變了配氣相位固定不變的狀態(tài),在發(fā)動機運轉工況范圍內提供最佳的配氣正時,提高了充氣系數(shù),較好地解決了高轉速與低轉速、大負荷與小負荷下動力性與經(jīng)濟性的矛盾,在一定程度上改善了廢氣排放、怠速穩(wěn)定性和低速平穩(wěn)性,降低了怠速轉速。,同一臺發(fā)動機轉速不同時,應有不同的配氣相位角,轉速越高,提前角和遲后角也應隨之加大。這是因為固定相位角,只能對一種轉速有利,滿足了低轉速的要求,就滿足不了高轉速的要求。 過大的配氣相位角,將使發(fā)動機的低速性能變壞。這是因為:低速時,混合氣流動速度慢,燃燒速度也較慢,進氣提前角過大時,有可能將混合氣擠出缸外,造成回火和怠速不穩(wěn)。 反之,過小的配氣相位角,將使高速性能變壞。這是因為:高速時,混合氣流動速度快,燃燒速度加快,慣性能量也加大,進排氣門應加大早開晚關的角度,才能保證充分利用慣性能量,防止氣流滯留缸外,使進氣充分、排氣徹底。,在配氣相位的4個角度中,進氣遲后角,在不同的轉速時,對發(fā)動機性能的好壞影響最大。,試驗證明:兩種進氣遲后角的充氣效率(v)和功率(Ne)變化規(guī)律是:(1)升高遲后。(2)高速時越過23002500r/min后,晚關60的v和Ne,明顯優(yōu)于40o的相位角。(3)有一個轉折點,這就是可變配氣相位的控制點(VTEC起作用的始點)。,為此,四氣門配氣機構“雙功能可變相位控制機構VTEC” 就應運而生。 所謂“雙功能”是指有高、低速兩種凸輪,相位角不同,升程也不同。,VTEC機構出現(xiàn),保證了發(fā)動機在整個轉速范圍內,獲得最佳的進氣渦流和充氣效率(V),使動力性、經(jīng)濟性、凈化性和怠速平穩(wěn)性有明顯的提高。如本田1.6L發(fā)動機,裝用VTEC機構后,其最大功率從88kw增大到118kw,最高轉速達8000r/min。,二、VTEC機構的組成1兩個排氣門由單獨的凸輪和搖臂驅動;兩個進氣門由單獨的不同升程和相位的凸輪和搖臂驅動,主次搖臂之間裝有中間搖臂,它不與任何氣門直接接觸,三者依靠專門的柱塞聯(lián)動,利用主油道油壓控制。如圖:,中間凸輪升程最大,它是按發(fā)動機“雙進雙排”、高轉速、大功率的工作狀態(tài)設計的。主凸輪的升程小于中間凸輪,它是按“單進雙排”、低轉速工作狀態(tài)設計的。次凸輪升程最小,最高處只是稍微高于基圓,其作用是在低轉速時微開,防止噴出的燃油不能進缸。,3個搖臂靠近氣門一側制有柱塞孔,孔中有靠油壓控制滑動柱塞,以便鎖止聯(lián)動??刂朴蛪河蒃CM的電磁閥控制,其線圈的電阻值為1430,投入工作時,油壓為250kPa以上,使柱塞移動鎖止搖臂。,VTEC機構投入工作時,在油壓作用下,壓力開關斷開,給ECM一個反饋信號,確認凸輪已轉換工作。如油壓低于標準值49kPa時,壓力開關閉合,5v搭鐵電壓信號即報警。6.在大負荷、低轉速工況工作時,如 VTEC機構不及時投入工作,充氣效率和進氣渦流速度降低,會發(fā)生輕微爆燃(如爬坡時)。,三、VTEC機構的工作原理,1.低速運轉時ECM無工作指令,油道內無控制油壓,各搖臂獨自擺動。主搖臂隨主凸輪開閉主進氣門,供給低速渦流混合氣;次凸輪推動次搖臂微開次進氣門,提供燃油;中間搖臂隨中間凸輪大幅度地空轉擺動。為了減少噪聲,中間搖臂一端設有支撐彈簧,處于“單進雙排”的工作狀態(tài)。,2. 高速運轉時當信號達到規(guī)定值時,ECM指令VTEC電磁閥開啟液壓油道,油壓推動3個柱塞移動,3個搖臂栓為一體。由于中間凸輪的升程大于另外兩個凸輪,且凸輪的相位角也大,主次進氣門即大幅度地同步開閉。此時,處于“雙進雙排”工作狀態(tài),功率明顯加大。,3汽車在靜止狀態(tài)空轉時,VTEC機構不投入工作。動態(tài)投入工作時,車速有明顯提高。4VTEC機構技術狀態(tài)的好壞,除電控部件外,對機油品質、潤滑系統(tǒng)相關部件和大小瓦的配合間隙要求嚴格(0.020.04mm),必須使用本田機油,完成潤滑和鎖止控制。,5本田系列配氣機構,氣門間隙調整必須在冷態(tài)下進行,即缸蓋溫度低于38時。因其配氣相位角較大,只能是逐缸調整。進氣門間隙為0.260.02;排氣門間隙0.300.02mm。氣門輕微噪聲是“本田特色”。,豐田車系,智能可變氣門正時系統(tǒng)(VVTi系統(tǒng)),VVTi(Variable Valve Timing intelligent)智能可變氣門正時系統(tǒng),用來控制進氣凸輪軸在40角范圍內,自動保持最佳的氣門正時,以適應發(fā)動機工作狀況的需要,實現(xiàn)了在所有速度范圍內,使配氣相位智能化的變化(保持、提前、遲后)。從而,提高了發(fā)動機的扭矩和燃油經(jīng)濟性及凈化性。,這種結構只是改變進氣門開、關時間的早晚,配氣相位角值不變(時間平移即早開、早關;晚開、晚關),不改變進氣門升程的大?。ù藶椴蛔阒帲?。該機構的相位角調節(jié)范圍寬,工作可靠,功率可提高10%20%,油耗可降低3%5%。這種結構在其他車系也廣泛使用,如新款的本田車系等。,二、結構:配氣相位調節(jié)機構VVTi,由外殼、四齒轉子、鎖銷、控制油道、電磁控制閥組成。1、 配氣相位調節(jié)機構VVTi ,安裝在進氣凸輪軸的前端,隨正時鏈輪同步轉動。在轉動中能利用潤滑系統(tǒng)的油壓,自動調節(jié)凸輪軸與正時鏈輪的相對角度位置。,2、調節(jié)機構的外殼與正時鏈輪固接,轉子與進氣凸輪軸固接,轉子中有一液壓鎖銷,可使其連接齒輪同步傳動,或用油壓解脫,以調節(jié)進氣門早開晚關角度的大小。,3、四齒式轉子與外殼的隔墻,形成八個控制油腔,四個油腔充油,四個油腔泄油,轉子在液壓油道的轉換作用下,可正反向轉動,可使進氣凸輪軸與正時鏈輪相對轉動,自動調節(jié)進氣門早開晚關角度的大小。,4、電磁控制閥受電腦ECU的控制,實現(xiàn)配氣相位的調節(jié)。ECU根據(jù)節(jié)氣門開度信號TPS、轉速信號SP、空氣流量信號AFS、水溫信號CTS,計算出最佳配氣正時角度而發(fā)令控制,并根據(jù)凸輪軸位置傳感器信號和曲軸位置傳感器信號,檢測實際的氣門正時,能進行反饋控制,以獲得預定的氣門正時。,ECU是用不同的電流值,調節(jié)滑閥的位置,隨發(fā)動機工況的變化,有“保持”、“提前”、“遲后”等狀態(tài)。例如:“提前狀態(tài)”時,控制油道使油腔1、3、5、7充油;油腔2、4、6、8泄油,轉子和進氣凸輪軸右旋轉動一定角度,進氣門即早開啟。又如:“遲后狀態(tài)”時,控制油道轉換,油腔充油和泄油則按相反順序工作。,三、工作原理: 1、怠速工況轉速較低,混合氣流速慢,進氣提前角應較小,使進氣重疊角減小,以防止發(fā)動機回火。為此,電磁閥的控制電流較小,磁吸力較小,使滑閥應處于“保持狀態(tài)”,油道內無油壓,鎖銷處于鎖止狀態(tài),進氣門不提前開啟,保證怠速平穩(wěn)運轉。,2、中等負荷工況轉速較高,混合氣流速加快,慣性能量較大,進氣門應早開,加大重疊角,可使廢氣排出量加大,提高容積效率?;y應處于“提前狀態(tài)”,以加大發(fā)動機的扭矩值。為此,電磁閥的電流隨之加大,滑閥在較大的磁吸力作用下,可左移到極限位置,出油孔和回油孔隨動開啟。使轉子右旋轉,進氣門開啟程度隨之加大,最大可達40 曲軸轉角。,3、大負荷工況轉速相對降低,混合氣流速變慢,應使進氣門早開程度減小,以防止發(fā)動機回火,用加大晚關程度來加大扭矩值。為此,電磁閥不通電,不產生磁吸力,滑閥在其彈簧的作用下,被推到右端極限位置。其出油道和回油道反向轉換,轉子反向左轉,進氣門早開程度減小,滑閥應處于“遲后狀態(tài)”,保證了發(fā)動機扭矩的增大。,4、VVT-i機構工作狀態(tài)的好壞,對潤滑系統(tǒng)油壓的高低的依賴性較大,潤滑油質和油壓應保持正常。,大眾車系可變氣門正時機構,一、概述: 發(fā)動機“可變氣門正時技術”(Variable Valve Timing),在大眾車系廣泛使用,如:寶來、奧迪、帕薩特 等。配氣相位角的大小,因車而異,總的目的是:利用氣流的慣性和壓差,使進氣充分和排氣徹底,提高動力性和經(jīng)濟性。通常是以常用轉速下的配氣相位角為據(jù),它只能對這一轉速有利。,二、大眾車系的可變氣門正時機構:結構:正時鏈條、鏈輪及可變相位調節(jié)器和電磁控制閥組成。其調節(jié)原理如下:,大眾車系的可變氣門正時機構的工作原理?,1、驅動端(固定端)是排氣凸輪軸,在正時皮帶的驅動下順時針轉動,不可能逆轉,相對進氣凸輪軸而言為“固定端”。它拉動進氣凸輪軸也順時針旋轉,驅動進氣門開閉。,2、自由端(浮動端)為進氣凸輪 軸,它不僅在排氣凸輪軸的鏈條拉動下順時針旋轉,也可在可變配氣正時調節(jié)器上下伸長時,轉動一個角(拉、壓合力)。,3、如(A)圖:調節(jié)器弧形滑板下降,鏈條下降,拉動進氣凸輪軸順時針轉動一個角。進氣門即早開、早關,使重疊角加大,排氣效果改善,提高容積效率,為低轉速、大扭矩工作叚。,4、如(B)圖:調節(jié)器弧形滑板上升,鏈條上升,拉動進氣凸輪軸逆時針轉動一個角,進氣門即晚開、晚關,充分利用流體慣性,提高充氣效率,為高轉速、大功率工作段。,5、曲軸相位角的調節(jié)范圍為2030,只是早開、晚關的時間變了,配氣相位角不變(時間平移),氣門升程不變,但進、排氣重疊角變了(它的大小影響廢氣排出量和回火)。,6、調節(jié)開始點多為1300r/min, 低速時:氣流慣性小,進氣門早開、早關,為大扭矩區(qū)域,適于一般行駛工況;高速時:氣流慣性大,進氣門晚開、晚關,為大功率區(qū)叚,適于高速行駛工況。,7、電腦ECU根據(jù)發(fā)動機轉速信號轉速信號SP,通過電磁控制閥上的滑閥,使?jié)櫥到y(tǒng)的主油道油壓,驅動調節(jié)器中的控制活塞動作,使弧形滑板分別上升或下降,進氣凸輪軸即轉動一個角,改變了氣門的開閉時間。,8、V6發(fā)動機可變氣門正時機構分左右兩排,一個正時皮帶驅動左右兩排的排氣凸輪軸,左右兩側調節(jié)器一前一后的安裝,其液壓操縱的方向相反,但原理相同。即:左側弧形滑板向上運動時,右側弧形滑板向下運動,左右兩排的進氣凸輪軸都同向轉過一個角。,三、可變相位調節(jié)器和電磁控制閥的構造和工作原理:(一)構造它是在液壓緊鏈器的基礎上,加裝了用ECU控制的電磁閥,形成了一個“配氣相位調節(jié)總成”部件。,只能對進氣凸輪軸進行調 整。排氣凸輪軸被曲軸正 時齒帶驅動,不能調整。 進氣凸輪軸通過正時鏈條 被排氣凸輪軸驅動。 凸輪軸調整是通過電控液 壓活塞將油壓作用于鏈條 張緊器來完成的。凸輪軸 調整機構的工作油路與氣 缸蓋上的油道相通。,1、緊鏈器上下弧形滑板,利用其筒孔套裝在一起,各有其彈簧上下張開,使鏈條有一定的預緊度。發(fā)動機工作后,潤滑系主油道的油壓又通過單向閥進入筒內,推動上下滑板產生張緊力,保證鏈條機構可靠地工作。,2、下弧形滑板筒上有控制活塞,在液壓作用下能上下移動,可分別對正時鏈條產生推力,能改變進氣凸輪軸相對于排氣凸輪軸的角度值,產生“提前”或“遲后”調節(jié)力。,3、電磁控制閥線圈的電阻值為1018,控制滑閥軸向移動,滑閥上有四道隔墻,使控制油道轉換,產生“提前”或“遲后”調節(jié)?;y的中間隔墻上有一溝槽,使滑閥微量的軸移,即產生“封閉”或“溝通”作用。,4、主油道進油口處有節(jié)流球,可使控制油壓柔和的變化。回油道孔在滑閥末端隔墻內,保證B油道在不“提前”時泄油;“提前”時又封閉回油道。,(二)工作原理:1、當發(fā)動機轉速低于1300r/min時電磁控制閥不通電,滑閥使A油道與主油道相通,控制油壓即作用在控制活塞的下方,推動控制活塞向上運動,使上部鏈條變長,進氣凸輪軸即反向轉動一定角度,進氣門早開角度變小,進、排氣門的重疊角變小,防止發(fā)動機回火,低速運轉平穩(wěn)。,2、當發(fā)動機轉速高于1300r/min時 電磁控制閥通電,磁吸力使滑閥右移,溝通B油道和主油道,控制油壓即作用在控制活塞的上方,推動控制活塞向下運動,使下部鏈條變長,進氣凸輪軸即正向轉動一定角度,進氣門早開角度變大,進、排氣門的重疊角變大,廢氣排出率加大,提高了容積效率和扭矩值。,3、當發(fā)動機轉速高于3600r/min時電磁控制閥又斷電,調節(jié)工作結束,進氣門又回到不提前的位置,晚開和晚關角度加大,可利用氣體的慣性能量,提高功率值。,電子控制的氣門機構(E-Valve),傳統(tǒng)的控制進氣管上的節(jié)氣門開度進氣方式,因節(jié)氣門的阻礙,進氣能量損失大,充氣效率低。為此,寶馬公司和日產公司研發(fā)了電控氣門機構(E-Valve),實現(xiàn)了強勁、高壓、高頻、量化控制(100v),它是配氣機構的重大革命。,一、電控氣門機構的優(yōu)點: 1、它直接改變氣門的升程和開閉時間,可以控制吸入的進氣量,進氣損失小,能節(jié)省燃油10以上,使加速反應快。2、去消了節(jié)氣門、正時齒輪、凸輪軸、正時皮帶等機構,簡化了機體結構和重量,降低了故障率。,3、用電腦單獨控制各氣缸的氣門開閉,可以實現(xiàn)發(fā)動機排量的變化。如汽車阻力小時或市內行車,可關閉部分氣缸,進一步節(jié)油。4、起動時可保留一個氣缸氣門正常開閉,其他氣缸的氣門同時開啟,為非真空壓力狀態(tài),使單氣缸快速運轉,快速著火運轉。,二、工作原理:它是利用電腦ECU,根據(jù)各種傳感器信號,用占空比的方式控制氣門開閉時間,并能改變控制電流,調節(jié)磁吸力的大小,控制氣門的升程。,1、當節(jié)氣門開啟電磁線圈通電時磁吸力將氣門桿為一體的吸盤吸下,氣門開啟。,2、當節(jié)氣門關閉電磁線圈通電時 磁吸力將氣門桿為一體的吸盤吸起,氣門關閉。,3、高速時,氣門提前開啟,開度較大,且開啟時間較長,以增大功率。4、低速時,氣門推遲開啟,開度較小,且開啟時間較短,有利于燃燒完全,省油、污染小。,5、氣門的升程高度,最小為0.25mm;最大為9.7mm,相差40倍,從最小到最大反應時間為0.3s。,END!,本田車系的VTEC控制機構與豐田車系、大眾車系發(fā)動機“可變氣門正時技術”原理上的不同點?,

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