發(fā)動機可變配氣相位技術(shù)探析論文

1、摘耍2一、可變氣門正時技術(shù)3（一）、可變氣門正時系統(tǒng)的原理31、可變配氣相位調(diào)整原理42、可變配氣相位技術(shù)條件5（二）、可變氣門正時技術(shù)的現(xiàn)狀5（三）、可變氣門正時技術(shù)的發(fā)展趨勢6二、國內(nèi)外可變氣門配氣機構(gòu)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢7（一）、可變配氣機構(gòu)分類7（二）、可變氣門技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀7三、可變配氣相位技術(shù)研究意義8三、連續(xù)可變配氣凸輪軸設(shè)計淺析9（一）、連續(xù)可變凸輪軸作用9（二）、連續(xù)可變配氣凸輪軸的工作原理9（三）、連續(xù)可變配氣凸輪軸與傳統(tǒng)可變配氣技術(shù)凸輪軸優(yōu)缺點比較9（四）、可變配氣相位技術(shù)條件11四、可變氣門正時技術(shù)的發(fā)展趨勢ii參考文獻13摘要本文介紹了從進氣晚關(guān)角及進排氣的動態(tài)效應幾方面

2、著手，不斷改進發(fā)動機 的配氣相位以及進排氣系統(tǒng)，使發(fā)動機的實際性能曲線逐步接近計算機仿真曲線。 配氣相位、進氣門間隙、排氣門間隙、轉(zhuǎn)速、負荷五個調(diào)整參數(shù)之間是相互影響 的。通過在配氣機構(gòu)多剛體模型屮引入柔性體，描述了配氣機構(gòu)的動力學性能;建 立了柔性體氣門彈簧，分析了氣門彈簧動剛度的非線性行為，并且依據(jù)模態(tài)技術(shù)計 算得到其動態(tài)應力;該方法為優(yōu)化設(shè)計配氣機構(gòu)等機械產(chǎn)品及對其進行疲勞性能 研究提供了依據(jù)。該儀器可檢測各種汽、柴油發(fā)動機的啟動性能、高壓點火性能、 燃油噴射性能、充電性能、動力性能、配氣相位、發(fā)動機異響震動分析等30余種 技術(shù)參數(shù)，并分析故障產(chǎn)生的原因、檢測過程中，可隨時顯示各種波形及

3、技術(shù)參 數(shù)和結(jié)果并可隨機打印，該儀器內(nèi)存有一百多種國內(nèi)外發(fā)動機技術(shù)參數(shù)，內(nèi)容十 分豐富，隨時可以與檢測結(jié)果對比。passat b5轎車有4缸和6缸兩種發(fā)動機,4 缸機有4g54與4g64対種型號,6缸機型號為6g72,具配氣機構(gòu)均采用頂置凸輪軸 式配氣機構(gòu)。介紹了氣門間隙自動調(diào)整器的結(jié)構(gòu)、工作原理，以及其維護與保養(yǎng)。冃前，汽車工業(yè)的發(fā)展正在而臨著兩個主耍問題一一能源的枯竭與環(huán)境的污 染。汽車發(fā)動機的配氣相位對其動力性、經(jīng)濟性以及排氣污染都有重要的影響， 在傳統(tǒng)汽車發(fā)動機屮，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化時，氣流的速度和進排氣門早開遲閉的絕 對時間都發(fā)生了變化，由于發(fā)動機的氣門開閉由凸輪驅(qū)動，進、排氣門的早開角

4、、 遲閉角固定不變，這實際上只能使發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速范圍下處于最佳的配氣相位, 而在發(fā)動機轉(zhuǎn)速很低或者很高的時候，其配氣相位處于不理想的狀態(tài)。在發(fā)動機 低轉(zhuǎn)速時，會因為氣門疊開角比理想值大，使部分新鮮混合氣被廢氣帶走而造成 油耗和排污增加；在高轉(zhuǎn)速時，由于氣門疊開角比理想值小，進氣量不足，從而 限制發(fā)動機所能達到的最人功率。為了保護環(huán)境以及為了人類可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)低能源消耗和低排放污染已成 為汽車發(fā)動機的發(fā)展方向，這就要求發(fā)動機在保證良好動力性的同時，又要降低燃油消耗量，需要某種可變配氣相位機構(gòu)能使氣門正時、氣門開啟持續(xù)時間及氣 門升程等參數(shù)中的一個或多個隨發(fā)動機的工況變化實時進行調(diào)節(jié)，即配氣相

5、位角 也應該隨z改變。最佳的配氣相位能使發(fā)動機在很短的換氣時間內(nèi)充入最多的新 鮮空氣（可燃混合氣），并使排氣阻力減小，廢氣殘留量最少，從而獲得更好的燃 油經(jīng)濟性，更高的扭矩和功率特性，提高汽車怠速穩(wěn)定性和降低排放污染。發(fā)動機可變配氣相位內(nèi)燃機配機機構(gòu)一、可變氣門正時技術(shù)傳統(tǒng)的發(fā)動機氣門正時系統(tǒng)，是一種配氣相位即氣門開啟和關(guān)閉都一成不變 機械系統(tǒng)，這種配氣系統(tǒng)很難滿足發(fā)動機在多種工況對配氣的需要，不能滿足發(fā) 動機在各種轉(zhuǎn)速工況下均輸出強勁的動力要求。而可變氣門正時系統(tǒng)是一種改變 氣門開啟時間或開啟大小的電控系統(tǒng)，通過在不同的轉(zhuǎn)速下為車輛匹配更合理的 氣門開啟和關(guān)閉，來增強車輛扭炬輸出的均衡性，提

6、高發(fā)動機功率并降低車輛的 油耗。（一入可變氣門正時系統(tǒng)的原理四行程發(fā)動機在工作過程中，吸入新鮮空氣，排出高溫廢氣。這種進氣和排 氣的全過程，稱為換氣過程。在高速發(fā)動機中，每個循環(huán)的進排氣過程時間極短, 在這極短的時間內(nèi)，被吸入的可燃混合氣越多，廢氣排的越干凈、越徹底，發(fā)動 機發(fā)出的功率就可能越大。反z,發(fā)出的功率就越小，發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性 就會下降。因此，需要適時開啟和關(guān)閉進排氣門。由內(nèi)燃機原理可知，氣門的開 閉位置和活塞的位置有關(guān)，活塞的位置和曲軸的轉(zhuǎn)角有關(guān)，用曲軸轉(zhuǎn)角來表示氣 門的開閉時間，就是配氣相位。從配氣相位圖中，可以看出，發(fā)動機的進排氣門 的開啟和關(guān)閉分別提前打開和延遲關(guān)閉。以

7、便爭取最大的“時間斷面”。把氣門提 前開啟時刻稱作提前角，氣門遲后關(guān)閉時刻稱作遲閉角。由于排氣遲后關(guān)閉和進 氣提前開啟，這就存在著一個進、排氣門同時開啟的氣門重疊階段，氣門疊開時 的曲軸轉(zhuǎn)角稱為氣門重疊角。實驗證明，在高轉(zhuǎn)速時，氣門重疊角大一些對發(fā)動機是十分有利的。就配氣 相位而言，氣門重疊角的大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，若發(fā)動機轉(zhuǎn)速髙，則氣門重 疊角就相應設(shè)置大些。在進、排氣門開、閉的四個階段中，進氣門遲閉角和進、排氣門疊開角對發(fā) 動機的充氣效率有較人的影響，以進氣門遲閉角為例：當發(fā)動機轉(zhuǎn)速較低時，進 氣門遲閉角過大，新鮮充量被向上止點運動的活塞推回到進氣管，這是因為活塞 到下止點時，缸內(nèi)壓力與

8、進氣管壓力相近；當發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，允許有較大的進 氣門遲閉角，這是因為活塞到下止點時缸內(nèi)壓力遠低于進氣管壓力，可以獲得較 多的過后充量。改變進氣門的遲閉角可以改變充氣效率隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢，用來調(diào)整發(fā)動機 轉(zhuǎn)矩特性，以滿足不同的使用要求。如果進氣遲閉角加大，高轉(zhuǎn)速時充氣效率增 加，有利于發(fā)揮最大功率，但對中、低速性能不利；反之，則對高速時最大功率 的發(fā)揮不利。由上述可知，配氣相位與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速有關(guān)。原則上，一種配氣相位只適合 一種發(fā)動機轉(zhuǎn)速。配氣相位取決于凸輪輪廓的形狀，配氣相位對發(fā)動機的性能影 響很人，且由于凸輪型線的不同，也決定了發(fā)動機是高速性能還是低速性能。如 果是高速性能的發(fā)動機，則在髙

9、轉(zhuǎn)速范帀功率很大，但在小低轉(zhuǎn)速范圍功率下降 很多；反之，則在高轉(zhuǎn)速范圍功率下降很多。現(xiàn)代發(fā)動機要求在任何轉(zhuǎn)速范圍都 能獲得較大的功率,這就要求配氣相位能夠根據(jù)發(fā)動機的工作情況及時做出調(diào)整, 因此，可變配氣相位技術(shù)應運而生。1、可變配氣相位調(diào)整原理從配氣相位圖上可以看岀，活塞從上止點移到下止點的進氣過程屮，進氣門 會提前開啟和延遲關(guān)閉；當發(fā)動機做功完畢后，活塞從下止點移到上止點的排氣 過程中，排氣門會提前開啟和延遲關(guān)閉。這樣，必然會出現(xiàn)進、排氣門同時開啟 的時刻，即氣門重疊階段，有可能會造成廢氣倒流，為了消除這一缺陷，采用了 “可變式”的氣門驅(qū)動機構(gòu)?？勺兪綒忾T驅(qū)動機構(gòu)就是在發(fā)動機低速工作時減少

10、氣門行程，而在發(fā)動機高 速時增大氣門行程，改變氣門重疊階段的時間，使發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時能提供強大 的功率，在低轉(zhuǎn)速時又能產(chǎn)生足夠的扭矩，從而改善發(fā)動機的工作性能。即氣門 可變驅(qū)動機構(gòu)能根據(jù)汽車的運行狀況，隨時改變配氣相位，改變氣門升程或氣門 開啟的持續(xù)時間。可變配氣相位的調(diào)整原理：1）怠速狀態(tài)在怠速時，通過消除氣門重疊角，以減小廢氣進入進氣道，達到穩(wěn)定怠速， 提高燃油經(jīng)濟性的tl的。2）中等負荷在中等負荷行駛范圍內(nèi)，通過增加氣門重疊從而增加了內(nèi)部egr （廢氣再循 環(huán)）量，這樣減少了進氣歧管內(nèi)的負壓。因而也減小了活塞的泵吸損失并月改善 了油耗。另外，由于此內(nèi)部egr的結(jié)果以及未燃氣體的再次燃燒，

11、降低了燃燒溫 度，nox （氮氧化合物）排放減少，hc排放也減少。3）從低速到屮速大負荷在低速到中速大負荷行駛范圍內(nèi)，采用提前關(guān)閉進氣門，提高充氣效率。這 樣，在低速到中速范闔提高扭矩輸出。4）高速大負荷在高速大負荷行駛范i韋i內(nèi)，采用推遲進氣門關(guān)閉時刻，提高充氣效率，達到 提高功率的目的。5）低溫下在低溫狀態(tài)下時，采用消除氣門重疊防止廢氣竄入進氣道。減少低溫下燃油 消耗，穩(wěn)定怠速，降低怠速轉(zhuǎn)速。最終穩(wěn)定怠速，提高燃油經(jīng)濟性。6）啟動/停機在啟動或者停機時，消除氣門重疊以消除廢氣進入進氣道，從而提高氣動性 能。2、可變配氣相位技術(shù)條件理想的配氣相位應滿足以卜條件：1）低速時，采用較小的氣門疊開

12、角和較小的氣門升程，防止汽缸內(nèi)新鮮充量 向進氣系統(tǒng)倒流，以增加扭矩，提高燃油經(jīng)濟性。2）高速時，應具有最大氣門升程和進氣門遲閉角，最大限度的減小流動阻力, 充分利用流動慣性，提高充氣系數(shù)，以滿足動力性要求。3）能夠?qū)M氣門從開啟到關(guān)閉的持續(xù)期進行調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的進氣定時?？勺兣錃夂臀桓淖兞伺錃夂臀还潭ú蛔兊臓顟B(tài)，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提 供最佳的配氣正時，提高了充氣系數(shù)，較好的解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速，人負荷與 小負荷條件下動力性與經(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(zhuǎn)速。（二）、可變氣門正時技術(shù)的現(xiàn)狀可變配氣相位機構(gòu)能使氣門正時、氣門開啟持續(xù)時間及氣門

13、升程等參數(shù)屮的 一個或多個隨發(fā)動機的工況變化實時進行調(diào)節(jié)，從而獲得更好的燃油經(jīng)濟性、更 優(yōu)異的扭矩和功率特性，提高怠速穩(wěn)定性和降低尾氣排放。在現(xiàn)在的汽車發(fā)動機 上，經(jīng)常可以看見像vvt、vvti、vvtli、ivtec、vvl等技術(shù)符號，這些發(fā) 動機都采用了可變配氣正時的技術(shù)。國外研究機構(gòu)對可變氣門正時技術(shù)早就進行了大量的研究,美國口 1880年就 已經(jīng)出現(xiàn)了有關(guān)可變氣門的專利，至1987年約有近800 f|-,近年來仍在持續(xù)不斷 的發(fā)展。但是出現(xiàn)在1980年以前的很多機構(gòu)存在的問題較多，1980年以后，電 了技術(shù)的發(fā)展促進了可變配氣相位機構(gòu)產(chǎn)品化，有些技術(shù)已經(jīng)在汽車上使用，取 得了較好的效果

14、。例如：“可變氣門正時和氣門升程電子控制系統(tǒng)（vtec）”是日本本山公司在 1989年推岀的自行研制的世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程的氣門 控制系統(tǒng)，其凸輪軸上有多種不同角度的凸輪。木01公司的vtec發(fā)動機一直享有 “可變氣門發(fā)動機的代名詞” z稱?！爸悄芸勺儦忾T正時系統(tǒng)（vvti）”是豐hi公司推出的可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時 但不能調(diào)節(jié)氣門升程的可變氣門控制系統(tǒng)。當發(fā)動機由低速向高速轉(zhuǎn)換時，屯子 計算機就能自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅(qū)動齒輪內(nèi)的葉片，這樣，在壓力的作 用下，固定的凸輪軸上的葉片就相對于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸在 40°的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變

15、進氣門開啟的時刻，達到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門 正時的h的。德國大眾的張緊器式可變配氣機構(gòu)，通過將原液壓張緊器改進設(shè)計為可變位 置張緊器及電控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對進氣門關(guān)閉角的提前和滯后控制。寶馬公司的全可變氣門控制系統(tǒng)由屯腦決定其動作，通過控制活塞兩側(cè)的機 油壓力，就可以移動斜齒輪，斜齒輪的直線移動可以帶動凸輪軸發(fā)生一定的旋轉(zhuǎn) 角度，經(jīng)由可移動活塞位置的改變，控制凸輪軸正是提前或延遲。（三）、可變氣門正時技術(shù)的發(fā)展趨勢日前大多數(shù)發(fā)動機使用機械式氣門系，這種驅(qū)動形式的有效性、可靠性強， 但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續(xù)時間和進氣門升程。隨著汽油直噴 式發(fā)動機、混合動力發(fā)動機的不斷推出以及排放法規(guī)的強化等

16、，為了解決上述問 題，可變配氣機構(gòu)得到了廣泛的應用。伴隨著發(fā)動機的高性能化，可變配氣機構(gòu) 作為一個重要的手段正變得越來越必要和不可缺少。為了實現(xiàn)配氣機構(gòu)的最大可能的多口出度的可變，利用電磁閥進行驅(qū)動的開 發(fā)也在進行屮，這種系統(tǒng)能對氣門開啟角實現(xiàn)各種角度的可變，將來也可能實現(xiàn) 批量生產(chǎn)，但從成本方面來說，可能還不能完全取代現(xiàn)行的可變配氣機構(gòu)。無凸 輪驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)可分為電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)、電液驅(qū)動可變配氣 相位機構(gòu)、電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)以及其他驅(qū)動方式的可變配氣相位機構(gòu)。電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動氣門；電液驅(qū)動 可變配氣相位機構(gòu)是利用一種壓縮性較小流體的

17、彈性特征對氣門的開啟和關(guān)閉起 加速和減速的作用，對內(nèi)燃機氣門正時、氣門升程和氣門運動速度提供了連續(xù)的 可變控制；電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)與前考的t作原理相似，只不過所用的介 質(zhì)是空氣。在未來的發(fā)動機開發(fā)過程屮，無凸輪軸可變氣門正時技術(shù)將成為研究與應用 的主流，它將集成在ecu中，高效可靠地發(fā)揮提高發(fā)動機輸出功率和扭矩、降低 排放和燃油消耗的雙重作用。二、國內(nèi)外可變氣門配氣機構(gòu)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（一入可變配氣機構(gòu)分類根據(jù)內(nèi)燃機理論上對配氣機構(gòu)的要求，h前成為主流的可變配氣機構(gòu)按功能 上可分為兩大類:可變氣門正時（variable valve timing, vvt）,即氣門開啟與 關(guān)閉時刻可變。（

18、見圖1.1）其原理是低速時，提前關(guān)閉進氣門減少進氣冋流;高速 時，推遲關(guān)閉進氣門，充分利用氣流的慣性過后充氣,提高充氣效率最早是1983 年由阿爾法羅密歐公司開始批量生產(chǎn)，現(xiàn)在己逐漸成為主流?？勺儦忾T升程 （variable valve lift,vvl）,即改變氣門開啟的最大升程。（見圖12）其原理是 在小負荷時,利用較小的氣門升程，控制進入缸內(nèi)的混合氣的量，同樣可以實現(xiàn)無 節(jié)氣門的負荷控制方式而且，由于氣門升程較小，流過氣門的氣流速度較快，改善 了燃油與空氣的混合，進而可以改善燃燒過程。這種機構(gòu)1992年首次在本出的 vtec發(fā)動機上實現(xiàn)。另外，在這兩大類的基礎(chǔ)上，將和同時應用于汽油機在

19、一些高檔車上應用逐漸多起來。（二）、可變氣門技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與燃油控制技術(shù)相比，配氣機構(gòu)控制技術(shù)早期的研究進展比較緩慢，主耍成 果是在1985年以后取得的。20世紀90年代，國外對可變氣門技術(shù)的研究成為熱 點，開發(fā)出了一系列基于凸輪軸的可變氣門機構(gòu)，并且應用于車用發(fā)動機，其中 可變凸輪軸相位機構(gòu)應用最廣。20世紀90年代中后期，開始研究無凸輪氣門機 構(gòu)。其中，fev、aura、bmw、ford等分別展開了電磁閥驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究; ford. lotus、bosch等分別展開了電液驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究。但是目前無凸輪 的氣門機構(gòu)還處于研究階段，未見到其大量應用于車用發(fā)動機的研究報道。我國從20

20、世紀90年代逐步開始進行可變氣門技術(shù)的研究。在90年代中期開 發(fā)出了一種用諧波傳動實現(xiàn)可變凸輪相位的機構(gòu)，可實現(xiàn)小級羞的多級調(diào)相。2000 年后，吉林大學、上海交通大學與長春汽車研究所等設(shè)計了一種液壓張緊器式可 變配氣和位機構(gòu)，可將氣門正時在小范圍內(nèi)變化（進氣門：提前15° ca,沼后13° ca）；清華大學開展了電磁閥驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究；浙江大學對電磁閥驅(qū)動式氣 門機構(gòu)進行了模型仿真研究。但與國外相比，可變氣門技術(shù)只是局限于試驗室研 究，還沒有形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)、可以廣應用于車用發(fā)動機的可變氣門構(gòu).三、可變配氣相位技術(shù)研究意義能源與環(huán)境問題是目前汽車工業(yè)所血臨的兩個問

21、題?，F(xiàn)代高科技的發(fā)展已將 汽車發(fā)動機的節(jié)能、減排、低排放作為“節(jié)能-高效-環(huán)?！?一體化課題進行綜合 研究和技術(shù)開發(fā)。為了同時提高汽油機的燃油經(jīng)濟性和動力性，滿足越來越嚴格的 排放法規(guī)要求，世界齊大公司竟相采用新技術(shù)裝備其生產(chǎn)的轎車。另一方面，隨著 生活水平的提高和產(chǎn)品的升級以及技術(shù)的發(fā)展，人們對汽車的動力性、舒適性的 要求卻在不斷的提高。要求在滿足公益忖標的前提下，以低的成本獲得快捷的交 通便利，享受到駕駛樂趣。因此，二十i世紀符合市場需求的應當是節(jié)能、環(huán)保、 高性能的汽車。針對這種現(xiàn)狀，發(fā)動機可變氣門技術(shù)作為一種性價比相當高的技術(shù)方案，近 年來在對發(fā)動機的高效率化、降低油耗、提高性能和降低

22、尾氣排放的要求越來越 高的情況下，作為手段之一的可變配氣機構(gòu)正逐步商業(yè)化。眾所周知，傳統(tǒng)發(fā)動 機配氣機構(gòu)的氣門運行參數(shù)（氣門開啟相位、氣門開啟持續(xù)角度和氣門升程）是 固定不變的，參數(shù)的確定取決于設(shè)計的工況點。因此，傳統(tǒng)發(fā)動機,往往將氣門正 時設(shè)計成高速全負荷工況最為有利，以便求得最人的標定功率。近年來由于更注重 油耗和排放，就必須考慮小負荷的丁況，因為小負荷的丁況對排放的影響最大。 這樣，這兩個工況范闔對氣門運行參數(shù)的耍求甚至是矛盾的，因此需耍綜合發(fā)動 機的全部工況，采取一種折衷的處理方式來確定這些參數(shù)，長期以來，這些這衷 可能被認為是可靠的，可行的，但是，隨著“高效、低能耗、低排放”的要求不

23、 但提高，這種折衷明顯不是長久z計，進而要求氣門運行參數(shù)隨發(fā)動機工況的改 變而變化，從而在全工況范圍內(nèi)優(yōu)化充量的更換。為了滿足發(fā)動機全工況的要求，就需要設(shè)計可變的配氣相位?？勺儦忾T技術(shù) 就改變了傳統(tǒng)發(fā)動機中配氣相位同定不變的狀態(tài)，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況范i韋i內(nèi)提供 最佳的配氣正時，較好地解決了高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速、人負荷和小負荷下動力性與經(jīng) 濟性的孑盾，同時在一定程度上改善了廢氣排放。更一步的說，可變氣門技術(shù)可 以用來減小發(fā)動機泵氣損失、加快進氣速度、改善混合氣質(zhì)量、提高進氣效率、 最終改善發(fā)動機的燃燒過程，使動力性、經(jīng)濟性、排放性以及響應性能得到綜合 提高。對于汽油機而言，應用可變氣門技術(shù)有以下兒個優(yōu)

24、點：1. 提髙發(fā)動機的動力性:低速時,提前關(guān)閉進氣門減少進氣回流;高速時，推遲 關(guān)閉進氣門，充分利用氣流的慣性過后充氣，提高充氣效率.2. 改善部分負荷的燃油經(jīng)濟性:眾所周知,部分負荷時汽油機燃油經(jīng)濟性低于 柴油機的一個重要原因是節(jié)氣門帶來的泵吸損失通過可變氣門技術(shù)，在部分負荷 時利用進氣門早關(guān)，減少壓縮始點缸內(nèi)混合氣的量，即可實現(xiàn)無節(jié)氣門的負荷控制 方式,減少泵吸損失，提高了燃油經(jīng)濟性.另外，也可以通過氣門的升程來控制負荷. 在小負荷時,利用較小的氣門升程，控制進入缸內(nèi)的混合氣的量，同樣可以實現(xiàn)無 節(jié)氣門的負荷控制方式而且，由于氣門升程較小，流過氣門的氣流速度較快，改善 了燃油與空氣的混合，

25、進而可以改善燃燒過程.3. 改善怠速的穩(wěn)定性和低速時的平穩(wěn)性：怠速時，通過可變氣門定時，減小氣 門重疊角，進而減小充量更換過程中進排氣的相互影響，提高怠速和低速的穩(wěn)眾性, 并可以降低怠速轉(zhuǎn)速.4. 降低排放:利用可變氣門技術(shù)，控制缸內(nèi)egr量，可以有效降低排放，特別是 nox的排放三、連續(xù)可變配氣凸輪軸設(shè)計淺析（一）、連續(xù)可變凸輪軸作用連續(xù)可變凸輪軸的作用是根據(jù)發(fā)動機工況，調(diào)整節(jié)氣門升程，改善原有可變 配氣相位技術(shù)節(jié)氣門只有高、低兩個升程的現(xiàn)狀，致力于實現(xiàn)節(jié)氣門升程根據(jù)發(fā) 動機工況連續(xù)可變，以更好的實現(xiàn)節(jié)能、降低排放污染、提高發(fā)動機功率的效杲。（二入連續(xù)可變配氣凸輪軸的工作原理連續(xù)可變配氣凸輪

26、軸在工作時，需要配合節(jié)氣門升程傳感器，將節(jié)氣門升程 傳至發(fā)動機ecu,發(fā)動機根據(jù)實時車輛負載情況、發(fā)動機工況、氣門實際升程， 計算出該工況下最佳氣門升程，發(fā)出指令令帶式制動器動作，由于帶式制動器對 應部分軸體上的螺紋的作用，凸輪軸發(fā)生軸向移動，另楔形凸輪的人端或小端頂 住氣門連桿，此時，由于正時齒輪由花鍵槽與凸輪軸連接，凸輪軸發(fā)生軸向移動 時，并不影響其轉(zhuǎn)動速度，因此凸輪軸正常運轉(zhuǎn)。需要注意的是，凸輪軸上兩段 螺紋的方向是相反的，因此，兩個不同的帶式制動器可以控制凸輪軸的左、右移 動。（三）、連續(xù)可變配氣凸輪軸與傳統(tǒng)可變配氣技術(shù)凸輪軸優(yōu)缺點比較連續(xù)可變配氣凸輪軸相對丁傳統(tǒng)可變配氣技術(shù)凸輪軸優(yōu)點

27、：1 節(jié)省燃油；2.降低排放污染；缺點：1. 制造工藝復雜；2. 對材料要求高；3. 對控制機構(gòu)精度要求較高?；钊麖纳现裹c移到下止點的進氣過程屮，進氣門會提前開啟（開啟角度為a） 和延遲關(guān)閉（開啟角度為b ）；當發(fā)動機做功完畢后，活塞從下止點移到上止點的 排氣過程中，排氣門會提前開啟（開啟角度為y）和延遲關(guān)閉（開啟角度為§）。 這樣，必然會出現(xiàn)進、排氣門同時開啟的時刻，即氣門垂疊階段，有可能會造成 廢氣倒流，為了消除這一缺陷，采用了 “可變式”的氣門驅(qū)動機構(gòu)。可變式氣門 驅(qū)動機構(gòu)就是在發(fā)動機低速工作時減少氣門行程，而在發(fā)動機高速時增大氣門行 程，改變氣門重疊階段的時間，使發(fā)動機在高轉(zhuǎn)

28、速時能提供強人的功率，在低轉(zhuǎn) 速時乂能產(chǎn)生足夠的扭矩，從而改善發(fā)動機的t作性能。即氣門可變驅(qū)動機構(gòu)能 根據(jù)汽車的運行狀況，隨時改變配氣相位，改變氣門升程或氣門開啟的持續(xù)時間。 可變配氣相位的調(diào)整原理：1）怠速狀態(tài)在怠速時，通過消除氣門重疊角，以減小廢氣進入進氣道，達到穩(wěn)定怠速， 提高燃油經(jīng)濟性的h的。2）中等負荷在中等負荷行駛范圍內(nèi)，通過增加氣門重疊從而增加了內(nèi)部egr （廢氣再循 環(huán)）量，這樣減少了進氣歧管內(nèi)的負壓。因而也減小了活塞的泵吸損失并且改善 了油耗。另外，由于此內(nèi)部egr的結(jié)果以及未燃氣體的再次燃燒，降低了燃燒溫 度，nox （氮氧化合物）排放減少，iic排放也減少。3）從低速到中

29、速大負荷在低速到屮速大負荷行駛范圍內(nèi)，采用提前關(guān)閉進氣門，提高充氣效率。這 樣，在低速到中速范圍提髙扭矩輸出。4）高速人負荷在高速大負荷行駛范圉內(nèi)，采用推遲進氣門關(guān)閉時刻，提高充氣效率，達到 提高功率的h的。5）低溫f在低溫狀態(tài)下時，采用消除氣門重疊防止廢氣竄入進氣道。減少低溫下燃油 消耗，穩(wěn)定怠速，降低怠速轉(zhuǎn)速。最終穩(wěn)定怠速，提高燃油經(jīng)濟性。6）啟動/停機在啟動或者停機時，消除氣門重疊以消除廢氣進入進氣道，從而提高氣動性 能。（四）、可變配氣相位技術(shù)條件理想的配氣相位應滿足以下條件：1低速時，采用較小的氣門疊開角和較小的氣門升程，防止汽缸內(nèi)新鮮充量 向進氣系統(tǒng)倒流，以增加扭矩，提高燃油經(jīng)濟性

30、。2高速時，應具有最大氣門升程和進氣門遲閉角，最大限度的減小流動阻力, 充分利用流動慣性，提高充氣系數(shù)，以滿足動力性要求。3能夠?qū)M氣門從開啟到關(guān)閉的持續(xù)期進行調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的進氣定時?？勺兣錃庀辔桓淖兞伺錃庀辔还潭ú蛔兊臓顟B(tài)，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)提 供最佳的配氣正時，捉高了充氣系數(shù)，較好的解決了高轉(zhuǎn)速與低轉(zhuǎn)速，大負荷與 小負荷條件下動力性與經(jīng)濟性的孑盾，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(zhuǎn)速目前人多數(shù)發(fā)動機使用機械式氣門系，這種驅(qū)動形式的有效性、可靠性強， 但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續(xù)時間和進氣門升程。隨著汽油直噴 式發(fā)動機、混合動力發(fā)動機的不斷

31、推岀以及排放法規(guī)的強化等，為了解決上述問 題，可變配氣機構(gòu)得到了廣泛的應用。伴隨著發(fā)動機的高性能化，可變配氣機構(gòu) 作為一個重耍的手段正變得越來越必要和不可缺少。為了實現(xiàn)配氣機構(gòu)的最大可能的多自由度的可變，利用電磁閥進行驅(qū)動的開 發(fā)也在進行屮，這種系統(tǒng)能對氣門開啟角實現(xiàn)各種角度的可變，將來也可能實現(xiàn) 批量生產(chǎn)，但從成本方面來說，可能述不能完全取代現(xiàn)行的可變配氣機構(gòu)。無凸輪驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)可分為電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)、電液驅(qū)動 可變配氣相位機構(gòu)、電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)以及其他驅(qū)動方式的可變配氣相 位機構(gòu)。電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動氣門；電液驅(qū)動 可變配氣相位機構(gòu)是利用-種壓縮性較小流體的彈性特征對氣門的開啟和關(guān)閉起 加速和減速的作用，對內(nèi)燃機氣門止時氣門升程和氣門運動速度提供了連續(xù)的 可變控制；電氣驅(qū)動可變配氣和位機構(gòu)與前者的工作原理和似