浅谈汽车发动机的电控可变配气机构

EquipmentManufactringTechnologyNO.4,2007 1电控可变配气机构的作用 在汽车专业教学过程中,应尽可能结合当前新技术、新结 构给学生传授知识,使学生掌握当代汽车新技术,为今后的发 展打下坚实基础。 目前国外高级轿车普遍使用电控可变配气机构(VVT—i) 功率性,经济性、安全性、排放性均达到欧洲四号 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。电控可 变配气机构 (VVT—i),其作用是随发动机的转速及负荷的变 化,自动改变配气相位及气门升程,以提高气缸的充气量和选 择适合的气门重叠角。使发动机在较大的转速范围内获得更大 的转矩和最低耗油量。该技术国外已普遍应用而且比较成熟, 宝马、奔驰等中高级轿车都装备了该项技术配气机构。广州本 田、飞度等也开始使用该项技术。国内大部分骄车目前使用的 技术是可变惯性充气系统结构,该机构为提高充气系数普遍在 进气管中部设置动力腔或在进气管旁边设置与进气管相通的 谐振腔,加长进气管并且增大进气管弧度,当空气进入进气管, 由于气缸进气吸力形成高速流动并且有一定的惯性,在气缸进 气行程进行到活塞到达下止点后,仍可利用进气气流的惯性继 续充气一段时间,以增加充气气量。另由于各汽缸进气过程具 有间歇性和周期性,导致进气管内产生一定幅度的气流压力波 动,此压力波会沿着进气管以音速传播,形成共振提高进气量。 以上这些原理是气流惯性效应和气流压力波动效应共同作用 的结果,称为进气管内气动力效应,即可变惯性充气系统。其工 作过程是在动力腔中设置一个或一组阀片,阀片可将动力腔分 隔成两个部分,当通过电脑控制阀片开启或关闭阀门时可使动 力腔的两个部分相近或隔开,从而改变了动力腔的形状,使进 气管有两种不同的空气动力效应。在发动机设计过程中,通过 台架试验可以获得阀片开启和关闭两个位置时的充气效率随 转速度变化的特性曲线,电脑依照这两条曲线提供的数据,在 发动机不同的转速范围内,让阀片开启和关闭,使发动机在所 有转速范围内都能获得最佳充气效果,增加发动机的动力输 出,并改善扭矩输出特性,如图示(1、2、3)但该机构在动力性、 经济性、排放性方面还具有一定局限性,不够完善,只能达到欧 三标准。 图1 动力腔 图2 谐振腔 图3 可变惯性充气系统 收稿日期:2007-01-20 作者简介:韦焕典(1948-)男,柳州人,工程师、高级技师,研究方向:汽车维修与教学。 浅谈汽车发动机的电控可变配气机构 韦焕典 (广西汽车工业销售总公司,广西 南宁530001) 摘要:目前国外高级轿车普遍使用电控可变配气机构,其功率性、经济性、安全排放性均达到欧洲四号标准,笔者对电控可变配气机构 的结构与工作原理进行论述,以期能尽快在国内普及。 关键词:动力腔;可变配气相位;可变升程凸轮轴;气门升程 中国分类号:U464.134 文献标识码:A 文章编号:1672-545X(2007)04-0080-02 空气滤清器 空气流量器 进气管 动力胶 空气滤清器 空气流量器 进气管 阀门 真空 罐 空气门 输入信号 电脑 80 《装备制造技术》2007年第4期 2电控可变配气机构结构与工作原理 电控可变配气机构与可变惯性充气系统机构不同,它由可 变配气相位和可变升程的凸轮、转速传感器、节气门位置传感 器、水温传感器、ECU及液压电磁阀、油缸组成,关键零件是可 变配气相位凸轮轴,气门可变升程的作用是:最小升程用于怠 速及小负荷时,低速时进气流慢,由于升程小,便于形成进气涡 流,使混合气更充分,均匀混合,最大升程用于高转速、大负荷 时以减小气门处的进气阻力,获得最大的充气量。工作原理如 图4: 图4 电控可变配气机构结构与工作原理 该机构是由电脑 ECU控制,当发动机转速传感器和节气 门位置传感器及水温传感器把发动机转速信号,节气门位置信 号及水温温度信号输入 ECU,ECU根据这些信号控制液压电 磁阀,液压油进入油缸,克服凸轮轴顶端弹簧弹力,驱动凸轮轴 作轴向移动,凸轮顶起气门,气门打开进气,其之所以能自动改 变配气相位及气门升程,关键在凸轮轮廓线经过特殊加工,轴 线呈斜坡,形成可变升程,可以改变气门的升程,和开度,从而 改变配气相位,选择合适的气门重叠角提高充气量。其工作过 程是:发动机处于怠速或小负荷低速工况时,进气流慢,这时的 气门升程小,气门开度小,重叠角小,于形成进气涡流,使混合 气充分均匀混合,随着转速升高,负荷增大,气门升程也随之改 变气门开度,使其相应增大,重叠角度大,进气流阻力减小,形 成气流惯性,在气缸进气行程进行到活塞到下止点后,仍可利 用进气气流的惯性继续充气,增加充气量,达到进气充分。ECU 根据进气量,节气门开度,及其他修正信号或参数,配以精确的 喷油量,形成最佳空燃比可燃混合气。与之相配套的点火系统 精确地点燃可燃混合气,达到燃烧完全,爆炸力强,从而获得更 大的转矩。这种电控可变配气获得的转矩特性曲线比普通发动 机转矩特性曲线平缓,减少了换挡次数,同时耗油也量达到最 低程度。发动机在设计过程中,通过台架试验,可获得转速及负 荷与之相应的进气量的特性曲线和进气量与之相应的气门升 程和配气相位特性曲线,电脑依照这两条曲线提供的数据进行 编程,从而达到上述作用。 为了提高气缸的充气量,还在进气管的设计上采用了各种 特殊结构形式。比如采用加长进气管并具有较大的弧度,可充 分利用进气管内的空气动力效应,进一步提高各种转速工况下 的进气量,达到精确空燃比,燃烧完全,增加发动机的动力输出, 并改善扭矩输出特性,燃油消耗量和排放性降至最低,达到欧洲 四号标准,如图5所示: 图5 进气管的特殊结构形式 DiscussonElectronicallyControlledVariableValveTrain WEIHuan-dian (GuangxiAutomotiveIndustryCorporation,Nanning530001,China) Abstract:Theelectronicallycontrolledvariablevalvetrainisusedintheoverseashighgradecaratpresent.Itspower,economyandsecurity emissionsreachedonthe4thEuropeanstandards.Thestructureandworkingprincipleofelectronicallycontrolledvariablevalvetrainaredis- cussedbytheauthor.Expectingitcanbepopularinchinaassoonaspossible. Keywords:Powercavity;Variablevalvetiming;Variableliftcamshaft;ValveLift 回位弹簧 凸轮轴 油罐 机油 液压 电磁 阀 发动转传感器 节气门位置传感器 水潜传感 一般凸轮 A向 A向 可变气门升程工作过程图 进气门开 重叠角 上止点 排气门关 进气门 排气 排气门开 进气 排气门 下止点 可安角度 普通发动机 可变配气发动机 81