《情景二-可變氣門正時控制系統(tǒng)》課件

1、模塊三 配氣機構(gòu)發(fā) 動 機 電 控 技 術(shù)模塊二 曲柄連桿機構(gòu)模塊一 發(fā)動機總體認識模塊四 冷卻系模塊五 潤滑系模塊六 汽油機燃料供給系第三部分汽油機進氣控制系統(tǒng)情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)模塊三 配氣機構(gòu)發(fā) 動 機 電 控 技 術(shù)模塊二 曲柄情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)一、配氣相位1、配氣機構(gòu)的作用： 按照發(fā)動機每一缸內(nèi)所進行的工作循環(huán)以及發(fā)火次序的要求，適時開啟和關(guān)閉各氣缸的進排氣門，使新鮮充量及時進人，廢氣及時排出。 配氣相位是指進、排氣門的實際開閉時刻，通常用相對于曲軸上下止點曲拐位置的曲軸轉(zhuǎn)角來表示。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)一、配氣相位 配氣相情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、配氣

2、相位對發(fā)動機性能的影響 在進、排氣門開、閉的四個階段中，進氣門遲閉角和進、排氣門重疊角對充氣效率均有較大的影響。1）進氣門遲閉角 設置進氣門遲閉角的目的是利用進氣氣流的過后充氣現(xiàn)象來增加氣缸循環(huán)充量。此外，合適的進氣門遲閉角還能獲得良好的燃燒室掃氣，降低高溫零部件的熱負荷，使發(fā)動機運行可靠。 低速時的進氣門遲閉角不能過大，否則新鮮充量會被活塞推回進氣管。這是因為活塞運行到下止點時，缸內(nèi)壓力與進氣管內(nèi)壓力相近。而高速下，活塞運行到下止點時，缸內(nèi)壓力遠低于進氣管壓力，因此允許有較大的進氣遲閉角，來獲得較多的過后充量。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、配氣相位對發(fā)動機性能的影響1情景二 可變氣門正時控

3、制系統(tǒng) 為了改變充氣效率隨轉(zhuǎn)速變化的趨勢，調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩特性，高速時要求有較大的進氣門遲閉角，以利于最大功率的發(fā)揮；中低速時則要求有較小的進氣門遲閉角。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng) 為了改變充氣效率情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2）進、排氣門重疊角 當發(fā)動機處在高轉(zhuǎn)速區(qū)間時，發(fā)動機工作沖程僅需千分之幾秒，這么短的時間往往會引起發(fā)動機進氣不足和排氣不凈，會影響發(fā)動機的效率。這就需要通過氣門的早開和晚關(guān)，來彌補進氣不足和排氣不凈的缺點。因為有氣門重疊角時比無氣門重疊角時的充氣效率高，這是由于進氣門早開，排氣門晚關(guān)的因素，使進氣初期和排氣后期的節(jié)流損失減小的緣故。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2）進、

4、排氣門重疊角情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)3）排氣提前角 合理的排氣提前角，不僅可以降低排氣溫度，減小排氣損失，還可以加大膨脹比，提高發(fā)動機的熱效率。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)3）排氣提前角情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)3、可變配氣相位作用： 能在一定范圍內(nèi)調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角和升程，優(yōu)化控制配氣正時，提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性；改善發(fā)動機高速及低速時的性能及穩(wěn)定性；降低發(fā)動機的排放。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)3、可變配氣相位作用：情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)4、進氣門開、關(guān)時間 發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，進氣管內(nèi)混合氣隨活塞運動，活塞運動慢。進氣門應提前關(guān)閉，以避免混合氣回流進氣管。發(fā)動機低速時，進氣凸輪

5、軸相位應提前調(diào)整。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)4、進氣門開、關(guān)時間情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng) 發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，進氣管內(nèi)氣流快，活塞在向上運動過程中，混合氣應可繼續(xù)涌入氣缸，為增加混合氣量，進氣門延遲關(guān)閉。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng) 發(fā)動機轉(zhuǎn)速高時，情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)二、可變配氣相位機構(gòu)的類型 可變配氣相位機構(gòu)按照控制方式可分為電控液壓式和離心機械式兩大類。目前廣泛采用的是電控液壓式。 就具體的控制方法而言，可變配氣機構(gòu)有凸輪軸控制式和搖臂控制式兩種，其中凸輪軸控制式又分為可變凸輪軸角度式和凸輪軸軸向可移式?？勺兺馆嗇S角度式可以使凸輪軸旋轉(zhuǎn)一定的角度來適應發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，它要求至少裝

6、一根進氣凸輪軸和一根排氣凸輪軸。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)二、可變配氣相位機構(gòu)的類型情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)凸輪軸控制式 在凸輪軸上加裝一套液力機構(gòu)，通過ECU 的控制，在一定角度范圍內(nèi)對氣門的開啟、關(guān)閉的時間進行調(diào)節(jié)，或提前、或延遲、或保持不變。 每個進氣門設計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)凸輪軸控制式 在凸輪情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)搖臂控制式 VTEC 機構(gòu)的凸輪軸除了原有控制兩個進氣門的一對凸輪外，在其中間增設一個高度較大的凸輪。對應的三個進氣搖臂（主搖臂、中間搖臂和

7、輔助搖臂）可以獨立運動或連成一體運動，有其內(nèi)部同步活塞進行控制，發(fā)動機控制模塊控制同步活塞移動的油壓。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)搖臂控制式 VTE情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)三、可變進氣相位結(jié)構(gòu)與工作原理1、可變進氣相位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 目前發(fā)動機上采用了雙頂置凸輪軸相位可變（氣門正時可變）的配氣機構(gòu)（VVT 系統(tǒng)）。發(fā)動機每列氣缸的汽缸蓋上，排氣凸輪軸安裝在外側(cè)，進氣凸輪軸安裝在內(nèi)側(cè)。曲軸通過齒形皮帶驅(qū)動排氣凸輪軸，排氣凸輪軸通過鏈條驅(qū)動進氣凸輪軸。其中的排氣凸輪軸由發(fā)動機曲軸通過傳動皮帶直接驅(qū)動，其相位不可改變。排氣凸輪軸通過凸輪軸調(diào)整器（包括鏈條和鏈條張緊器）驅(qū)動進氣凸輪軸，當鏈條張緊器

8、的高度變化時，進氣凸輪軸的相位隨之變化，也就改變了進氣門的氣門正時。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)三、可變進氣相位結(jié)構(gòu)與工作原理情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)（1）凸輪軸正時調(diào)節(jié)過程 鏈條張緊器的高度由液壓缸內(nèi)的油壓決定。液壓缸內(nèi)的液壓油是來自發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的潤滑油，通過缸蓋上的一個孔提供。凸輪軸調(diào)節(jié)閥受ECM 操縱，同時它又控制調(diào)整活塞的位置。根據(jù)調(diào)整活塞的位置，潤滑油壓力被傳至控制管A 或B 。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)（1）凸輪軸正時調(diào)節(jié)過程情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)凸輪軸正時調(diào)節(jié)發(fā)動機關(guān)閉： 沒有機油壓力時，彈簧加載的鎖止螺栓就被壓入到調(diào)節(jié)活塞的凹口內(nèi)并將活塞鎖住。情景二 可變氣門正時

9、控制系統(tǒng)凸輪軸正時調(diào)節(jié)發(fā)動機關(guān)閉：情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)發(fā)動機起動： 基本位置或功率位置在建立起足夠的機油壓力之前，調(diào)節(jié)活塞一直處于被鎖止狀態(tài)，這樣可防止鏈條機構(gòu)振動，從而可減小噪音。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)發(fā)動機起動：情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)發(fā)動機在運行： 提前位置（扭矩位置）當機油壓力達到一定值時，機油壓力就作用到鎖止螺栓面上，機油壓力作用方向與彈簧力作用方向相反。于是鎖止螺栓松開調(diào)節(jié)活塞，這樣就可按發(fā)動機控制單元的控制指令向“提前”方向進行調(diào)節(jié)了。 機油儲存腔用于在起始相位無壓力的情況下給張緊器活塞壓力腔注油。這在發(fā)動機起動時還可降低噪音。機油儲存腔上端有一個孔，該孔用于通

10、氣及給鏈條供應機油。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)發(fā)動機在運行： 機情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、可變進氣相位控制系統(tǒng)的控制過程：1）怠速時，進氣門延遲關(guān)閉。2）扭矩調(diào)整：轉(zhuǎn)速在1000rpm 以上時，進氣門提 前關(guān)閉。左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向下，右側(cè)調(diào)整器向上運動。3）功率調(diào)整：轉(zhuǎn)速在3700rpm 以上時，左側(cè)凸輪軸調(diào)整器向上，右側(cè)調(diào)整器向下運動，進氣門延遲關(guān)閉。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、可變進氣相位控制系統(tǒng)的控制過情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)功率調(diào)整 調(diào)整功率時，鏈條下部短，上部長，進氣門延遲關(guān)閉。進氣管內(nèi)氣流速高，氣缸充氣量足。因此高轉(zhuǎn)速時，功率較大。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)功率調(diào)

11、整情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)扭矩調(diào)整 凸輪軸調(diào)整器向下拉長，于是鏈條上部變短，下部變長。因為排氣凸輪軸被齒形帶固定了，此時排氣凸輪軸不能被轉(zhuǎn)動，進氣凸輪軸被轉(zhuǎn)一個角度，進氣門提前關(guān)閉。在這個位置時，在中、低轉(zhuǎn)速，可獲得大扭矩輸出。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)扭矩調(diào)整情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)四、可變氣門正時及升程控制系統(tǒng) 發(fā)動機可變氣門正時技術(shù)（VVT， Variable Valve Timing）是近些年來被逐漸應用于現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動機采用可變氣門正時技術(shù)可以提高進氣充量，使充量系數(shù)增加，發(fā)動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。 可變氣門正時技術(shù)調(diào)整了發(fā)動機的進氣和排氣時

12、間，但是并沒有改變進氣通道的大小。就像是人體跑步時，沒有大口大口的呼吸，而是通過延長鼻子吸氣的時間增加吸氧量。為了讓發(fā)動機更順暢的呼吸，可以增大進氣通道的技術(shù)可變氣門升程控制系統(tǒng)應運而生。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)四、可變氣門正時及升程控制系統(tǒng)情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)1、可變氣門正時調(diào)節(jié)正時提前 由發(fā)動機ECU 所控制的凸輪軸正時機油控制閥處于圖所示狀態(tài)，壓力機油通過凸輪軸、葉片進入提前工作腔，油壓推動葉片和凸輪軸向配氣正時的提前方向旋轉(zhuǎn)。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)1、可變氣門正時調(diào)節(jié)情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)正時延遲 由發(fā)動機ECU 所控制的凸輪軸正時機油控制閥處于圖所示狀態(tài)，壓力

13、機油通過凸輪軸、葉片進入延遲工作腔，油壓推動葉片和凸輪軸向配氣正時的延遲方向旋轉(zhuǎn)。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)正時延遲情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、可變氣門升程系統(tǒng) 每個進氣門設計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪。在電磁驅(qū)動器的作用下，通過螺旋溝槽可以使凸輪軸向左或向右移動，從而改變了進氣門的升程。發(fā)動機在高負載的情況下，AVS 系統(tǒng)將螺旋溝槽套筒向右推動，使角度較大的凸輪得以推動氣門。在這種情況下氣門升程達到11 毫米，以提供燃燒室最佳的進氣量和進氣流速，實現(xiàn)更加強勁的動力輸出。當發(fā)動機在低負載的情況下，為了追

14、求發(fā)動機的節(jié)油性能，此時AVS 系統(tǒng)則將凸輪推止左側(cè)，以較小的凸輪推動氣門。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)2、可變氣門升程系統(tǒng)情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)奧迪AVS可變氣門升程系統(tǒng) 奧迪的AVS 可變氣門升程系統(tǒng)為每個進氣門設計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動器加以控制，來實現(xiàn)凸輪軸的左右移動，進而切換凸輪軸上的高低凸輪，從而改變進氣門的升程。 發(fā)動機處于高負荷時，電磁驅(qū)動器使凸輪軸向右移動，切換到高角度凸輪，從而增大氣門的升程； 當發(fā)動機處于低負荷時，電磁驅(qū)動器使凸輪軸向左移動，切換到低角度凸輪，以減少氣門的升程。情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)奧迪AVS可變氣門升程系統(tǒng) 情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)寶馬可變氣門升程系統(tǒng) 寶馬可變氣門升程系統(tǒng)，主要是通過在其配氣機構(gòu)上增加偏心軸、伺服電機和中間推桿等部件來改變氣門升程。當電動機工作時，蝸輪蝸桿機構(gòu)會驅(qū)動偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過中間推桿和搖臂推動氣門。從而實現(xiàn)對氣門升程的控制。（圖中紅色為高速區(qū)域）情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)寶馬可變氣門升程系統(tǒng) 情景二 可變氣門正時控制系統(tǒng)本田可變氣門升程系統(tǒng) 本田公司開發(fā)的可變氣門升程解決了氣門升程問題，在