可变配气定时
汽车发动机可变配气定时的研究与优化设计
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车用汽油机可变气门定时技术作用机理及应用策略
到缸 内 ， 降低 充 量 的 氧 浓度 ， 制 ＮＯ 抑 生 成 。此 部
３ 可 变 气 门定 时技 术 对 发 动 机 性 能 的 影 响
门叠 开 角 （ ）和 气 门 叠 开 角 中 心 线 相 位 角 。
技术 的主 要 目的是 增 加 进 气 量 提 高发 动 机 最 大 扭 矩 ， 发动 机 经济 性 和 排 放 性 能影 响 不 大 。因 为 气 对 门定 时 只能在 有 限几 个 点 上 变 化 ， 适 应 发 动 机 发 不
第 ６ （ 第 １７期 ） 期 总 ９ ２１ ０ １年 １ ２月
车
用
发
动
机
Ｎ ｏ （ ｒａ ｏ ９７ ．６ Ｓｅ ｉ１Ｎ ．１ ）
Ｄｅ ． Ｏ１１ ｃ２
ＶＥＨ Ｉ ＣＬＥ ＥＮ ＧＩ Ｅ Ｎ
・
综合 评述 ・
车 用 汽 油 机 可 变 气 门 定 时技 术 作 用 机 理 及 应用 策 略
相位 进行 调节 ， 使进 、 气 门的 开启 和关 闭时刻 适应 排
发动 机工 况要 求 ， 化 充量 的质 量和成 分 ， 优 降低 换气 损失 和 阻 力 ， 而 提 高 燃 烧 效 率 ， 加 扭 矩 ， 从 增 降低
排放 。
可变 气 门定 时技术 在 自然 吸气发 动 机上广 泛 应
够 增 加 残 余 废 气 量 ， 而 减 少 泵 气 损 失 功 ， 低 进 降
ＮＯ 排 放 ， 会 带 来 一 定 程 度 的 ＨＣ 后 期 氧 化 作 也 用， 减少 ＨＣ排 放量 。但在 中等 负荷 ， 造成 进气 温 会 度上 升 ， 震倾 向增加 。 爆 ｂ ）推 迟进气 门开启角 推迟 进气 门开启 角 ， 压 缩 行程 中活塞 的上行 会将 部分新 鲜充 量 和残 余废 气
第三讲发动机配气机构
1.进气提前角α :进气门开到上止点曲轴所转 过的角度.α＝0°～30° 2.进气迟后角β:从进气行程下止点到进气门关 闭曲轴转过的角度.β＝30°～80° 3.排气提前角γ :从排气门开启到下止点曲轴 转过的角度. γ＝40°～80° 4.排气迟后角 δ:从上止点到排气门关闭曲轴 转过的角度. δ＝0°～30° 5.气门重叠角 :重叠期间的曲轴转角.它等于进 气提前角与排气迟后角之和，即 α＋δ。
二、凸轮轴中置式配气机构
特点:缩短了推 杆,减轻了配气 机构的往复运 动质量，增大 了机构的刚度， 更适用于较高 转速的发动机。
三、凸轮轴上置式配气机构(OHC)
优点:运动件少， 传动链短，整 个机构的刚度 大，适合于高 速发动机。
四、气门驱动形式
有摇臂驱动、摆臂驱动和直接驱动三种类型
1.摇臂驱动、单凸轮轴上置式配气机构
作业
1.进、排气门为什么要早开晚关? 2.如何根据凸轮轴判定发动机工作顺序?
二、可变配气定时机构
四冲程发动机的配气定时应该是进气迟后 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，则将更有利于获得良好的发动机高 速性能。
三、气门间隙
气门间隙:发动机在冷态下，当气门处于关 闭状态时，气门与传动件之间的间隙.
5.凸轮轴的轴向定位
轴向移动量过大，对于由螺旋齿轮传动的凸 轮轴，会影响配气定时。
二、挺柱 1.挺柱的功用、分类 功用: 挺柱是凸轮的从动件，将来自凸轮的运 动和作用力传给推杆或气门. 分类: 机械挺柱和液力挺柱两大类，
2.机械挺柱
结构简单，质量轻， 在中、小型发动机中 应用广泛。
3.液力挺柱 :零气门间隙。消除撞击和噪声这一弊端.
汽车构造知识点上册
第七章 排放
1、主要有害排放物：CO、HC与NOx，柴油机再加上微粒与烟度。这些与发动机混合气的形成及燃烧过程有关。
2、净化装置（将有害气体转换为无害气体：CO2、N2、H2、H2O）：催化转换装置、三效催化转换装置（带有氧传感器）、低温HC排放净化装置等等
组成：油箱、滤清器、输油泵、喷油泵（高压泵）、油管、喷油器
2．喷油器与喷油泵的作用及分类
喷油器（喷油量、喷射时刻、喷射规律）：雾化柴油，分布到燃烧室。孔式、轴针式
喷油泵（供油量、供油频率）：按照发动机允许工况与气缸工作顺序，按一定的供油规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。直列柱塞式、VE型分配泵
第六章
同时式：一个点火线圈对两个活塞位置同步缸（如压缩与排气），同时进行点火。
第十一章 发动机起动系统
1．起动系统的作用
通过将蓄电池的电能转化为机械能带动发动机旋转，已顺利起动发动机
2．发动机起动系统的组成部件与基本工作原理
蓄电池（储存电能）、电力起动机（将电能转化为转矩）、启动控制机构（控制储电池与电力起动机的接通或断开）、起动传动机构（发动机启动时，连结起动机驱动齿轮与飞轮；发动机启动后，断开……）
第一章
1．内燃机基本术语：P16
工作循环（进气、压缩、做功、排气），上、下止点（活塞与曲轴回转中心最远、近处，速度为0），活塞行程，气缸工作容积，内燃机排量，燃烧室容积，气缸总容积，压缩比（气缸总容积/燃烧室容积），工况，负荷率一些计算公式
2．四冲程汽油机工作原理P18：进气、压缩、做功、排气四个过程说明
2．点火提前角的定义：
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。
那么气门的原理和作用应该怎么理解呢我们将发动机的气门比作是一扇门，门的开启的大小和时间长短，决定了进出入的人流量。
可变配气相位
三、宝马（BMW's variable valve travel）
宝马的控制机构是由电机 驱动的，电机通过蜗杆传 动齿轮，然后由齿轮上的 凸轮带动摇臂运动来改变 摇臂的控制角，然后在凸 轮轴的驱动下由摇臂带动 气门运动。所以通过改变 摇臂的角度就可以改变气 门的行程了。由于是通过 电机控制的，所以可以在 一定区域内做无段级调节 气门开度。
方法：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。
气门重叠大小对发动机带来的影响
气门重叠角小：发动机在低速的时候可以获得较大的进气量， 能在低速时发挥出较大的扭矩。而在高速时发动机无法获 得较大的充气量，导致无法获得较大的功率，气门重叠角 过小时，发动机在高速时会熄火。
气门重叠角大：发动机在低速时无法获得较大的进气量，而 导致在低速运转时无法获得较大的转矩。而在高速时发动 机却能获得较大的充气量，使发动机能够发挥出较大的功 率. 配气相位使得气门开启和关闭时间成为一个定值，无法 改变，这也就意味着发动机只能在低速或者高速时发出较 大的转矩或者较大的功率。
新技术
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。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、本田（VTEC）
结构：
VTEC不工作时，正时活塞和主同步活塞位于主摇臂缸内，和 中间摇臂等宽的中间同步活塞位于中间摇臂油缸内，次同步活 塞和弹簧一起则位于次摇臂油缸内。正时活塞的一端和液力油 道相通，液力油来自工作油泵，油道的开启由ECM通过VTEC 电磁阀控制。
配气正时
二、配气相位
配气相位： 用曲轴转角表示的进、排气门的 实际开闭时刻和开启的持续 时间。 配气相位图： 用曲轴转角的环形图来表示的配 气相位。 配气相位对发动机工作的影响： 影响发动机的动力性、功率。
配气相位对发动机工作的要求： 延长进、排气时间。进气门早开 晚关，排气门早开晚关
理论上的配气相位分析
下止点过后，随着活塞的上行，气缸内压力逐渐增大，进气气流 速度也逐渐减小，至流速等于零时，进气门便关闭的β角最适宜。 若β过大便会将进入气缸内的气体重新又压回进气管。 进气过程持续时间相当于曲轴转角180°+α+β
进气门的配气相位
排气门的配气相位
1.排气提前角 γ 在做功冲程的后期,活塞到 达下止点前,气门便开启.从排气 门开启到下止点所对应的曲轴转 角称为 排气提前角 一般γ=40°～80° 目的： ①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。 ②减少排气消耗的功率：提前排气 ，等活塞到达下止点时，气缸内 只剩约110kPa~120kPa的压力 ，使排气冲程所消耗的功率大为 减小。 ③高温废气的早排，还可以防止发 动机过热。
排气门的配气相位
2.排气延迟角δ 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 延迟角 一般δ=10°～30° 目的： ①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 外压力差可继续排气。 ②利用惯性继续排气：活塞到达 上止点时，废气气流有一定的 惯性，利用惯性可继续排气. 所以排气门适当晚关可使 废气排得较干净。 排气过程持续时间相当于曲 轴 转角180°+γ+δ
汽车构造-第三章-配气机构
二、气门座和气门座圈
（５） 是否镶座的几种情况 1） 铝合金气缸盖必须镶双座圈，因其耐磨、耐热性差。 2） 有的汽油机的排气门镶座圈，而进气门不镶座圈。因为
排气门座热负荷大，而进气管中真空度大，会从气门导管间 隙吸进少量机油，对进气门座进行润滑。 3)柴油机一般情况是进、排气门都镶座，有的柴油机只镶进气 门座圈，这是由于柴油机的废气往往在排气过程中还有未燃 完的柴油，可对排气门座进行润滑。而柴油机因没有节气门， 进气管中真空度小，难以从进气门导管处吸进机油，对进气 门座进行润滑。
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 （2）按气门驱动形式 （3）按凸轮轴传动的形式 （4）按每缸气门数及其排列方式
第一节 配气机构的功用和组成
4、顶置气门配气机构的分类 （1）按凸轮轴的位置 凸轮轴下置式、凸轮轴中置式、凸轮轴上置式。
凸轮轴下置式
凸轮轴中置式
第二节配气定时及气门间隙
气门间隙过大过小的危害？ 间隙过小: 热态下使气门关闭不严而发生漏气，导致功率下降，
甚至烧坏气门。 间隙过大: (1)将在气门与气门座以及各传动件之间产生撞击和
响声。（2）使气门开启的持续时间减少，气缸充气 和排气情况变坏。
气门间隙
可变配气定时机构
180º+α+β
第二节配气定时及气门间隙
排气提前角：从排气门开启到活塞到达下止点，曲 轴转角；γ一般为：40º-80º
排气迟后角：从排气行程上止点到排气门关闭，曲 轴转角；δ一般为：10º-30º
排气持续角：排气门开启持续时间的曲轴转角。 180º+γ+δ
第二节配气定时及气门间隙
（1）进气提前的目的 进气开始时进气门有较大的开度或较大的进气通过
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感谢大家的关注
a、VVT-i丰田公司的智能可变气门正时系统 。 b、i-vtec本田公司可变气门升程系统 。 c、奥迪的AVS可变气门升程技术。 d、Valvetronic宝马公司电子气门技术。
一、VVT-i丰田公司的智能可变气门正时系统
Variavle Valve Timing 英文缩写 其工作原理为：该系统由ECU协调控制 ，发动机各部位的传感器实时向ECU报 告运转情况。由于在ECU中储存有气门 最佳正时参数，所以ECU会随时对正时 机构进行调整，从而改变气门的开启和 关闭时间，或提前、或滞后、或保持不 变。简单的说，VVT系统就是通过在凸 轮轴的传动端加装一套液力机构，从而 实现凸轮轴在一定范围内的角度调节， 也就相当于对气门的开启和关闭时刻进 行了调整。达到最佳气门正时的位置， 从而能有效地提高汽车的功率与性能， 尽量减少耗油量和废气排放。
三、奥迪的AVS可变气门升程技术
奥迪的AVS可变气门升程系统在设计理
念上与本田的i-vtec有着异曲同工之妙 ，只是在实施手段上略有不同。这套系 统为每个进气门设计了两组不同角度的 凸轮，同时在凸轮轴上安装有螺旋沟槽 套筒。螺旋沟槽套筒由电磁驱动器加以 控制，用以切换两组不同的凸轮，从而 改变进气门的升程。发动机在高负载的 情况下，AVS系统将螺旋沟槽套筒向右推 动，使角度较大的凸轮得以推动气门。 在此情况下，气门升程可达到11毫米， 以提供燃烧室最佳的进气流量和进气流 速，实现更加强劲的动力输出。当发动 机在低负载的情况下，为了追求发动机 的节油性能，此时AVS系统则将凸轮推至 左侧，以较小的凸轮推动气门。
二、 i-VETC本田田公司可变气门升程系统
VTEC系统的全名是“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control” ，就是“可变气门相位及升程控制系统 ” 当发动机在中、低转速时，三根摇臂处 于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副 摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升 量较小。此时虽然中间凸轮也推动中间 摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以 两边的摇臂不受它控制，也不会影响气 门的开闭状态。发动机达到某一个设定 的转速时，电脑即会指令电磁阀启动液 压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根 摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动 ，这时气门的升程和开启时间都相应的 增大了，使得单位时间内的进气量更大 ，发动机动力也更强。这种在一定转速 后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐 趣。当发动机转速降到某一转速时，摇 臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹 簧作用下退回原位，三根摇臂分开。
小组成员：安兆鹏、鲍永、王敏、岳东旭、赵永
主讲人：安兆鹏
问题：
现代发动机为什么采用可变配气定时？
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。
目前，得到应用的有哪几种？ 类型：四、Valvtronic宝马公司电子气门技术
BMW的Valvetronic系统在传统的配气 相位机构上增加了一根偏心轴，一个步 进电机和中间推杆等部件，该系统借由 步进电机的旋转，再在一系列机械传动 后很巧妙的改变了进气门升程的大小。 当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆 和摇臂来完成气门的开启和关闭。当电 机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏 心轴发生旋转，然后中间推杆和摇臂会 产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最 终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门 产生的升程也会不同。在电机的驱动下 ，进气门的升程可以实现从0.18mm到 9.9mm之间的无级变化。 该技术能够 让发动机对驾驶者的意图做出更迅捷的 反馈，同时通过发动机管理系统对气门 升程的精确控制，实现了车辆在各种工 况和负荷下的最佳动力匹配。
比较与总结
相同点：每一种可变气门技术虽然原理和机构设计不同，但是它们 达到的效果是相同的。那就是，使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。 不同点：a、VVT系统就是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构 ，实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，也就相当于对气门的开启和 关闭时刻进行了调整。 b、i-VTEC技术在本田车型上的普及度较高，但是分段式的 气门调节方式还是令发动机的动力输出不够线性。 c、AVS技术与i-VTEC技术基本相同，不同的是，AVS的螺旋 沟槽套筒由电磁驱动器加以控制，用以切换两组不同的凸轮，从而改 变进气门的升程。 d、Valvetronic实现了在一定范围内连续调节气门升程， 做到了对发动机进行更为精准和细致的调控管理。