电控发动机原理与检测技术--6.1可变配气相位控制系.ppt

6.1可变配气相位控制系,在现在的轿车发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、VTEC-i、VVL、VVTL-i等技术标号这些显赫的标号都代表发动机采用了可变配气的技术,可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门升程两大类,有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；,有些发动机只匹配了可变气门升程，如本田的VTEC；,有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门升程，如丰田的VVTL-i，本田的VTEC-i,,,,,6.1.1 可变气门正时,为什么要进行可变气门正时？,在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求采用可变气门正时（variable valve timing ,VVT）技术，改善了发动机在低、中转速下的扭矩输出，大大增强驾驶的操纵灵活性，发动机的转速也能够设计得更高例如，日产的2升VVL发动机比没有配备VVT的相同结构的发动机，可以提供超过25的动力输出又例如菲亚特1.8L VVT发动机，能在2000rpm6000rpm之间输出90的扭力,,可变气门正时的简单分为：连续可变气门正时和不连续可变气门正时；进气可变气门正时和进排气双可变气门正时,简单的可变配气相位VVT只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0或30中的一个,更高性能的可变配气相位VVT系统能够连续可变相位角，根据转速的不同，在0度30之间线性调控配气相位角,显而易见，连续可变气门正时系统更适合匹配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能，特别是发动机的输出平顺性,图6-1 奔驰车系智能双可变气门正时系统,有一些设计，像奔驰的双可变气门正时系统（见图6-1），它能同时改变进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速更匹配的气门叠加角，因此其拥有效率更高的配气效率,图6-2 丰田进气门智能可变气门正时系统（VVT-i）,ECU根据发动机转速和负荷等传感器信号来控制凸轮轴调整机构的机油压力，从而改变进、排气门的开启和关闭时刻，这样的系统也称为智能可变气门正时（variable valve timing-intelligent,VVT-i），如图6-1、6-2所示。

6.1.1.1 智能可变气门正时系统的组成及功用,VVT-i系统主要包括VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器1.凸轮轴/曲轴位置传感器 VVT-i系统利用曲轴位置传感器和VVT传感器（凸轮轴位置传感器）来感知凸轮轴转动变化量，来获知凸轮轴转动方向及转动量2.VVT-i控制器 VVT-i控制器有叶片式和螺旋齿轮式两种类型叶片式VVT-i控制器 叶片式VVT-i控制器由定时链条驱动的外壳、固定在凸轮轴上叶片组成，见图6-3图6-3 叶片式VVT-i控制器的结构,螺旋齿轮式VVT-i控制器 螺旋齿轮式VVT-i控制器由螺旋齿轮、直齿轮（内齿为螺旋齿轮）、活塞、回位弹簧、齿毂（外壳）组成，螺旋齿轮与凸轮轴固连，如图6-4所示,图6-4 螺旋齿轮式VVT-i控制器的结构,当机油压力作用在活塞上，克服弹簧力推动直齿轮轴向运动，与之内捏合的螺旋齿轮则会旋转，同时带动凸轮轴转动一定角度，改变了凸轮轴的位置链式VVT-i控制器 链式VVT-i控制器是在进、排气凸轮轴之间安装的一个链传动机构，见图6-5排气凸轮轴由曲轴通过皮带直接驱动，进气凸轮轴通过链轮和链条由排气凸轮轴驱动。

机油压力作用在活塞上推动链条张紧器上下的移动时，改变进气凸轮轴的转动角度这种调整结构只改变进气凸轮轴的正时，上海帕萨特B5和一汽奥迪A6汽车的VVT-i系统即采用该种类型的结构3.凸轮轴正时机油控制阀 凸轮轴正时机油控制阀是由发动机ECU进行占空比控制的，用于控制滑阀位置和分配VVT-i控制器流到提前侧或延迟侧的油压发动机停止时，进气门正时是处于最大延迟角度位置凸轮轴正时机油控制阀的结构见图6-6所示图6-6 凸轮轴正时机油控制阀,6.1.1.1 智能可变气门正时系统的工作原理,以丰田进气门智能可变气门正时系统（VVT-i）为例，说明智能可变气门正时系统的控制原理见下图6-7，智能可变气门正时系统的工作过程见表6-1图6-7 丰田进气门智能可变气门正时系统控制原理,表6-1 丰田进气门智能可变气门正时系统的工作过程,6.1.2 可变气门升程,6.1.2.1 可变气门升程系统概述,发动机的气门升程是受凸轮轴转角长度控制的，在普通的发动机上，凸轮轴的转角长度固定，气门升程也是固定不变的在高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短升程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。

图6-8 智能可变气门升程系统（VVTL-i）,基于VVT机构，VVTL采用凸轮转换机构，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，及时调整进、排气门的升程和开启持续时间为了更好地提高发动机转速和获得更高的输出，可变气门升程系统对气门开启和关闭时刻进行了优化，大大提高了燃油经济性如图6-8，为智能可变气门升程系统（VVTL-i），当发动机低-中转速时，由凸轮轴上的低-中速凸轮驱动摇臂，使进、排气门动作一旦发动机高转速运行时，来自传感器的信号使ECU控制机油控制阀动作，调节摇臂活塞液压系统，使高速凸轮工作，这样进、排气门的升程和开启持续时间增加，发动机的充气效率得以提高6.1.2.2 可变气门升程系统概述,VVTL-i系统的组成与VVT-i相似，控制系统也包括曲轴/凸轮轴位置、节气门位置、冷却液温度传感器和空气流量计（见图6-11），而驱动部件则包括机油控制阀（OCV），特殊的凸轮轴和摇臂组件（如图6-9、6-10和6-11所示）等VVTL-i系统的控制原理见图6-12所示VVTL-i系统的工作过程见表6-2所示图6-9 VVTL-i系统的凸轮轴,图6-10 VVTL-i系统的摇臂,机油压力控制阀中的伺服阀是由ECU进行占空比控制的。

当发动机高速运转时，机油压力控制阀开启，机油直接通往在凸轮转换机构上，使高速凸轮起作用图6-11 机油压力控制阀,图6-12智能可变气门升程系统控制原理,表6-2 VVTL-i系统的工作过程,。