汽车发动机可变配气相位与气门升程

实验分析内燃机凸轮机构最大气门升程的影响

内燃机凸轮机构最大气门升程影响的实验分析 Suat Saridemir,Hamit Saruhan Department of Manufacturing Engineering, Faculty of Technology, University of Düzce, Düzce, Turkey Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, University of Düzce, Düzce, Turkey 摘要：凸轮机构气门行程的设计对改善内燃及的动态性能是非常重要的，高速发动机不正常的振动导致随动件跳动，碰撞阀门表面和中心，进而导致凸轮系统的碰撞。碰撞的程度取决于阀升程值和阀门关闭速度，凸轮和随动件碰撞时会引入大的力和压力。由于不正常的振动，这可能会导致系统的早期失效。本实验使用时域和频域分析方法研究，主要目的是研究和分析不同气门升程值和运转速度下凸轮系统的动态特性，两种最大的气门升程值为8和10毫米分别进行了运转速度为450，930，1440，1950和2430rpm条件下的实验。从实验结果看，振幅随运转速度的增加而增加，统计分析获得的数据显示，10mm的气门升程比8mm气门升程产生更多的能量。关键词：凸轮机构；气门行程的动态特性；振动分析；内燃机 1.引言当今，越来越多的研究者热衷于提高内燃机（ICE））的性能，减少噪音及振动。由于内燃机由许多承受大的负载的组件构成，内燃机的动态特性十分复杂[1]。凸轮系统的运转是内燃机震动的一个震动源，凸轮从动件带动发动机气门运动，凸轮轴的旋转驱动随动件运动，定位弹簧使阀门始终压在凸轮表面。由于弹簧力的作用，运转过程中系统会承受大的负载力。阀弹簧的性能在凸轮从动装置的动态特性中起着重要作用，尤其是在高速运转的情况下。因此，凸轮从动系统的动态特性主要影响因素是阀弹簧的性能。凸轮轮廓线作为随动件提供期望运动方式的典型设计，是凸轮从动系统的一个重要组成。因为从动件会产生噪声并显著放大接触应力，所以凸轮从动系统的高速条件下的动态特性极其重要[2]。临界速度运转时，凸轮从动件的运动与期望的运动学特性显著不同，并且可能与凸轮表面脱离接触或间歇性的碰撞。进气阀和排气阀的打开和闭合会产生碰撞力，因此，当阀接触底座产生碰撞力时是不好的。碰撞力会引起振动并导致凸轮随动系统不正常的运转。同时，碰撞力还会导致阀座的磨损，阀的跳动和噪声。而且，它还会造成气缸盖剧烈的震动[3]。在高速运动时，凸轮轴上存在的不可避免的波动会影响从动件运动的精度[4,5]。这个波动现象就是我们知道的凸轮跳动，它会导致非预期的振动。在限制和控制从动件运动过程中跳动是不好的，并且在凸轮随动件反向加速时会发生惯性力大于弹簧弹力[6]。随动件的跳动和碰撞阀和基座的表面产生能够传递到凸轮轴外壳的振动。由于阀的在高速条件下的跳动，使空气燃料混合气量的减少。因此发动机的容积效率和性能在高速运转条件下就会降低[7]。所以，在设计高速条件下无噪音且平稳运行的凸轮随动系统的凸轮阔线时必须将减小阀的跳动作为首要目标[4]。确定凸轮随动系统稳定运行的安全运转区域和条件是十分总要的。所以，在获得内燃机期望的性能时凸轮随动系统的的动态特性变的更加重要。由于部件的间不停的接触和分离，分析凸轮随动系统的动态特性是个十分繁杂的任务[8]。大的惯性力造成凸轮和随动件件更大的接触力[9]。惯性力依赖于运转速度和最大气门升程值，并会导致系统内更大的振动。在低运转速度的凸轮随动系统中，弹簧的负载使惯性力变的更加稳定[10]。高速时，凸轮随动机构显示出的动态行为受弹性连接、质量分布的影响和连接出的摩擦影响。总的来说，大加速度和动态应力导致过早的疲劳失效，大的振动和噪声也会发生[11]。自激振动通过滑动轴承传递到气缸盖表面，气缸盖的振动信号是典型的非稳态信号，通常采用时域和频域的方法分析[12]。文献中关于凸轮随动系统中气门升程的振动分析的研究报告并不多。因此，两个具有互换性的凸轮，具有128°凸轮转角，最大气门行程分别为8mm和10mm，通过实验研究运转速度分别为450，930，1440，1950和2430rpm。当前研究的目的是确定和比较最大气门升程对气缸盖的影响。 2.实验步骤描述本研究中，使用具有一个进气阀和一个排气阀的标准的不可燃的汽缸盖。测试系统中，没有来自气体燃烧的力和应力。恰当的运动通过随动件传递到阀门，驱动随动件运动的力由曲轴的旋转运动提供。曲轴通过一个柔性传动装置连接到一个2.98KV的直流电机，减小直流电机的高频振动和不同旋转速度及没有轴向偏差，如图1所示。通过变频器手动控制电机的转速，直流电机的转速范围是0-2750rpm。 4个灵敏度为100Mv/g的加速度计（608A11）被用来采集频率为0到10Hz的轴承箱的振动信号。加速度计使用螺钉90°安装在滑动轴承箱上，如图1。系统结构采用四通道的数据采集卡（DAQ）。数据采集卡通道被设置成ch1

可变气门(连续)正时系统的原理

连续可变气门正时系统的原理现代引擎多采用DOHC的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以2：1的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。而我们今天要关注的，其实就是气门开合的问题。什么是“可变气门行程”？活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。气缸进气的基本原理是“负压”，也就是气缸内外的气体压强差。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，又想榨取高速区的功率特性，只能采取一条“折中”的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺扭矩... 所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们要说的“可变气门正时技术”。该技术既能保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个极大的突破。 80年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我们常见的VTEC。此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT-i，保时捷开发了Variocam，现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其设计思想却极为相似。可变气门正时技术之一：保时捷Variocam 保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术Variocam. 当引擎在低转速工况时，气门座顶端的黄色的控制活塞落在气门座内。这样高速凸轮只能驱动气门座向下行程而不能带动整个气门动作，整个气门由低速凸轮驱动气门顶向下行程，这样获得的气门开度就较小。反之当发动机在高转速工况时，控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中，把气门座和气门刚性的连接，高速凸轮驱动气门座时就能带动气门向下行程获得较大的气门开度。可变气门正时技术之二：本田VTEC 凸轮轴上依然布置有高速凸轮与低速凸轮，但由于本田引擎的气门由摇臂驱动，所以不能像保时捷一样紧凑。控制高低速凸轮切换的是一组结构复杂的摇臂，通过传感器测出引擎转速，传送到ECU进行控制，并由ECU发出指令控制摇臂。简单地说，就是这套摇臂能够根据转速不同自动选取1进1排的2气门工作或者2进2排的4气门工作，从而让发动机在高低速工况下都能顺畅自如。通常，转速低于3500rpm时，各有一支进气、排气凸轮工作，此时发动机近似为一台2气门发动机，这样的好处是，能够增加负压，利于进气；转速超过3500rpm时，液压系伺服系统接到发动机中央控制器ECU指令，对摇臂内机油加压，压力机油推动定时柱塞移动，

发动机配气相位检查与调整

姓名：吕红伟学号：30112305班级：农机123成绩：实验名称：发动机配气相位检查与调整一、目的与要求熟悉发动机配气相位的原理及配气机构的构造，掌握发动机配气相位的检查调整方法。正确理解配气相位对发动机工况的影响。二、设备、仪器和工具 485或495A柴油机、塞尺、扳手、螺丝刀套（平口与梅花各一个）、千分表一只。三、方法步骤及注意事项（一）根据发动机型号要求正确调整各气门间隙。注意事项： 1、检查和调整气门间隙必须在气门关闭的状态下进行，其主要步骤如下：（1）拆下气门罩盖。（2）转动飞轮，使其上的上止点刻线对正水箱上的刻线。使活塞处于压缩位置。（3）用规定间隙的塞尺塞入气门杆和摇臂之间，能轻轻抽动塞尺且略有阻滞感。（4）如不符合，松开锁紧螺母，用起子旋动调整螺钉调整到规定数值。（5）紧固锁紧螺母。（6）抽出塞尺。转动飞轮，再复查一次。 2、检查和调整气门间隙必须在气门关闭的状态下进行。四缸发动机八只气门分两次可以调完，俗称两次调整法。调整时，先按逐缸调时确定上止点的方法，使第一缸活塞处于压缩上止点，调整1、2、 3、6四只气门的间隙。注意1、3是进气门，2、6是排气门，选用塞规片厚度时不要弄错。调好后，将曲轴旋转一圈，调整 4、 5、7、8四只气门(4、8是排气门，5、7是进气门)。调好后，摇转曲轴一圈，复查1、2、3、6四只气门的间隙，如有不正确的，重新调整。再摇转曲轴一圈，复查4、5、7、8四只气门的间隙。（二）根据发动机型号规定，检查发动机配气相位：注意事项：柴油机拆装修理后需检查配气相位，检查方法如下。先正确调整好气门间隙，用磁性千分表架放在气缸盖上，千分表头顶在第一缸气门弹簧座上，按柴油机运转方向缓慢转动飞轮，当表针一动立即停止，观察飞轮上的刻线。进气门打开是否在上止点前8。，亦相当于飞轮上l、4缸上止点刻线位于机体上刻线之前2．5～3个牙齿的距离，如刻线未对准，提前或滞后了就需要调整。调整时，拧松凸轮轴齿轮上的三个螺钉，将凸轮轴按所需方向(如需提前，则顺凸轮轴旋转方向；若滞后，则相反)转一适当角度，拧紧三个螺钉，再按上述方法校核一遍。新柴油机出厂前配气相位已调整好，凸轮轴和凸轮轴齿轮的相对位置已用线条和箭头刻在二者端面上，切勿随便调整。凸轮轴上8个凸轮的相对位置在制造时已保证。调整气门相位时，只调整第一缸进气门的配气相位，无须各缸检查。（一）填写配气相位检查表

(完整版)配气相位教案(完美版)

授课教案课程：汽车发动机构造与维修—配气相位教师: 时间：2013年10月20日课题：汽车发动机构造与维修—配气相位授课形式：班级授课教学方法：讲授法、讨论法、练习法教材任务分析：通过本节课的学习，与之前所学的知识进行对比，形成理论与实际的区别，更好的掌握配气相位知识点。教学目的要求： 1、熟悉配气相位的概念、会看配气相位图 2、掌握气门早开晚关的优点教学重点、难点：重点：1、配气相位图， 2、配气相位的五个角度。难点：气门重叠角教学准备：教材、教案、多媒体课件教学过程: 一、复习提问（3分钟） 1.四缸发动机完成一个工作循环一般需要进行几个冲程，每个冲程曲 2.发动机配气机构的功用是什么？二、课题引导（5分钟）理论上讲进、压、功、排各占180°，也就是说进、排气门都是在上、下止点开闭，延续时间都是曲轴转角180°。为了提高发动机

的换气效率，我们需要增加气门打开的时间，那么气门实际开启时间该如何表示？我们带着这样的疑问来学习下面的内容：活塞运动曲轴转角进气冲程从上止点到下止点↓0-180° 压缩冲程从下止点到上止点↑180-360° 做功冲程从上止点到下止点↓360-540° 排气冲程从下止点到上止点↑540-720° 三、新课讲授（20分钟）配气相位: 以活塞上下止点为基准，用曲轴转角来表示气门开启和关闭的时刻。 1.进气提前角 (1)定义：在排气冲程接近终了，活塞到达上止点之前，进气门便开始开启。

从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角(或早开角)。进气提前角用α表示，α一般为10°— 30°。 (2)目的：进气门早开，使得活塞到达上止点开始向下运动时，因进气门已有一定开度，所以可较快地获得较大的进气通道截面，减少进气阻力。 2.进气迟后角 (1)定义：在进气冲程下止点过后，活塞重又上行一段，进气门才关闭。从下止点到进气门关闭所对应的曲轴转角称为进气迟后角(或晚关角)。进气迟后角用β表示，β一般为40°— 80°。 (2)目的：利用压力差继续进气：活塞到达下止点时，由于进气阻力的影响，气缸内的压力仍低于大气压，进气门晚关，利用压力差可继续进气。 3.排气提前角 (1)定义：在作功行程的后期，活塞到达下止点前，排气门便开始开启。从排气门开始开启到下止点所对应的曲轴转角称为排气提前角(或早开角)。排气提前角用γ表示，γ一般为40°— 80°。 (2)目的：利用气缸内的废气压力提前自由排气，恰当的排气门早开，气缸内还有大约300kPa-500kPa的压力，作功作用已经不大，可利用此压力使气缸内的废气迅速地自由排出。 4.排气迟后角 (1)定义：在活塞越过上止点后，排气门才关闭。从上止点到排气门关闭所对应的曲轴转角称为排气迟后角(或晚关角)。排气迟后角用δ表示，δ一般为10°— 30°。 (2)目的：利用缸内外压力差继续排气，活塞到达上止点时，气缸内的压力仍高于大气压，利用缸内外压差可继续排气。 5.气门叠开角定义：由于进气门早开和排气门晚关，就出现了一段进排气门同时开启的现象，称为气门叠开。同时开启的角度，即进气门早开角与排气门晚关角的和(α+δ)，称为气门叠开角。

19.应用GT-POWER设计发动机气门升程

应用GT-POWER设计发动机气门升程张小燕蒲运平（长安汽车工程研究院重庆 401120）摘要：本文利用GT-POWER计算，介绍了车用发动机的气门升程设计问题。设计中，主要从发动机性能方面考虑气门升程的设计要求，利用DOE的方法，考察了气门开启持续角及气门升程对发动机充量系数的影响。关键词：GT-POWER 气门升程气门开启持续角充量系数 Design of Valve Lift of Automotive Engine by GT-POWER Abstract：A GT-POWER model is used to show the details of valve lift designed of automotive engine in this paper.The effection of valve opening and valve lift on engine’s volumetric coefficiency is studied by DOE（design of experiment），considering primarily the required profile for valve lift on performance of engine. Key words： GT-POWER Valve Lift Valve Opening Duration Volumetric Coefficiency 1、介绍对于传统凸轮驱动的配气机构，由于受到结构的限制，气门不可能瞬间开启到最大升程的位置，其升程特性只能是连续变化的，这在换气过程中造成很大的流动损失，有损于发动机的动力性。气门升程对气道流量系数有非常重要的影响，气道流量系数随气门升程的增大而增大，如图1所示,并且可以看出，气门升程开启达一定高度后，流量系数几乎不再增加。因此合理设计气门的运动规律，也就是气门升程（Valve Lift或者Valve Profile），对提高充量系数Φc，改善发动机换气质量是相当重要的。气门升程是凸轮型线经过配气机构的几何运算，反映到气门上的运动规律，它和凸轮型线是一一对应的。其设计关键是优化气门的最大升程、气门开启持续角（Valve Opening Duration 简称OD）、气门正时，以及尽可能地提高气门升程的丰满系数，使发动机在给定的气道下获得最佳的充量系数。利用GT-POWER可以很好地完成这项工作。本文运用GT-POWER对气门升程的气门正时、气门开启持续角、最大升程进行优化，研究了它们对充量系数的影响。

VVL可变气门升程技术

VVL可变气门升程技术 VVL概述 VVL是英文variable valve lift的简写，意味可变气门升程。传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的。也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工况下最平衡的性能。 VVL的采用，使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程。从而改善发动机高速功率和低速扭矩。发动机VVL系统工作原理 VVL不仅可以改变气门开启时间，还能改变气门大小，从而进一步提高燃烧效率。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，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。可变气门升程种类可变气门升程按照其控制效果分类：两可调式可变升程技术代表就是大名鼎鼎的本田VTEC技术和保时捷的Vairocam技术以及比亚迪473QE发动机所采用的VVl技术。连续可变升程技术代表是宝马的“电控气门”技术。 VVL发动机对比VVT发动机 VVT是可变气门正时系统的简称，DVVT是双可变气门正时，而VVL是双升段可变气门升程系统！ VVT和DVVT都只能改变气门开启闭合的时间，而VVL不仅可以改变气门开启时间，还能改变气门大小，从而进一步提高燃烧效率，比VVT更省油！但由于VVL制造成本高，特别是缸盖设计加工难度大，所以采用VVL的车型少，目前只有本田的VTEC、保时捷Variocam、宝马Valvetronic，日产VVEL发动机大规模采用！比亚迪是自主品牌中，唯一掌握此技术的厂商！比亚迪VVL 比亚迪公司顺应全球低碳环保的新趋势、响应国家节能减排的号召，在其新推出的BYD473QE 发动机上使用了VVL系统，并将运用在其车型上。采用VVL技术的发动机，气门行程能随发动机转速的改变而改变。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，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。使用VVl技术的BYD473QE发动机高效环保、经济节油，搭载全新此发动机的比亚迪L3车型已登录国家工信部229 批汽车产品目录，并在工信部轻型汽车燃油消耗量通告中获百公里综合工况油耗为6.2L。目前比亚迪L3已经进入新一批的节能惠民补贴车型，这也证明了VVL技术对于经济节油的贡献。

配气机构答案

单元三配气机构一、填空题 1．充气效率越高，进人气缸内的新鲜气体的量就__多_____，发动机研发出的功率就__高____。 2．气门式配气机构由__气门组___ 和___气门传动组______组成。 3．四冲程发动机每完成一个工作循环,曲轴旋转__2___周，各缸的进、排气门各开启 ___1____ 次,此时凸轮轴旋转___1___周。 4．气门弹簧座是通过安装在气门杆尾部的凹槽或圆孔中的___锁片____或___锁块____ 固定的。 5．由曲轴到凸轮轴的传动方式有下置式、上置式和中置式等三种。 6．气门由__头部___和___杆身____两部分组成。 7．凸轮轴上同一气缸的进、排气凸轮的相对角位置与既定的___配气相位____相适应。 8．根据凸轮轴___旋向_____和同名凸轮的____夹角____可判定发动机的发火次序。 9．汽油机凸轮轴上的斜齿轮是用来驱动__机油泵___和__分电器____的。而柴油机凸轮轴上的斜齿轮只是用来驱动___机油泵____的。 10．在装配曲轴和凸轮轴时,必须将___正时标记____对准以保证正确的___配气相位__。二、判断题 1．充气效率总是小于1的。( √) 2．曲轴正时齿轮是由凸轮轴正时齿轮驱动的。( X) 3．凸轮轴的转速比曲轴的转速快1倍。( X) 4．气门间隙过大，发动机在热态下可能发生漏气，导致发动机功率下降。( √) 5．气门间隙过大时，会使得发动机进气不足，排气不彻底。( √) 6．对于多缸发动机来说，各缸同名气门的结构和尺寸是完全相同的，所以可以互换使用。( X) 7．为了安装方便，凸轮轴各主轴径的直径都做成一致的。( X) 8．摇臂实际上是一个两臂不等长的双臂杠杆，其中短臂的一端是推动气门的。 ( X) 9.非增压发动机在进气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X） 10.发动机在排气结束时，气缸内压力小于外界大气压。（X）

可变配气相位

VVTI-概况 VVTI VVT-i是Variable Valve Timing-intelligent的缩写，它代表的含义就是智能正时可变气门控制系统。这一装置提高了进气效率，实现了低、中转速范围内扭矩的充分输出，保证了各个工况下都能得到足够的动力表现。另一个先进之处在于全铝合金缸体带来的轻量化，不仅减小了质量，也降低了发动机的噪声。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。2)工作原理根据发动机ECU的指令，当凸轮轴正时控制阀位于图（a）所示时，机油压力施加在活塞的左侧，使得活塞向右移动。由于活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。当凸轮轴正时控制阀位于图（b）位置时，活塞向左移动，并向延迟的方向旋转。进而，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞两侧的压力平衡，从而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。提高充气效率是提高发动机动力性能的重要措施。除了增压以外，合理选择配气相位且能随发动机转速不同而变化，以及利用进气的惯性及谐振效应是提高充气效率的重要途径。进气惯性及谐振效应是随着发动机转速、进气管长度及管径大小的变化而变化。在不同转速下，进气管长度应有所不同，方能获得良好的进气惯性效应。并且，只有采用可变配气相位，可变进气系统才能适应不同发动机转速下的要求，才能较全面地提高发动机性能。可变进气系及配气相位改善发动机的性能，主要体现在以下几方面：①能兼顾高速及低速不同工况，提高发动机的

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。

三种气门升程可变介绍

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍目前市面在售的车型中，包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内，已经有很大部分的发动机装配了可变气门正时系统，尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变气门正时系统已经成为了比较大众化的技术而显得有些习以为常了。但我们知道所谓的可变气门正时技术，其功能主要是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理的控制相应发动机转速所需的空气量，作用主要还是为了降低油耗，提高经济性。而发动机的实质动力表现却是和单位时间内进入到汽缸内的氧气量有关，可变气门正时系统无法有效改变这一点，因此它对动力的提升帮助不大。

既然可变气门正时系统无能为力，那现在就该轮到本文的主角可变气门升程系统登场了。相比可变气门正时，气门升程系统目前还比较少见，尤其是连续可变气门升程技术更是只掌握在几个大厂商手中的绝密核心技术，因此我们能买到的装备可变气门升程系统的车型也不多。下面就让我们来看看有哪些车型可供选择。阅前说明：本文将主要介绍三大厂商的可变气门升程系统，但由于各自技术差异以及品牌层次不同，本文涉及的车型档次差别较大，因此我们只做技术性分析而各车型间并无对比之意，请各位网友注意。本田可变气门升程技术：VTEC、i-VTEC 应用车型：国内所有在售本田及讴歌车型

『本田和讴歌的众多车型的发动机均装配了VTEC或i-VTEC系统』本田是最早将可变气门升程技术应用到车载发动机上的厂商，而且不同于其它厂商先使用可变气门正时，后追加可变气门升程技术的做法，本田的工程师在研发项目之初就将这两种技术同步进行。结构简单、设计巧妙是本田可变气门升程机构的特点，具体工作方式我们下文会有介绍。

16V190发动机配气相位设计概论

16V190发动机配气相位设计摘要：通过boost一维分析软件建立16V190一维分析模型，输入初选的进排气管路尺寸、输入主要阻力元器件的阻力特性曲线、输入初选的增压器性能参数、输入预估的放热规律，进行分析计算，通过调整不同的配气相位角度，看性能指标是否达到要求，看爆发压力、排气温度能否控制在可接受范围内，再查看热平衡数据和重要部位测点上的压力、温度、是否合理,从而实现配气相位的优化。关键词：16V190；配气相位；boost 1、前言配气机构是发动机的重要组成部分，直接关系到发动机运转的可靠性、振动和噪声，并影响发动机的动力性、经济性和排放等基本性能。配气机构必须根据发动机工作循环及工作顺序的要求，按规律开启、关闭进、排气门，保证正确的配气相位。合理的配气相位是提高功率、降低油耗和排放的一种有效方法，对改善发动机技术状况，节约能源，提高经济效益，都有十分重要的现实意义[1]。本文主要对16V190燃气机在1000rpm转速下的配气相位进行优化设计。其中主要用到了AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件。AVL BOOST 发动机工作循环模拟计算软件是分析发动机性能的重要的现代化工具，在开发新产品和改造老产品过程中，发挥着巨大的作用[2]。 2、模型建立采用AVL BOOST发动机工作循环模拟计算软件，以16V190发动机为原型进行建模，在建模时主要考虑发动机进气系统、排气系统、燃烧模型、摩擦功、加载热传递等重要边界条件 [3]。图1为16V190燃气发动机的BOOST计算模型。图中，C1—C16为气缸， PL1、PL2为稳压腔，TC1、TC2为涡轮增压器，CO1是中冷器，CL1、CL2为空气滤清器，1—60为管道，J1—J15为管路接头，MP1—MP47为测点，SB1、SB2、SB3、SB4为系统边界。

发动机可变气门正时与升程技术..

可变气门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。 ? 配气相位机构的原理和作用我们都知道，发动机的配气相位机构负责向气缸提供汽油燃烧做功所必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出，这一套动作可以看做是人体吸气和呼气的过程。从工作原理上讲，配气相位机构的主要功能是按照一定的时限来开启和关闭各气缸的进、排气门，从而实现发动机气缸换气补给的整个过程。

那么气门的原理和作用又应该怎么理解呢？我们可以将发动机的气门比作是一扇门，门开启的大小和时间长短，决定了进出的人流量。门开启的角度越大，开启的时间越长，进出的人流量越大，反之亦然。同样的道理用于发动机上，就产生了气门升程和正时的概念。气门升程就好象门开启的角度，气门正时就好象门开启的时间。以立体的思维观点看问题，角度加时间就是一个空间的大小，它也决定了在单位时间内的进、排气量。 ? 可变气门正时和升程技术可以使发动机的“呼吸”更为顺畅自然

发动机的气门通常由凸轮轴带动，对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言，进、排气们开闭的时间都是固定的，但是这种固定不变的气门正时却很难顾及到发动机在不同转速和工况时的需要。前面说过发动机进、排气的过程犹如人体的呼吸，不过固定不变的“呼吸”节奏却阻碍了发动机效率的提升。如果你参加过长跑比赛，就能深刻体会到呼吸节奏的把握对体能发挥的重要性——太急促或刻意的屏息都可能增加疲劳感，使奔跑欲望降低。所以，我们在长跑比赛时往往需要不断按照奔跑步伐来调整呼吸频率，以便时刻为身体提供充足的氧气。对于汽车发动机而言，这个道理同样适用。可变气门正时和升程技术就是为了让发动机在各种负荷和转速下自由调整“呼吸”，从而提升动力表现，提高燃烧效率。

配气相位

配气相位——以活塞在上、下止点为基准的扫／进气、排气机构的开闭时间称为配气相位，用曲轴的转角来表示，单位是度(。)。

即发动机工作时，进、排气门从实际开启到关闭相对于曲拐所转过的角度称为配气相位(角)，通常用曲轴转角的环形图来表示，这种图形就称为配气相位图。四冲程发动机的进气相位(进气持续角)和排气相位(排气持续角)如图1所示。为了简化起见，常见的是把进、排气相位画在一个图形中，如图2所示。这种四冲程发动机的配气相位图，表示四冲程发动机一个工作循环曲轴旋转720°过程中，进、排气门开启与关闭的(时间)情况。在讲述发动机的工作原理时，从理论上说，随着曲轴的旋转，活塞位于作功冲程结束

(排气冲开始)的下止点时，排气门开始开启，当活塞位于排气冲程结束(进气冲程开始)的上止点时，排气门即关闭，同时，进气门开始开启，当活塞位于进气冲程结束(压缩冲程开始)的下止点时，进气门即关闭。曲轴再旋转一转，完成压缩与作功冲程时，进、排气门都关闭着。进气和排气的时间各占180°曲轴转角。然而，实际上，由于发动机工作时曲轴的转速很高，活塞在每一冲程所经历的时间很短，一台最大功率时转速为8000r／min的发动机，活塞一个冲程所经历的时间仅为60／8000÷2=0.00375s，转速再高的发动机，其活塞一个冲程所经历的时间则更短。进气门和排气门这样短的开启时间，会使发动机(汽缸)充气不足、排气不净，导致发动机的功率得不到应有的发挥。因此，现代发动机都采取延长进、排气门开启时间的方法，即进气门的开启和关闭时刻并不恰好是在活塞位于进气冲程上止点和下止点的时刻；排气门的开启和关闭也不恰好是在活塞位于排气冲程下止点和上止点的时刻，而是分别提前和延迟一定的曲轴转角，以改善进、排气状况，从而提高发动机的动力性。由图1和图2可知：在排气冲程还没有完成，活塞还没有到达排气冲程上止点的时候，即曲轴的曲拐转到离上止点位置还差一个角度a时，进气门就开始开启；曲拐转过上止点，再转到活塞到达下止点，完成整个进气冲程，进气门还没有关闭；直到活塞越过下止点重新上行，即曲轴的曲拐转到超过下止点位置以后一个角度β时，进气门才关闭。这样，整个进气过程持续时间的曲轴转角为a+180°+β。 a(进气提前)角一般为10°～45°，β(进气晚关)角一般为40°～80°。同时可知：在作功冲程还没有完成，活塞还没有到达作功冲程下止点的时候，即曲轴的曲拐转到离下止点位置还差一个角度y时，排气门就开始开启；曲拐转过下止点，再转到活塞到达上止点完成整个排气冲程，排气门还没有关闭；直到活塞越过上止点重新下行，即曲轴的曲拐转到超过上止点以后一个角θ时，排气门才关闭。这样，整个排气过程持续时间的曲轴转角为y+180°+β。y(排气提前)角一般为40°～80°，δ(排气晚关)角一般为10°～45°。不同的发动机，a、β、y、δ角度的大小各不相同，低速发动机的a、β、y、δ值小一些，高速发动机的a、β、y、δ值则大一些。进气门提前开启的目的，是为了保证新鲜气体或可燃混合气能顺利、充足地充人汽缸；而进气门晚关则是为了在压缩冲程开始时，利用汽缸内的压力暂时低于大气或环境压力，靠进气气流的惯性使新鲜气体或可燃混合气仍可能继续进入汽缸。排气门早开的原因，是当活塞在作功冲程接近下止点时，可燃混合气的燃烧膨胀已基本结束，但汽缸内的气体压力仍然较高，利用此压力可使汽缸内的废气迅速地自由排出；排气门晚关是由于活塞到达上止点时，汽缸内的压力仍高于大气或环境压力，利用排气流的惯性可使废气继续排出。

可变气门正时技术

发动机可变气门正时技术发动机可变气门正时：简称VVT（Variable Valve Timing）；随着发动机转速的提高，短促的进排气时间往往会引起发动机进气不足，排气不净等现象，因此可变气门正时系统出现，它就是根据轿车的运行状况，随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间（气门升程就像门开启的角度，气门正时就像门开启的时间，进气歧管就像各个闸道的栏杆）。发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，一种是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程；另一种就是工作时凸轮轴和凸轮不变动，而气门挺杆（摇臂或拉杆）依靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气相位和气门升程。发动机进排气过程中，会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，在配气相位上称为“重叠阶段或气门重叠角”。在高转速下，为了达到更好的进气量，提高发动机的功率，就要求气门重叠角更大（进气门提前打开、或者排气门晚关）；但在低转速或者怠工时，过大的重叠角则会导致废气过多的进入进气歧管，使缸内气流混乱，从而导致低速扭矩较低，因此低速时需要减小重叠角（进气门延时打开），此时燃烧会更充分更稳定。因此孕育出可变气门正时技术。从原理上可以看出，可变气门正时只是增加或减少了气门的开启时间，并没有改变单位时间的进气量，因此对于发动机的动力性的帮助并不显著，但是气门开启角度大小（气门升程）可以随时间改变的话，就可以显著提升发动机在各个转速的动力性能。可变气门升程：可以使发动机在不同的转速提供不同的气门升程，低转速时使用较小的气门升程，有利于缸内气流的合理混合，增加发动机的低速输出扭矩；在

高速时使用较大的升程，可以提高发动机的进气量，从而提高功率输出。本田公司的i-VTEC是目前使用最广泛的可变气门升程系统（i-VTEC拥有连续可变气门正时、分段可调气门升程技术）。本田 VTEC：分级可变气门升程+分级可变气门正时 i－VTEC：分级可变气门升程+连续可变气门正时（进、排气）丰田 VVT-i：连续可变气门正时（进气门） Dual VVT-i：智能连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制，有2个气门开启时刻）VVTL-i：分级可变气门升程+连续可变气门正时（进、排气门）宝马 Valvetronic连续可变气门升程（省去“节气门”部件） Double V ANOS：连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制）现代 CVVT：连续可变气门正时（进气门）日产 C-VTC：连续可变气门正时（日产的“VQ”发动机上使用，技术类似丰田）标致 VTCS：可变涡流控制阀 1、VVT-i原理：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机（ECU）通过分析就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。VVT-i系统是通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。VVT－i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。

详解奥迪AVS可变气门升程系统

详解奥迪AVS可变气门升程系统在动力方面，欧洲市场上销售的新奥迪A4提供了五种发动机可供选择，分别是带奥迪可变气门升程系统(Audi Valvelift System)的3.2升V6 FSI缸内直喷汽油发动机、1.8T FSI直列4缸缸内直喷汽油发动机、3.0升V6 TDI涡轮柴油发动机、2.7升V6 TDI涡轮柴油发动机，以及2.0升TDI涡轮柴油发动机。新一代奥迪A4有前驱与Quattro四驱两种驱动方式可供选择，而且全新开发的6速手动变速器、6速Tiptronic自动变速器和Multitronic CVT无级变速器，可以为上述多款发动机提供不同的搭配。率先上市的国产奥迪A4L将匹配的发动机有2.0TFSI缸内直喷汽油发动机和3.2升V6 FSI缸内直喷汽油发动机，1.8T FSI发动机将有望于今年年底国内上市。奥迪2.0 TFSI内有乾坤欧洲市场上销售的奥迪A4入门级车型采用的是1.8升T FSI涡轮增压缸内直喷发动机，其最大功率为120kW，250 Nm的峰值扭矩可从1500转至4500转。采用手动变速箱的前驱车型，从静止到100 km/h加速时间为8.6秒，最高车速为225 km/h。这台涡轮增压发动机较老款相比的性能得到很大提升，在2000转时的扭矩输出比老款发动机提高了10%，油门响应速度也提高了30%。搭载这款发动机的奥迪A4L目前仍在国内路测，有媒体报道搭载1.8TFSI发动机的国产奥迪A4L车型将可能在今年年底才能上市。图1：欧洲市场上销售的奥迪A4入门级车型采用的是1.8升T FSI涡轮增压缸内直喷发动机，搭载这款发动机的国产奥迪A4L车型将可能在今年年底才能上市。

VTEC可变气门正时和升程电子控制系统方案

VTEC全写为Variable valve Timing and lift Electronic Control . VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。+在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。

燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能，其基本原理是可燃混合气在汽缸燃烧，产生的高压推动活塞旋转曲轴，输出扭力。扭力与转速结合，就是发动机的功率。在发动机的工作过程中，大约只有30%的原始能量做了有用功，因此，最大限度地提高发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。按照物理学定律，要产生更强的动力，发动机就要消耗更多的燃料。显而易见，增加燃油燃烧的方法之一是加大发动机尺寸，因为大排量的汽缸相比小型发动机能燃烧更多的燃油；另一种方法是把可燃混合气进行预压缩，这样在固有的发动机也能填入更多的燃料。与上述方法不同，本田在发动机技术上采用了另一条道路：即保留发动机尺寸不变，加快燃油的燃烧速度。也许用下面的例子更能说明问题：用杯子把爆米花从甲地运送到乙地，你可以加大杯子的尺寸，也可以压紧杯中之物以加大每次的运送量，或者也可以简单地加快运送的速度，最终的结果是一样的。随着发动机转速的增加，其“吐呐”的混合气量相应增长，进排气门的开合需要更精密和更宽阔，否则的话，进气阻力将使发动机得不到足够的燃料。

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