发动机可变配气机构的研究进展

发动机可变配气机构的研究进展
发动机可变配气机构的研究进展

发动机可变配气机构的研究进展

0 引言

由于环境保护和人类可持续发展的要求,低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。在各种现代技术手段中,可变配气技术已成为新技术发展方向之-[1]。这一技术能通过改变发动机的供气来达到降低油耗和满足排放要

求。

1 可变配气机构的分类

1.1 按控制参数的分类

按照控制参数的不同,可变配气技术可分为可变气门正时(VVT)和可变气门升程(VVL)两类。可变气门正时即气门开启与关闭时刻可变,根据气门开启持续期的变化又分为可变气门相位(vP)和可变气门相位与持续期(VET)两类;可变气门升程主要是改变了气门开启的最大升程,按照气门正时与持续期的变化情况又可分为可变气门升程与正时(VLT)和气门升程单独可变两类f2】。

1-2 按可变配气实现途径的分类

实现可变配气有多种途径,按照有无凸轮轴可分为基于凸轮轴的可变配气机构和无凸轮轴的可变配气机构两类。基于凸轮轴的可变配气机构主要可分为可变凸轮型线、可变凸轮轴相位角、可变凸轮从动件三类;无凸轮轴的可变配气机构根据气门驱动形式主要可分为电磁驱动气门、电液驱动气门、电气驱动气门、电机驱动气门以及其他气门驱动形式几大类圆。

2 发动机可变配气机构的国内外研究与发展现状

2.1 发动机可变配气机构在国外的研究与发展现状

配气控制技术早期的研究进展比较缓慢,主要成果是在1985年以后取得的,其发展先后顺序大致如下:优化凸轮型线一可变凸轮相位一可变凸轮型线一机械式全可变气门机构一无凸轮轴电磁(电

液、电气及其他)驱动配齐机构一无凸轮轴全可变配气机构。迄今为止,具有代表性的可变配气机构主要有Toyota公司的VVT—i、BMW 公司的Vanos、Honda公司的VTEC、Mitsubishi公司的MIVEC、Porsche 公司的Vario—Cam、BMW 的Valvotronics等。

下面将分类介绍国外可变配气机构的研究及发展现状。

2.1.1基于凸轮轴的可变配气机构

1)可变凸轮型线的可变配气机构

此类可变配气机构能同时改变气门正时、持续期及升程.改变方式目前主要有阶段式与连续式两种。

a)阶段式改变凸轮型线的可变配气机构

Honda公司的V rEC、Mitsubishi公司的MIVEC以及Porsche公司的Vario—Cam等均属于阶段式改变凸轮型线的可变配气机构。下面以Honda公司的VTEC为例,介绍阶段式改变凸轮型线的可变配气机构。VTEC在2个进气门上采用了3个凸轮及3个摇臂,如图1所示,其中3个摇臂可独立运动也可连成一体运动。转速较低时,通过液压机构使主、次摇臂分别由主凸轮和次凸轮驱动,中间摇臂随中间凸轮运动。但是对气门不起作用,这样主、次进气门的升程曲线不同,可以形成涡流。转速较高时,通过液压机构使3个摇臂连成一体,并受中间凸轮驱动.以满足发动机高速的要求。这类机构优点是可以提供两种以上凸轮型线,在不同转速和负荷下,采用不同的凸轮型线驱动气门『11;缺点是只能优化某些工况,不能实现全工况性能的优化[21。

b)连续式改变凸轮型线的可变配气机构

Fiat公司早期开发了凸轮型线在轴向可连续变化的3D凸轮机构。如图2所示,一个带有锥度外廓的凸轮和装有可倾斜式垫块的挺柱相接触,凸轮轴的轴向移动使得凸轮的不同部分和挺柱相接触,导致气门升程和配气相位发生变化。基圆半径沿凸轮轴的轴向是不变的,但凸轮升程沿轴向改变,故垫块必须随凸轮轴旋转变化它的倾斜角。凸轮轴端部安装一机械式调速器,当凸轮轴转速发生变化时,调速器拖动凸轮轴产生轴向移动,使得气门升程和配气相位同时发生改变。该机构优点是可以

在气门升起、回落特性上进行控制『11;缺点是凸轮与从动件之问会产生点接触。磨损较严重,所以日前应用并不广泛[21。

图1 Honda公司的VTEC机构

图2 Fiat三维凸轮机构

2)改变凸轮轴相位角的可变配气机构

可变凸轮轴相位配气机构利用凸轮轴调相原理,凸轮型线是固定的,而凸轮轴相对曲轴的转角是可变的。该类机构发展到现在,先后出现了螺旋齿式和叶片式两种结构,目前叶片式结构已经逐步取代了螺旋式结构[21。螺旋齿式结构主要有Nissan凸轮轴可变相位机构:叶片式结构主要有BMW 公司的Vanos机构、Toyota公司的VVT—i机构、Honda公司的i-VTEC机构、Ford公司的VCT机构、Delphi公司的VCP机构等。

下面介绍BMW 公司的Vanos机构(图3)。转子7通过螺栓与凸轮轴固定在一起,壳体1通过链条与曲轴连接。停机时,锁止销6以无压力的方式嵌入凹口锁止槽中,保证每次启动时凸轮轴随壳体1一一起运动,使凸轮轴有确定的初始相位。调节相位时,润滑油首先进入凹口锁止槽中,将锁止销压回并释放转子。供油油路与液压腔11相通,向该腔中供油,回油油路与液压腔l2相通,向外泄油,转子叶片9在压力差的作用下带动凸轮轴相对于壳体l转动,从而改变相位。反向调节时.供油及泄油与上述方向相反L2l。这类机构优点是是可以对进气门关闭角和进排气重叠角进行控制,而且机构原理简单,可以保

持原发动机气门系不变,只用一套额外的机构来改变凸轮轴相角,对原机改动较小。便于采用,应用较广泛;缺点是不能改变气门升程和持续期口】。

3)可变凸轮从动件的可变配气机构

这类机构保持凸轮型线不变,通过改变凸轮轴与气门之间从动件(如推杆,摇臂等)的运动规律,实现气门运动的可变。按照从动件的类型分为液压式和机械式两类。

a)液压式可变凸轮从动件的可变配气机构

20世纪90年代中期,Siemens/Hvundai开发了EVT系统,并且已应用于Hyundai2.0LDHC发动机上,该系统属于液压式可变凸轮从动件的可变配气机构,其结构如图4所示。当电磁阀关闭时,润滑油被封闭在液压腔内。由于液体的不可压缩性,气门按照凸轮型线运动;当电磁阀打开时,凸轮虽然继续驱动从动件,但润滑油会通过电磁阀流出液压腔,从而改变了气门的运动。由ECU控制电磁阀开启与关闭的时刻,就能实现对气门正时和升程的控制。

汽构思考题

总论 1、国产汽车型号怎样编制? P13 2、汽车有哪几大总成? 车身发动机地盘电子电器设备 3、汽车行驶时受到哪些力的作用? 驱动力滚动阻力空气阻力坡度阻力加速阻力 4、为什么绝大多数货车都采用前置后驱的形式? 1.在拼合良好的路面上启动、加速或爬坡时,驱动轮的负荷增大(即驱动轮的附着压力增大),其牵引性能比前置前驱型式优越; 2.轴荷分配比较均匀,因而具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性,并有利于延长轮胎的使用寿命; 3.发动机、离合器和变速器等总成临近驾驶室,简化了操纵机构的布置; 4.转向轮是从动轮,转向机构结构简单、便于维修。 同时,FR型式具有如下的弊端:①由于采用传动轴装置,不仅增加车重,同时降低动力传动系的传动效率,影响了燃油经济性;②纵置发动机、变速器和传动轴等总成的布置,使驾驶室空间减小,影响乘坐舒适性;同时,地板高度的降低也受到限制; ③.在雪地或易滑路面上启动加速时,后轮推动车身,易发生摆尾现象采用前置后驱方式的客车,易于由货车改装,与货车通用的部件较多。除具有相似于前置后驱货车的优缺点外,还存在如下弊端:①由于发动机罩突出于地板之上,降低车厢内的面积利用率,并导致了车内噪声大,隔热、隔振比较困难,影响了乘坐舒适性;②前轴容易过载,轴荷分配不够理想,影响了操纵稳定性;③由于前悬受到限制,导致后悬过长,上坡时容易刮地。近年来,随着城市公交车进一步向准低地板、超低地板方向发展,大客车的驱动型式已呈现出由后置后驱取代前置前驱的趋势。 5、依靠车轮驱动行驶的汽车,为什么速度不能无限制的提高? 发动机输出功率P是一定的,最小驱动力对应最大速度,最小驱动力应为阻力的和f,所以V max=P/f 第一章汽车发动机的工作原理及总体构造 1、什么是发动机(广义的)?什么是内燃机?车用内燃机根据主要构件形式 的不同可分为哪两类? 发动机:将自然界的某种能量转化成机械能的机器 内燃机:是热力发动机的一种,其特点是液体或气体燃料和空气混合后直接输入机器内部燃烧而产生热能,然后再转变为机械能 可分为活塞式内燃机和燃气轮机两大类,前者又可按活塞运动方式分为往复活塞式和旋转活

可变配气正时

可变配气正时 可变配气正时控制机构的主要目的是在维持发动机怠速性能情况下,改善全负荷性能。这种机构是保持进气门开启持续角不变,改变进气门开闭时刻来增加充气量。 (1)凌志LS400汽车可变配气正时控制机构(VVT-i) VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50°范围内调整凸轮轴转角,使配气正时满足优化控制发动机工作状态的要求,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。 VVT-i系统由VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀和传感器三部分组成,如下图所示。其中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。 LS400汽车的发动机是8缸V型排列4气门式的,有两根进气凸轮轴和两根排气凸轮轴。在工作过程中,排气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动,其相对于齿形带轮的转角不变。曲轴位置传感器测量曲轴转角,向ECU提供发动机转速信号;凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角;VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。它们的信号输入ECU,ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴

正时控制阀,控制器根据指令使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度,达到进气门延迟开闭的目的,用以增大高速时的进气迟后角,从而提高充气效率。 1)结构 VVT-i控制器的结构如下图所示,它包括由正时带驱动的外齿轮和与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮,以及一个内齿轮、外齿轮之间的可动活塞。活塞的内、外表面上有螺旋形花键。活塞沿轴向的移动,会改变内、外齿轮的相对位置,从而产生配气相位的连续改变。 VVT外壳通过安装在其后部的剪式齿轮驱动排气门凸轮轴。 凸轮轴正时控制阀根据ECU的指令控制阀轴的位置,从而将油压施加给凸轮轴正时带轮以提前或推迟配气正时。发动机停机时,凸轮轴正时控制阀处于最延迟的位置,如下图(b)所示。

发动机电液全可变配气系统建模与同步仿真

第38卷第7期2017年7月 哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报JournalofHarbinEngineeringUniversity Vol.38№.7 Jul.2017 发动机电液全可变配气系统建模与同步仿真 路勇,李建,李博,熊丽君,侯秀芹 (哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:为了研究全可变配气系统对柴油机性能的影响,基于CY4102BG柴油机,借助GT-power建立柴油机整机与全可变配气系统的同步仿真模型,利用优化得到的气阀运动最佳配气参数,完成电液全可变配气柴油机的性能同步仿真。仿真实验结果表明:在中低转速工况下,柴油机有效功率的增幅为0畅33%~5畅65%,有效油耗率的降幅为0畅33%~5畅35%;在高转速工况下,柴油机的性能改善不明显。关键词:发动机;电液;全可变配气;建模;同步仿真;配气参数DOI:10畅11990/jheu.201608003 网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/23畅1390.u.20170427畅1329畅032.html中图分类号:TK421畅3 文献标志码:A 文章编号:1006-7043(2017)07-1129-06 Modelingandsynchronoussimulationoftheengine′s electro-hydraulicfullvariablevalvesystem LUYong,LIJian,LIBo,XIONGLijun,HouXiuqin (CollegeofPowerandEnergyEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China) Abstract:Fullyvariableelectro-hydraulicvalvetechnologycanrealizetheflexibleregulationofvalveparameters,im- provetheperformanceofdieselengine,andthusovercomethelimitationsoftraditionalmechanicalcammechanisms.ByusingaCY4102BGdieselengineandGT-power,weestablishedasynchronoussimulationmodelonthecompletedieselengineandthefullvariablevalvesystem.Thesestepswerecarriedouttostudytheeffectofafullyvariablegasdistributionsystemondieselengineperformance.Furthermore,byusingtheoptimumgasdistributionparametersonvalvemotion,whichwereattainedviaoptimization,weachievedthesynchronoussimulationontheperformancesoftheelectro-hydraulicfullvariabledistributiondieselengine.Thesimulationresultsindicatethat,underthelow-speedconditions,theeffectivepowerofadieselenginecanbeimprovedby0畅33%~5畅65%andthatfuelconsumptionratecanbereducedby0畅33%~5畅35%.However,theimprovementisnotsignificantunderhigh-speedconditions.Keywords:engine;electrohydraulic;fullyvariablevalve;modeling;synchronoussimulation;valveparameters收稿日期:2016-08-01.网络出版日期:2017-04-27.基金项目:国家自然科学基金面上项目(51579050).作者简介:路勇(1978-),男,副教授,博士生导师; 李建(1993-),男,硕士研究生.通信作者:李建,E-mail:allen_lee_1993@163.com. 随着内燃机行业的高速发展,低能耗和低污染已经成为发动机的发展目标。可变配气技术对满足 发动机的动力性与排放性有着重要的意义[1-2] 。电液驱动的全可变配气技术能够在全工况下同时对气阀升程、相位、持续期连续可调,从而控制缸内进气充量和换气质量,使新鲜充量与燃油在合适的空燃比下进行反应,对提高发动机性能和节能减排有重 要的意义[3-4] 。同时电液驱动全可变配气系统又可以有效控制气阀落座速度,实现发动机配气机构的 低噪声设计[5-7] 。 在台架试验前,建立全可变配气系统与柴油机 同步仿真模型,评价电液驱动系统的动态性、响应速 度等性能,为台架试验提供理论依据,具有重要意义。 1 电液全可变配气系统设计 电液全可变配气系统由电磁阀1、2、3、油源、蓄能器、溢流阀、内反馈滑阀4、活塞5等基本部分组成。1畅1 全可变配气工作原理 全可变配气机构的工作原理如图1所示。执行器不工作时:气阀在弹簧力的作用下处于关闭状态,此时两位三通电磁阀3失电接通低压油,开关电磁阀1、2失电接通低压油,液压腔s、s1、s2、a、a1、a2为低压油;执行器工作时,在PWM信号的驱动下,两位三通电磁阀3得电,高压油通过5中的 万方数据

发动机可变配气机构的研究进展

发动机可变配气机构的研究进展 0 引言 由于环境保护和人类可持续发展的要求,低能耗和低污染已成为汽车发动机的发展目标。要求发动机既要保证良好的动力性又要降低油耗满足排放法规的规定。在各种现代技术手段中,可变配气技术已成为新技术发展方向之-[1]。这一技术能通过改变发动机的供气来达到降低油耗和满足排放要 求。 1 可变配气机构的分类 1.1 按控制参数的分类 按照控制参数的不同,可变配气技术可分为可变气门正时(VVT)和可变气门升程(VVL)两类。可变气门正时即气门开启与关闭时刻可变,根据气门开启持续期的变化又分为可变气门相位(vP)和可变气门相位与持续期(VET)两类;可变气门升程主要是改变了气门开启的最大升程,按照气门正时与持续期的变化情况又可分为可变气门升程与正时(VLT)和气门升程单独可变两类f2】。 1-2 按可变配气实现途径的分类 实现可变配气有多种途径,按照有无凸轮轴可分为基于凸轮轴的可变配气机构和无凸轮轴的可变配气机构两类。基于凸轮轴的可变配气机构主要可分为可变凸轮型线、可变凸轮轴相位角、可变凸轮从动件三类;无凸轮轴的可变配气机构根据气门驱动形式主要可分为电磁驱动气门、电液驱动气门、电气驱动气门、电机驱动气门以及其他气门驱动形式几大类圆。 2 发动机可变配气机构的国内外研究与发展现状 2.1 发动机可变配气机构在国外的研究与发展现状 配气控制技术早期的研究进展比较缓慢,主要成果是在1985年以后取得的,其发展先后顺序大致如下:优化凸轮型线一可变凸轮相位一可变凸轮型线一机械式全可变气门机构一无凸轮轴电磁(电 液、电气及其他)驱动配齐机构一无凸轮轴全可变配气机构。迄今为止,具有代表性的可变配气机构主要有Toyota公司的VVT—i、BMW 公司的Vanos、Honda公司的VTEC、Mitsubishi公司的MIVEC、Porsche 公司的Vario—Cam、BMW 的Valvotronics等。 下面将分类介绍国外可变配气机构的研究及发展现状。 2.1.1基于凸轮轴的可变配气机构 1)可变凸轮型线的可变配气机构 此类可变配气机构能同时改变气门正时、持续期及升程.改变方式目前主要有阶段式与连续式两种。 a)阶段式改变凸轮型线的可变配气机构 Honda公司的V rEC、Mitsubishi公司的MIVEC以及Porsche公司的Vario—Cam等均属于阶段式改变凸轮型线的可变配气机构。下面以Honda公司的VTEC为例,介绍阶段式改变凸轮型线的可变配气机构。VTEC在2个进气门上采用了3个凸轮及3个摇臂,如图1所示,其中3个摇臂可独立运动也可连成一体运动。转速较低时,通过液压机构使主、次摇臂分别由主凸轮和次凸轮驱动,中间摇臂随中间凸轮运动。但是对气门不起作用,这样主、次进气门的升程曲线不同,可以形成涡流。转速较高时,通过液压机构使3个摇臂连成一体,并受中间凸轮驱动.以满足发动机高速的要求。这类机构优点是可以提供两种以上凸轮型线,在不同转速和负荷下,采用不同的凸轮型线驱动气门『11;缺点是只能优化某些工况,不能实现全工况性能的优化[21。 b)连续式改变凸轮型线的可变配气机构 Fiat公司早期开发了凸轮型线在轴向可连续变化的3D凸轮机构。如图2所示,一个带有锥度外廓的凸轮和装有可倾斜式垫块的挺柱相接触,凸轮轴的轴向移动使得凸轮的不同部分和挺柱相接触,导致气门升程和配气相位发生变化。基圆半径沿凸轮轴的轴向是不变的,但凸轮升程沿轴向改变,故垫块必须随凸轮轴旋转变化它的倾斜角。凸轮轴端部安装一机械式调速器,当凸轮轴转速发生变化时,调速器拖动凸轮轴产生轴向移动,使得气门升程和配气相位同时发生改变。该机构优点是可以

发动机可变气门生成技术

呼吸有道解析汽车发动机可变气门升程技术 2010-07-23 01:15:36 来源: 网易汽车跟贴 0 条手机看新闻版权声明:本文版权为网易汽车所有,转载请注明出处。 网易汽车7月23日报道在上节技术大讲堂中,我们想大家解析了关于汽车发动机可变气门正时技术,简单来说它是通过电脑控制发动机气门的开启时间,利用进气门与排气门不同的开启时间来控制汽车发动机的效率与经济性,但这种技术对于汽车发动机性能方面的提升却不大。随着汽车行业的发展,发动机的性能如何已经成为一款车能否取得成功的关键,这也就促使各大汽车厂家的工程师们对发动机技术进行了进一步研究。通过研究后,他们发现了可以弥补发动机可变气门正时技术不足的方法,而这也就是我们今天这节技术大讲堂要说的发动机可变气门升程技术。

>>技术大讲堂:呼吸有道解析汽车发动机可变气门正式技术<<众所周知,发动机的动力表现主要取决于单位时间内汽缸的进气量,上一节技术大讲堂我们说过,气门正时代表了气门开启的时间,而气门升程则代表的是气门开启的大小,从原理上看,可变气门正时技术也是通过改变进气量来改善动力表现的,但实际上气门正时则只能增加或者缩小气门开启时间,并不能有效改善汽缸内单位时间的进气量,从数学角度上看,气门正时是将分母和分子同时等比例放大,而这对于数字的扩大或缩小则没有任何改善,也正式因此对于可变气门正时技术队于发动机动力性的帮助并不大。 而当气门开启大小也可以实现可变调节的话,那么就可以针对不同的转速使用合适的气

门开启大小,从而提升发动机在各个转速内的动力性能,这就是和可变气门正时技术相辅相承的可变气门升程技术。 正如我们在用皮管接水时,当我们将皮管口的面积变小后,从皮管中喷出的水压力将变大,而这样一来单位时间内流出的水量也将增多,发动机可变气门升程技术利用的就是这种原理,用增加单位时间内发动机进气量的方法来提高发动机的动力性能。

可变配气机构及其新技术

图1 发动机速度特性 可变配气机构及其新技术 摘要:本报告先介绍可变配气机构,主要从采用可变配气机构的原因、可变配气机构的分类等方面进行概述。然后就目前比较先进的可变配气正时新技术进行阐述。 关键词:可变配气;VVT ;VANOS 1可变配气机构概述 1.1采用可变配气机构的原因 不同的发动机,由于结构和转速的不同,其配气正时也不相同。即使是同一台发动机,其配气正时也应随转速的变化而变化。这是因为:当发动机转速改变时,由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变,因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和 促进排气的效果将会不同。例如,当发动机在低速运转时, 若配气正时保持不变,则部分进气将被活塞推出气缸,使进 气量减少,气缸内残余废气将会增多。当发动机在高速运转 时,气流惯性大,若此时增大进气迟后角和气门重叠角,则 会增加进气量和减少残余废气量,使发动机的换气过程臻于 完善。总之,四冲程发动机的配气正时应该是进气角和气门 重叠角随发动机转速的升高而加大。如果气门升程也能随发 动机转速的升高而加大,则更有利于获得良好的发动机高速性能。采用可变配气正时机构对发动机性能的改善,可由图1一目了然。 此外,能源与环境问题是目前汽车工业所面临的两个重要问题。研发能耗低、污染低的“节能-高效-环保”发动机是目前发动机新技术的发展方向。可变配气相位技术已成为提高发动机动力性和经济性的新技术之一,显著改善了发动机的怠速稳定性和排放特性。 1.2可变配气机构的分类 按照控制参数的不同,可变配气技术可分为可变气门正时(VVT )和可变气门升程(VVL )两类。可变气门正时即气门开启与关闭时刻可变,根据气门开启持续期的变化又分为可变气门相位(VP )和可变气门相位与持续期(VET )两类;可变气门升程主要是改变了气门开启的最大升程,按照气门正时与持续期的变化情况又可分为可变气门升程与正时(VLT )和气门升程单独可变两类。 实现可变配气有多种途径,按照有无凸轮轴可分为基于凸轮轴的可变配气机构和无凸轮轴的可变配

常见可变配气系统.

常见可变配气系统介绍 董昊轩 (潍坊学院车辆工程2班 11011240205)摘要:在发动机中,进气系统对发动机性能影响很大。因此,汽车厂家为了提高在原有基础上大幅度的提升发动机性能,都选择了去修改进气系统,其中可变配气系统技术得到了广泛发展,在实现可变配气系统方面,各大厂家可谓是八仙过海,各显神通。轿车发动机上常见的VTEC、i-VTEC、VVT-i、VVTL-i、VVT、VVL等字母,表示了这些发动机都采用了可变气门正时技术。 关键词:可变配气正时(VVT);本田VTEC系统;丰田VVTL-i系统; 保时捷Variocam系统;宝马可变气门正时Valvetronic系统;大众VVT系统;日产VVEL系统 目前,大多数轿车发动机的配气相位可以随发动机转速、负荷变化而自动调整。常见调整方式主要有进气门升程、进气门相位、进排气门相位调整。进气门升程调整又可分为两级调整和连续调整; 应用于进气门相位调整的装置可分为叶片式、螺旋式和时规链式。配气相位调整装置装在凸轮轴正时齿轮(或正时链轮)与凸轮轴之间,接受发动机计算机的指令,对发动机配气相位进行自动调整。如本田汽车的i-VTEC,丰田汽车的VVT-i等。 1.进气门升程两级调整 (1)本田VTEC系统 VTEC意为可变气门正时和气门升程电子控制系统。采用VTEC技

术的发动机具有4个气门,能够提高进排气截面积。进排气截面积越大,高速气流的流量也就越大,提高了发动机的功率。发动机低转速时,气门升程很小,以减小进气道面积,增大汽缸内真空度和吸力,提高进气流的惯性,以提高进气效率;发动机高转速时,增大 气门升程,增大了进气道截面积,以减小进气阻力,增加进气流量。气门升程可变,保证了发动机在高、低转速时都能获得良好性能。VTEC 有两段或三段调节,当气门从一个升程转换到另一个升程时,由于进气流量突然增大,发动机的输出功率也突然增大,导致发动机在整个转速范围内的输出并不是线性的,也就是说工作不柔和。VTEC发动机在加速时有突如其来的推背感,这在很大程度上提高了驾驶乐趣。但舒适性和发动机运转的平顺性较差。当然,要想做到动力线性的输出,则需要在技术上下更大的功夫,做到气门升程无级调节。VTEC 是利用不同高度的凸轮来改变气门升程,所以低转速凸轮使气门开启升程和时间都短,高速凸轮的形状能让气门开启时间更长,改变了配气相位。可变气门升程的控制原理,如图1所示。PCM根据发动机的负荷、转速、水温和车速等信息,决定何时改变气门升程及正时。改 变气门升程 及正时条件 有:发动机 转速为 2300~3200r /min(依进

可变配气正时

哈尔滨应用职业技术学院毕业论文 教务处制

毕业论文项目表

摘要 本文介绍了国内外可变气门技术的发展状况。并根据气门控制参数的变化情况,对可变气门技术进行了详细的分类。结合目前典型的可变气门机构,对实现可变气门技术的途径进行了系统的阐述与评价。通过实例介绍了可变气门技术改善发动机性能及在实现汽油机均质充量压缩着火(HCCI)方面的应用。通过分析指出,叶片式可变凸轮轴相位机构是目前可行性较强的技术途径。 众所周知发动机是靠燃料在汽缸内燃烧做功来产生功率的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此发动机所产生的功率也会受到限制,如果发动机的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是惟一能使发动机在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。 关键词:可变配气正时;涡轮增压;汽油机

Abstract This paper introduces the development of variable valve technologies. Control parameters according to changes in valve, variable valve timing technology for a detailed classification. Combined with the current typical variable valve body, the variable valve technology to achieve a systematic approach described and evaluated. Introduced through examples variable valve technology to improve engine performance and in the realization of gasoline homogeneous charge compression ignition (HCCI) in the application. Through analysis that vane variable camshaft phase is the feasibility of a strong body of technical means. As we all know the engine is fuel combustion in the cylinder by acting to produce power, as the amount of fuel input by the inhalation of limits on the amount of air inside the cylinder, so the power generated by the engine will be limited, if the engine's operating performance has been at its best further increase in output power can only be compressed more air into the cylinders to increase fuel consumption, thereby enhancing the combustion of acting ability. Therefore, the current technical conditions, the turbocharger is the only way the efficiency of the engine without changing the mechanical device to increase power output. Key words: variable valve timing; turbocharged; gasoline

液压式可变配气系统设计

摘要 液压驱动可变配气系统是无凸轮轴可变配气技术的一种。通过对国内外各种电控液压驱动可变配气系统的分析和比较,本文提出了一款电控液压驱动可变配气系统设计方案,通过对该方案的主要结构参数,如柱塞半径、气门弹簧刚度、电磁阀流通面积等参数的研究,得到这种可变配气系统运动特性规律,为系统的开发和研制提供帮助。 本文在设计的基础上,开发出一套可变配气系统,系统主要包括液压系统、执行机构以及控制系统等。将该系统安装在4102BG发动机上,代替原来的配气机构,并对该系统的性能进行了试验研究。试验结果表明:本套结构能够控制气门的气门正时,缓解气门落座冲击。同时研究了运行参数如发动机转速、液压系统的压力和驱动电压对可变配气机构控制特性的影响,这些参数不同程度地影响着可变配气的动态特性。 关键词:可变配气系统;液压系统;无凸轮轴可变配气技术;气门弹簧刚度;气门正时。

ABSTRACT This variable valve timing and lift system powered by electronic hydraulic system is one kind of variable valve timing and lift system without cam.By analyzing and comparing several kinds of domestic and intemational advanced electronically controlled variable valve timing and lift system,a new kind of variable valve timing and lift system is developed in this paper.The system simulation model is established for the variable valve timing and lift system.Then the studies on the main structure parameters of the system,such as piston diameter,spring rigidity of the valve and flow area of electro—magnetic valve,obtained the characteristics of the variable intake valve system,Both the model and this studies speed up the development processes,thus minimizing the number of hardware variations.Based on the design and the simulation,a test is conducted on the cylinder heads of 41 02BG diesel with the variable valve timing and lift system,which can provide experimental documents for validation.Test bench includes the hydraulic driving system、variable valve actuator system,and electronic control units system etc.According to the experiment,the control strategy was amended detailedly.As a result,a fast,precise and steady dynamic result as well as a reliable static state Was achieved. Key word:Variable valve timing and lift system;The hydraulic;Without the camshaft variable valve timing technology;Valve spring stiffness;valve timing.

可变气门配气相位和气门升程电子控制系统VTEC技术解析

可变气门配气相位和气门升程电子控制系统VTEC技术解析 the camshaft and rocker arms, but unlike ordinary engine is the number and control method of cam and rocker arm. Medium and low speed with a small angle of the cam, two valve timing and lift different at low speed, this time a valve lift is very small, almost do not participate in the intake process, the air intake channel basically the equivalent of two valve engine, but due to the flow direction of an intake air barrier gas cylinder center, so it can produce intake eddy current, strong for low speed, especially in the cold car conditions conducive to improving the mixture uniformity, increases the burning rate and decrease the effect of wall surface chilling effect and clearance, making the combustion more fully, thereby improving the economy, and significantly reduce HC and CO emissions; and at high speeds. Through to VTEC solenoid valve to control the hydraulic oil, so that the two intake rocker arms are connected as a whole and the intake cam from the opening of the longest and largest lift to drive the valve, this time two inlet valve according to the cam profile synchronization. Compared with the low speed operation, greatly increasing the inlet flow area and opening duration, so as to improve the power of the engine at high speed. This two kinds of entirely different performance curve of output, Honda engineers so that they are implemented in the same engine, and vividly described as "the usual soft driving" and "wartime intense driving".

可变配气正时控制机构

图为雷诺的可变配气正时控制机构。在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室。一个为高压油区一个为低压油区。因此,只要调节两个油区之间的压力差,就能改变配气正时角了。而两个油区的油压是通过上图所标示的油压控制阀调节的。油压调节阀实质上就是一个电磁阀,通过电脑传输过来的脉冲电流来控制阀门的通断。当高压油路(图中红色的通道)接通时,整个油室处于加压状态,根据图中红色箭头的方向很容易判断,此时配气正时被推迟,重叠角增大,适用于低转速;当电磁阀控制黄色区域压力高于红色区域压力时,凸轮轴会如图中黄色箭头所示,提前一个角度,这样重叠角减小,适用于高转速。下图能更直观的表现这一工作过程: 注:“图中蓝色部分是凸轮轴末端,白色部分是正时齿轮”。对于可变配气正时控制,虽然各大车厂的名字叫法各不相同,但其功能作用和控制方法多为大同小异,所以了解了这些控制方式和性能特征,对于车型的选择也可以重新定位。我国汽车工业起步较晚,所以技术比较落后。由于这种技术结构复杂,成本相对比传统技术要高一些,所以国内车厂大多没有使用这些技术,他们的配器机构都是传统设计。但也有少数厂家,引进了这些先进的发动机控制技术,比如现在广州本田雅格2.4,新奥德塞2.4,还有东风本田CR-V上使用的I-VTEC 发动机都使用了这些技术。在家用经济型车中,广本飞度的1.5VTEC发动机是唯一使用了可变配气技术的车型。

可变配气技术详解(3) 除了配气会影响发动机吸气效率外,还有一个不容忽视的影响进气的因素就是进气管。不论是纯空气还是空气和汽油的混合物,都可以看成是有一定质量的流体,而流体是在进气管中流过的,根据流体力学和震动学的原理来优化进气管的设计对于提高发动机的吸气效率是非常重要的。具体方法有:把进气歧管内壁加工得非常光滑来减小气阻,也可以设计特殊的进气道形状让流体阻力得到优化,还可以减小空气滤清器的吸气阻力等等。这些都是传统对进气管的优化方法,现在大部分车都是这样做的。这里我们来介绍一种技术含量更高的进气道优化方法——可变进气管长度技术。首先让我门来看看进气歧管的长度对汽车的进气有哪些影响吧。大家都知道,4行程发动机是曲轴每旋转两圈为一个周期,而这个周期的1/4的时间是用来进气的,也就是说在一个周期内1/4的时间进气门打开,剩下的3/4的时间进气门是关闭的。这就造成进气管内的空气存在一定的进气频率。所以我们不妨把它假设成震动来进行分析。根据震动学的原理,当震动物体的震动周期和频率与他的固有周期和固有频率频率相同时,震动能量最大,震动波叠加,这就是人们常说的共振。对于震动的物体而言共振的能量是最大的。那么如果把进气看成是震动,那么当发动机的吸气频率与进气管中空气的固有频率相同时,进气能量最大。但发动机的吸气频率是随发动机转速的变化而变化的。当发动机转速高时,吸气频率也高;当发动机转速降低时,吸气频率就随之降低了。那怎么样才能让进气管内的空气的固有频率能与发动机的吸气频率保持一致呢?最可行的办法就 是改变进气管的长度。当发动机处于低转速时使用长进气管,因为进气管越长,空气在管内的震动频率越低,只要长度与转速相匹配就能得到最大的进气能量;反过来说,当发动机处于高转速时,由于吸气频率高,所以就要换上较短的进气管来提高空气在进气管内的固有频率,得到最大的进气能量。所以就需要设计一套可以让进气管长度变化的系统来达到这一目的,那么可变进气管长度技术就诞生了。如下图就是可变进气管长度的控制机构:

可变配气机构

发动机气门技术解析 [汽车DIY] 传统的发动机都配备了气门式配气机构,按照发动机的动作顺序和工作循环,定时的开启关闭进排气门。进气量的多少直接关系到发动机的功率和扭矩。如何保证进气量足够多,又要保证排气够干净,因此在配气这个环节有很多的技术。 首先我们来认识一下配气定时,以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时。一般情况下,进气门会早开,目的是为了在进气开始进气门能有较大的开度或者较大的

进气通过面,从而减小进气阻力,使进气顺畅,相应的,而进气门晚关是为了充分利用进气的惯性增大进气量。相应的排气门早开是为了在气压较大时排干净,而排气门晚关也是为了利用惯性排气。由于进气门早开和排气门晚关,致使活塞在上止点附近出现进、排气门同时开启的现象,称其为气门重叠。 气门重叠显示图 发动机不同转速需要的配气定时也不同。这是因为当发动机转速改变时,进气流和排气流也随着改变,所以一直采用不变的气门开关时间将会影响燃油的燃烧效率,一般情况下,随着转速的升高,气门重叠角和气门升程随着增加,这样讲有利于获得更好的发动机性能,以便更好的提高发动机的动力输出。

双顶置凸轮轴 VVTi,i-Vtec和VVEL等各种可变气门技术相信大家都有所了解,基本上,目前市面上新车所搭载的绝大部分发动机都或多或少的使用了可变气门技术。可能大家也都知道可变气门技术都可以有效提升发动机动力并节省油耗,但是它们都是通过什么原理实现的呢

我们都知道,发动机的配气机构负责向汽缸提供汽油燃烧做功做必须的新鲜空气,并将燃烧后的废气排除出去,这一套动作的工作原理可以看做是动物呼吸器官的吸气和呼气。从工作原理上讲,配气机构的主要功能是按照一定时限自动开启和关闭各气缸的进、排气门,从而使空气及时通过进气门向气缸内供给新鲜空气或者可燃混合气,并且及时将燃烧做功后形成的废气从排气门排出,实现发动机气缸换气补给的整个过程。

有关汽车发动机可变技术的综述

论文题目:有关汽车发动机可变技术的综述 一、摘要 近几十年来,基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求,许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发,例如可变气门技术、可变气缸技术、可变进气歧管技术。目前,这些新技术和新方法,有的已在内燃机上得到应用,有些正处于发展和完善阶段,有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 二、关键词:可变气门技术、可变气缸技术、可变进气歧管技术 三、引言 可变进气系统分为两类:(1)多气门分别投入工作;(2)可变进气道系统。其目的都是为了改变进气涡流强度、提高充气效率;或者为了形成谐振及进气脉冲惯性效应,以适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。 1.多气门分别投入工作 实现多气门分别投入工作的结构方案有如下两种:第一,通过凸轮或摇臂控制气门按时开或关;第二,在气道中设置旋转阀门,按需要打开或关闭该气门的进气通道,这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。 2.可变进气道系统 可变进气道系统是根据发动机不同转速,使用不同长度及容积的进气管向气缸内充气,以便能形成惯性充气效应及谐振脉冲波效应,从而提高充气效率及发动机动力性能。 惯性可变进气系统,是通过改变进气歧管的形状的长度,低转速用长进气管,保证空气密度,维持低转的动力输出效率;高转用短进气歧管,加速空气进入汽缸的速度,增强进气气流的流动惯性,保证高转下的进气量,以此来兼顾各段转速发动机的表现。加装VIS后,发动机进气气流的流动惯性和进气效率都有所加强,从而提高了扭矩,并降低了油耗。 四、可变气门技术 可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置,为了进一步挖掘传统内燃机的潜力,工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术,当二者有效的结合起来时,则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。提升动力的同时,也降低了油耗水平。 (一)配气相位机构的原理和作用

汽车发动机配气机构

汽车发动机配气机构 配气机构的功用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求,定时开启和关闭各气缸的进、排气门,使新鲜充量得以及时进入气缸,废气得以及时从气缸排出;在压缩与膨胀行程中,保证燃烧室的密封。新鲜充量对于汽油机而言是汽油和空气的棍合气,对于柴油机而言是纯空气。 功用分组 各式配气机构中,按其功用都可分为气门组和气门传动组两大部分。气门组包括气门及与之相关联的零件,其组成与配气机构的型式基本无关。气门传动组、是从正时齿轮开始至推动气门动作的所有零件,其组成视配气机构的形式而有所不同,它的功用是定时驱动气门使其开闭。 气门顶置式配气机构 进气门和排气门都倒挂在气缸盖上,其组成如图3—1所示。气门组包括气门、气门导管、气门座、弹簧座、气门弹簧、锁片等零件;气门传动组一般由摇臂、摇臂轴、推杆、挺柱、凸轮轴和正时齿轮组成。 气门顶置式配气机构的工作情况是:当气缸的工作循环需要将气门打开进行换气时,由曲轴通过传动机构驱动凸轮轴旋转,使凸轮轴上的凸轮凸起部分通过挺柱、推杆、调整螺钉推动摇臂摆转,摇臂的另一端便向下推开气门,同时使弹簧进一步压缩。当凸轮的凸起部分的顶点转过挺柱以后,便逐渐减小了对挺柱的推力,气门在弹簧张力的作用下开度逐渐减小,直至最后关闭。压缩和做功行程中,气门在弹簧张力的作用下严密关闭。 气门顶置式配气机构根据凸轮轴的位置有以下三种型式: 三种凸轮轴位置型式(1)凸轮轴下置式配气机构;凸轮轴装在曲轴箱内,直接由凸轮轴正时齿轮与曲轴正时齿轮相啮合,由曲轴带动。气门传动组包括上述全部零件,其应用最为广泛。 (2)凸轮轴中置式配气机构:凸轮轴位于气缸体的上部。为了减小气门传动机构的往复运动的质量,对于高转速的发动机,可将凸轮轴的位置移到气缸体的上部,由凸轮轴经过挺柱直接驱动摇臂而省去推杆。该形式的配气机构因曲轴与凸轮轴的中心线距离较远,一般要在中间加入一个中间齿轮(惰轮)。 (3)凸轮轴上置式配气机构:凸轮轴布置在气缸盖上。凸轮轴直接通过摇臂来驱动气门,没有挺柱和推杆,使往复运动的质量大为减小,对凸轮轴和气门弹簧的要求也最低,因此它适用于高速强化发动机。 四行程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转两圈,各缸的进、排气门各开启一次,即凸轮轴只转一圈,所以曲轴与凸轮轴的传动比为2:1。

浅谈发动机可变气门正时技术

浅谈发动机可变气门正时技术 [摘要]随着发动机的转速变化,改变气门的开闭时刻提高气门的开闭时间,使进气更顺畅,利用空气流动的惯性根据发动机不同的转速变化改变气门的开闭时间,提高发动机的进气效率,强化其性能。 [关键词]气门;可变配气正时 中图分类号:V564 文献标识码:A 文章编号:1009-914X (2017)11-0023-01 增加气门开闭的时间,让气门开闭的时刻可变便可以提高发动机的进气效能,可以提高发动机的燃烧效能,增加发动机的功率。 今天我想跟大家介绍的一个技术是大家耳熟能详的一 项技术,叫发动机可变配气正时系统,其实在过去很长的汽车发展过程里,大概在过去的六、七年前,这个技术系统都是大家比较陌生,很稀有的一种技术,单单根据技术名字来了解,大部分人都很难理解什么叫可变气门正时,所以足可以看出这项技术的高大上,通常配备了这样技术的发动机,我们通常会认为这是一台非常高端的、先进的发动机。但是随着发动机的日渐革新,不管是日系德系还是哪怕自主品牌基本上已经普及了这个技术。那么可变配气正时系统到底是

个什么技术呢,它能给我们带来什么,使发动机得到哪些性能上、动力上、经济上的提升呢? 所谓可变气门正时,从字面上拆分来理解,就是可以改变气门的开启关闭的时间,那如果气门的开闭时间不可改变会是一个什么样的工作情况呢。我们知道发动机完成一个工作循环它需要经历四个冲程。进气冲程、压缩冲程、做功冲程及排气冲程,这四个行程使发动机完成一次工作循环发出动力带动各机构运转。从进气行程来讲,就如同人的呼吸过程一样,我们很自然的可以理解,当我呼吸开始时我的嘴需要张开给空气一个进去体内的通道,所以当进气开始时,进气门是处于打开的状态,当我进气完成后即将转入下一个行程压缩冲程时,进气门应该是出于关闭状态的,否则当压力高于进气压力时,进入气缸的气体则会从气门压出形成倒流,所以进气门应适时关闭,使气缸形成密封。而事实上由于进气冲程它的空气是有流速的,而空气呢它的进气流动也是有惯性的,所以实际在匹配进气门开闭时间的时候,它并不是准确的按照活塞运行到上止点的时候打开,在下止点的时候准确关闭的。而是它会有一个提前打开和延后关闭的过程,这样增加了气门的开启持续时间,能够让进气更顺畅而且能够让可燃混合气更多的进入到气缸中去,提高发动机的燃烧效率。由于传统的发动机的这个特性,所以它只能按照一个最常用的转速去匹配它的进气门打开和关闭的时间,通常这

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