58汽車 > 百科 > 發(fā)動機 > 發(fā)動機技術(shù) >

可變氣門

可變氣門

目 錄

1、 可變氣門

2、 分類介紹

返回目錄↑1、可變氣門


汽車發(fā)動機氣門正時的機構(gòu)和技術(shù),也叫連續(xù)可變氣門正時系統(tǒng)。
簡介 可變氣門發(fā)動機可變氣門圖示
可變氣門正時系統(tǒng)。當(dāng)今高性能發(fā)動機普遍配備該系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng),對發(fā)動機凸輪的相位或者氣門生程進行調(diào)節(jié),從而達到優(yōu)化發(fā)動機配氣過程的目的。
原理
因為高轉(zhuǎn)速下與低轉(zhuǎn)速下,氣門的正時角對發(fā)動機經(jīng)濟性和動力的影響是明顯的,高轉(zhuǎn)速下可以充分利用進氣慣性而提就進氣量和掃氣效率,所以氣門早開晚閉,低轉(zhuǎn)速反之,現(xiàn)在的發(fā)動機大多有這個技術(shù)。
起源
活塞式四沖程引擎都由進氣、壓縮、做功、排氣4個沖程完成,我們關(guān)注的是氣門開啟程度對引擎進氣的問題。氣缸進氣的基本原理是“負壓”,也就是氣缸內(nèi)外的氣體壓強差。在引擎低速運轉(zhuǎn)時,氣門的開啟程度切不可過大,這樣容易造成氣缸內(nèi)外壓力均衡,負壓減小,從而進氣不夠充分,對于氣門的工作而言,這個“小程度開啟”需要短行程的方式加以控制;而高速恰恰相反,轉(zhuǎn)速動輒5000rpm,倘若氣門依然羞羞答答不肯打開,引擎的進氣必然受阻,所以,我們需要長行程的氣門升程。往往,工程師們既要兼顧引擎在低速區(qū)的扭矩特性,又想榨取高速區(qū)的功率特性,只能采取一條“折中”的思路,到頭來引擎高速沒功率,低速缺扭矩……
所以在這樣的情況下,就需要一種對氣門升程進行調(diào)節(jié)的裝置,也就是我們要說的“可變氣門正時技術(shù)”。該技術(shù)既能保證低速高扭矩,又能獲得高速高功率,對引擎而言是一個極大的突破。
80年代,諸多企業(yè)開始投入了可變氣門正時的研究,1989年本田首次發(fā)布了“可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統(tǒng)”,英文全稱“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System,也就是我們常見的VTEC。此后,各家企業(yè)不斷發(fā)展該技術(shù),到今天已經(jīng)非常成熟,豐田也開發(fā)了VVT-i,保時捷開發(fā)了Variocam,現(xiàn)代開發(fā)了DVVT……幾乎每家企業(yè)都有了自己的可變氣門正時技術(shù)。一系列可變氣門技術(shù)雖然商品名各異,但其設(shè)計思想?yún)s極為相似。

返回目錄↑2、分類介紹


保時捷Variocam
保時捷911跑車引擎采用的可變氣門正時技術(shù)Variocam
通過氣門我們可以發(fā)現(xiàn)其兩個位置,圖中每個進氣門分別有2種最大行程,綠色位置顯然是高速時氣門能夠達到的最大行程?刂茪忾T行程變化的,是兩組凸輪控制,一組是高速凸輪,既紅色部分的凸輪;另一組是低速凸輪,既高速凸輪之間的凸輪。
當(dāng)引擎在低轉(zhuǎn)速工況時,氣門座頂端的黃色的控制活塞落在氣門座內(nèi)。這樣高速凸輪只能驅(qū)動氣門座向下行程而不能帶動整個氣門動作,整個氣門由低速凸輪驅(qū)動氣門頂向下行程,這樣獲得的氣門開度就較小。反之當(dāng)發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速工況時,控制活塞在液壓的驅(qū)動下從氣門座推入到氣門頂中,把氣門座和氣門剛性的連接,高速凸輪驅(qū)動氣門座時就能帶動氣門向下行程獲得較大的氣門開度。
本田VTEC
與保時捷Variocam略有相同,本田的VTEC原理接近,而控制方式不同。
凸輪軸上依然布置有高速凸輪與低速凸輪,但由于本田引擎的氣門由搖臂驅(qū)動,所以不能像保時捷一樣緊湊?刂聘叩退偻馆喦袚Q的是一組結(jié)構(gòu)復(fù)雜的搖臂,通過傳感器測出引擎轉(zhuǎn)速,傳送到ECU進行控制,并由ECU發(fā)出指令控制搖臂。
簡單地說,就是這套搖臂能夠根據(jù)轉(zhuǎn)速不同自動選取1進1排的2氣門工作或者2進2排的4氣門工作,從而讓發(fā)動機在高低速工況下都能順暢自如。
通常,轉(zhuǎn)速低于3500rpm時,各有一支進氣、排氣凸輪工作,此時發(fā)動機近似為一臺2氣門發(fā)動機,這樣的好處是,能夠增加負壓,利于進氣;轉(zhuǎn)速超過3500rpm時,液壓系伺服系統(tǒng)接到發(fā)動機中央控制器ECU指令,對搖臂內(nèi)機油加壓,壓力機油推動定時柱塞移動,使得同步柱塞將高速搖臂與主副搖臂剛性連接,此時低速凸輪雖然轉(zhuǎn)動,但處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),并不參與工作,從而4支活塞共同工作,以適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)。
寶馬Valvetronic
與保時捷Variocam、本田VTEC相同的技術(shù)還有很多,例如豐田VVT-i,通用ECOtec系列引擎的VVT等等,這些技術(shù)能夠改變氣門升程,但是局限性在于,這些技術(shù)都只有“兩段式”可調(diào),在氣門行程進行變化的一刻會感覺到頓挫感。由此,寶馬對氣門行程的調(diào)節(jié)煞費苦心,開發(fā)了一套可以連續(xù)可變的氣門正時技術(shù),目前號稱最具科技含量的氣門正時技術(shù)。
與眾不同的是,寶馬采用的是電機驅(qū)動的方式,電機的周相運動通過蝸桿傳動齒輪,準變?yōu)閾u臂的控制角度變化,然后在凸輪軸的驅(qū)動下由搖臂帶動氣門運動。通過改變搖臂的角度即可改變氣門的行程。由于采用了電機控制,在ECU指令下電機能夠“無極”變化角度,使得氣門升程的改變并不影響引擎工作,沒有頓挫感,也更能有針對性地對每個轉(zhuǎn)速范圍進行細致的配氣分析。
雷諾—日產(chǎn)CVTC
雷諾、日產(chǎn)合并之后,多項技術(shù)都在集團內(nèi)部進行共用。其中就包括日產(chǎn)潛心研究的CVTC連續(xù)可變氣門正時系統(tǒng)。其原理與本田VTEC接近,也是采用液壓作用改變凸輪軸同步齒形帶輪與凸輪軸末端的夾角,從而改變配氣正時角。
在凸輪軸與正時齒輪之間有高壓油區(qū)和低壓油區(qū)。只要調(diào)節(jié)兩個油區(qū)之間的壓力差,就能改變配氣正時角了。兩個油區(qū)的油壓通過油壓控制閥調(diào)節(jié)的。當(dāng)高壓油路(圖中紅色的通道)接通時,整個油室處于加壓狀態(tài),凸輪軸順時針偏轉(zhuǎn)一定角度,配氣正時被推遲,重疊角增大,適用于低轉(zhuǎn)速;當(dāng)電磁閥控制黃色區(qū)域壓力高于紅色區(qū)域壓力時,凸輪軸逆時針偏轉(zhuǎn)一定角度,配氣正時被提前,這樣重疊角減小,適用于高轉(zhuǎn)速。
生產(chǎn)廠商采用的類型
本田
VTEC 分級可變氣門升程 分級可變配氣正時
i-VTEC 分級可變氣門升程 連續(xù)可變配氣正時
豐田
vvt-i 連續(xù)可變配氣正時
dual VVTI 連續(xù)可變配氣正時(進排氣門分別獨立控制)
vvtl-i 分級可變氣門升程 連續(xù)可變配氣正時
寶馬
Valvetronic 連續(xù)可變氣門升程
Double VANOS 連續(xù)可變配氣正時(進排氣門分別獨立控制)
大眾
Variable Valve Timing 連續(xù)可變配氣正時(進氣門)
好像audi有款 fsi發(fā)動機又已經(jīng)采用了包括可變氣門升程,連續(xù)可變進氣門,排氣門配氣正時技術(shù)
三菱
MIVEC 分級可變氣門升程 連續(xù)可變配氣正時
馬自達
s-vt 分級可變氣門升程 連續(xù)可變配氣正時
日產(chǎn)
CVTC 連續(xù)可變配氣正時

可變氣門·相關(guān)閱讀

發(fā)動機類其他百科