丰田轿车可变配气技术解析
02-可变配气机构工作原理拓展
可变配气控制技术（一）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、可变凸轮相位-可变凸轮型线。
机械式全可变气门机构、无凸轮轴电磁（电液、电气及其他）驱动配齐机构、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Valvotronic等。
1.丰田VVT-i技术VVT-i的全称是Variable Value Timing intelligent，翻译成中文就是智能可变配气正时，这项技术系统是丰田特有的并且在世界技术上领先的发动机技术系统，可以连续调节气门正时，但是不可以调节气门升程。
该技术的工作原理就是当发动机从低速度迈向高速度的时候，电子计算机就会自动地把机油压入进气的凸轮轴，然后驱动齿轮内的小涡轮，在这样的压力下，小涡轮和齿轮可旋转就会有一定的角度，当凸轮轴在六十度范围内往前或者往后旋转时，就可以改变进气门开启的时间，从而达到连续调节气门正时的目的，如图3-3-44所示。
图3-3-44丰田VVT-i技术丰田VVT-i发动机的ECU在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时，并控制凸轮轴正时液压控制阀，并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时，然后再执行反馈控制，补偿系统误差，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，如图3-3-45所示。
图3-3-45丰田VVT-i技术工作原理2.宝马VANOS技术宝马VANOS技术系统是可以调节进气凸轮轴和曲轴位置的，使得在不同情况下进气凸轮轴和曲轴的位置相对应。
宝马公司第一次使用这项技术是在1992年的宝马五系列的搭载M五十发动机上。
可变配气系统工作原理
可变配气系统是一种引擎技术，旨在通过调整气门的开闭时间和升程，以优化燃烧过程、提高发动机性能和燃油经济性。
以下是可变配气系统的一般工作原理：
1. 气门控制：可变配气系统使用一套气门控制机构，例如液压控制装置或电动
执行器，来控制气门的开闭时间和升程。
这些机构通过传感器和控制单元获取引擎的工作参数，如转速、负荷和温度等。
2. 相位调节：可变配气系统可以调节气门的相位，即气门开启和关闭的时间点。
通过改变相位，可以优化进气和排气过程，以适应不同工况下的发动机要求。
例如，在高速运行时，可以提前气门关闭时间，以增加进气阻力和排气排放效率。
3. 升程调节：可变配气系统还可以调节气门的升程，即气门开启的距离。
通过
改变升程，可以控制气门的开度，从而调节进气和排气量。
在低负荷情况下，可以减小气门升程以降低进气阻力和减少燃油消耗，而在高负荷情况下，可以增加气门升程以增加气缸充气量和提高功率输出。
4. 智能控制：可变配气系统通常与电子控制单元（ECU）集成，以实现智能控制和优化。
ECU根据传感器反馈的数据和预设的算法，确定最佳的气门开闭时间和
升程，以满足性能和燃油经济性要求。
这种智能控制可以根据驾驶条件和环境变化实时调整气门的工作参数。
通过调整气门的开闭时间和升程，可变配气系统可以改善进气和排气过程的效率，提高发动机的燃烧效率和动力输出。
这有助于降低燃油消耗、减少排放和提高驾驶性能，使发动机更加灵活适应不同的工作条件和要求。
常见可变配气系统总结
常有可变配气系统介绍纲要：在发动机中，进气系统对发动机性能影响很大。
所以，汽车厂家为了提高在原有基础上大幅度的提高发动机性能，都选择了去改正良气系统，此中可变配气系统技术获取了宽泛发展，在实现可变配气系统方面，各大厂家堪称是八仙过海，各显神通。
轿车发动机上常有的 VTEC、i-VTEC、VVT-i 、VVTL-i 、VVT、VVL等字母，表示了这些发动机都采纳了可变气门正时技术。
重点词：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系统当前，大部分轿车发动机的配气相位能够随发动机转速、负荷变化而自动调整。
常有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意为可变气门正时随和门升程电子控制系统。
采纳VTEC技术的发动机拥有 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，增添进气流量。
气门升程可变，保证了发动机在高、低转速时都能获取优秀性能。
VTEC 有两段或三段调理，当气门从一个升程变换到另一个升程时，因为进气流量忽然增大，发动机的输出功率也忽然增大，致使发动机在整个转速范围内的输出其实不是线性的，也就是说工作不轻柔。
发动机可变配气技术及发展
调查思考发动机可变配气技术及发展哈菲史楠（西安汽车职业大学，陕西西安710000）摘要:近年来，生态问题与环境保护引发全球关注，因为它是人类实现可持续发展的必然前提，低能耗与低污染已然变成了当前汽车发动机的主要研发目标。
而目前的种种现代技术中，可变配气技术脱颖而出，成为主流研发目标之一，此技术主要通过改变汽车发动机的供气实现降低油耗与污染的要求，为此本文便针对发动机可变配气技术及发展进行简要探析。
关键词:发动机；可变配气技术1关于发动机可变配气技术的研究现状及发展1.1本田VTEC控制机构本田发动机率先成功将可变气门正时与升程电子控制两种配气机构设置在了一台发动机上，简称VTEC机构,实现了人们长久的高速与低速相位值自动转换的梦想，大幅度提升了汽车的动力性与经济性。
发动机配气相位角受车辆气流的进气与排气影响各不相同，其动力与经济性因此而不同;可变配气相位将传统固定不变的配气相位状态进行改变，根据发动机的运行状态下提供最优的配气正时,进而提升发动机的进气系数，解决了传统因转速、负荷造成的动力性与经济性的矛盾,使发动机怠速状态下更加稳定、转速更低，低速下更加平稳山。
VTEC机构由单独的凸轮与摇臂进行驱动，其主次摇臂间有中间摇臂且不与任何气门产生直接接触，三者均由专门的柱塞实现联动，并运用主油道的油压进行控制冲间凸轮的升程最大，其次为主凸轮,最小升程的为次凸轮，中间凸轮是依据发动机的双进双排、大功率、高转速运行状态进行设计的;主凸轮则是依据单进双排、低转速运行状态进行设计的;次凸轮则是主要依据发动机怠速状态进行设计。
1.2丰田WFi智能可变气门正时系统丰田的VVT-i智能可变气门正时系统主要是改变进气门开闭的时间使之达到最佳气门正时,配气相位角不变、进气门升程的大小不变，此结构发动机运行状态稳定、可靠,功率提升10%到20%,油耗降低3%到5%oVVT-i机构主要由外壳、四齿转子、锁销、油道控制、电磁控制阀组成；其安装在进气凸轮轴前端随正时链轮实现同步转动，在运转的过程中能通过运用润滑系统的油压实现自动调节凸轮轴和正时链轮的相对角度，调节机构的转子中有液压锁销,能实现与连接齿轮的同步传动或解脱,进而实现进气门的开闭时间角度的大小；电磁控制阀接收作者简介:哈菲（1989-），女，汉族，甘肃武威人，本科，助教，汽车检测与维修。
可变配气相位的作用
可变配气相位的作用《可变配气相位的作用》嘿，朋友们！今天让我来给你们讲讲一个超厉害的汽车技术——可变配气相位。
咱先从一个日常生活场景说起哈。
你想想，你有个好朋友叫小李，他呀，特别喜欢开车，就跟车是他亲密伙伴似的。
有一天，小李开着他心爱的车子去兜风，那心情，简直美滋滋。
一路上哼着小曲，别提多惬意了。
可开着开着，小李就发现车子好像有点不对劲，动力不太够，加速也没以前那么猛了。
这可把小李急坏了，他就像热锅上的蚂蚁，不知道咋办才好。
这时候，咱就得请出可变配气相位这个“大救星”啦！可变配气相位就像是车子的“魔法调料”，能让车子的性能发生神奇的变化。
你看啊，这汽车发动机就好比是人的心脏，而配气相位呢，就像是心脏跳动的节奏。
如果这个节奏一成不变，那车子有时候就会觉得“累”呀，跑起来就没那么带劲了。
但是有了可变配气相位，那就不一样啦！它可以根据车子的不同状态，灵活地调整这个“节奏”。
比如说，在车子低速行驶的时候，可变配气相位能让进气门和排气门的开启和关闭时间变得恰到好处，就像一个优秀的指挥家，让整个“乐队”演奏得和谐又美妙。
这样一来，车子就能更省油，而且还能减少尾气排放呢，是不是超厉害？再比如说，当小李想要来个激情加速的时候，可变配气相位又能迅速调整，让更多的空气进入发动机，就像给车子打了一针“兴奋剂”，让它瞬间活力满满，风驰电掣！这不就像是咱人跑步，有时候要慢跑，那就慢悠悠地调整呼吸；要是突然要冲刺了，那肯定得大口大口喘气呀！汽车也是一样的道理嘛。
咱再打个比方，可变配气相位就像是一个超级灵活的舞者，在不同的音乐节奏下都能跳出最精彩的舞蹈。
它能让汽车在各种情况下都表现得游刃有余，无论是在城市的拥堵道路上慢慢爬行，还是在高速公路上尽情驰骋。
你说，要是没有可变配气相位，那车子得多“憋屈”呀！就好像咱人被束缚住了手脚，想跑也跑不快，想跳也跳不高。
所以说呀，可变配气相位的作用那可真是太重要了！它让汽车变得更加智能、更加高效、更加环保。
可变配气相位技术
可变配气相位技术定义：用曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，称为配气相位。
进气配气相位为180°+进气提前角α+进气迟后角β，排气配气相位为180°+排气提前角γ+排气迟后角δ。
试验证明：在进、排气门早开、晚关的过程中，进气门的晚关，对充气效率影响最大，其次是重叠角的大小，人们多在进气门方面改善性能指标。
通过试验证明，两种进气迟后角的充气效率（ηv）和功率（Ne）变化规律是：1、低速时，晚关60°的充气效率ηv低、发动机功率Ne升高迟后。
2、高速时，超过2300~2500r/min后，晚关60°的充气效率ηv和功率Ne ，明显优于40°的相位角。
进气门晚关时对ηv和Ne的影响。
正时柱塞的锁止槽中，该锁止片依靠高速时的惯性力解脱。
大众车系可变气门正时机构VVT (Varble Valve Timing)原理:结构图原理图采用双顶置凸轮轴、4气门结构。
排气凸轮轴通过正时齿形皮带与曲轴相连接，进、排气土林轴之间采用链条驱动，链条上装有油压张紧器。
a)低速时—早开、早关，重叠角加大；b)高速时—晚开、晚关，重叠角减小可变相位调节器是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU控制的电磁阀，形成了一个“配气相位调节总成”部件大众车系链条式配气相位调节机构工作原理1）当发动机转速低于1 300r/min时，电磁控制阀不通电，进气凸轮轴即反向转动一定角度θ，进气门早开角度变小，进、排气门的重叠角变小，防止发动机回火，低速运转平稳。
2）当发动机转速高于1 300r/min时，电磁控制阀通电，进气门早开角度变大，进、排气门的重叠角变大，废气排出率加大，提高了容积效率和转矩值。
3）当发动机转速高于3 600r/min时，电磁控制阀又断电，调节工作结束，进气门又回到不提前的位置，晚开和晚关角度加大，可利用气体的惯性能量，提高功率值。
大众车系可变气门正时机构的特点是只改变进气门开、关时间的早晚，配气相位角值不变（时间平移—即早开、早关；晚开、晚关），不改变进气门升程的大小。
常见可变配气系统全解析
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 。Ｖ Ｅ Ｔ Ｃ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
Ｖ Ｅ 是 利 用 不 同 高 度 的 凸轮 来 改 变 ＴＣ
混 合 汽 遇 到 冷 的 进气 管 壁 析 出汽 油 。 样 这
提 高 了发 动 机 在２ ０ ～ ２ ０／ ｎ ３ ０ ３ ０ ｍｉ以下 的 ｒ 充 气 效 率 。 加 了低 转 速 扭 矩 ． 足 发 动 增 满
机低 速 时 耗油 少 ． 气排 放 低 的要求 。 废
阀 后 的机 油压 力低 ，压 力开 关 闭合 ，其 电 阻 为０ Ｖ Ｅ 。 Ｔ Ｃ电磁 阀 通 电打 开 ，如 果 机
示 。Ｐ ＣＭ： 据 发 动 机 的 负 荷 、转 速 、 水 ￣ Ｅ
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 ） 凸轮 轴 之 间 ，接 受 发 与 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 ｉＶ Ｅ － Ｔ Ｃ。丰
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２ ０ ～ ２ ０／ ｎ依 进 气歧 管 ３０ ３０ｒ ｍｉ（
压力而定） ；车速 为 １ ｋ ｈ 更 快 ；发动 Ｏ ｍ／或
可变配气技术
可变配气技术在现在的轿车发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、i-VTEC、VVL、VVTL-i等技术标号。
这些显赫的标号都代表了它们的与众不同——普通的发动机不一样，这些发动机都采用了发动机可变配气的技术。
可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，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行程，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行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC。
为何先进的发动机都要采用这种技术呢？这些技术的工作原理是什么？它能给发动机带来什么好处呢？可变气门正时为了能更好的说清楚可变气门正时的原理，首先有必要简单解释一下发动机相关的几项工作原理。
大家都知道，气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。
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，可变气门正时就是解决这一矛盾的技术。
我们在简单回顾一下“气门叠加角”的概念——在发动机运转的时候，我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室，让废气能尽可能的排出燃烧室，最好的解决方法就是让进气门提前打开，让排气门推迟关闭。
这样，在进气行程和排气行程之间，就会发生进气门和排气门同时打开的情况，这种进排气门之间的重叠被称为气门叠加角。
当发动机处于不同转速时，气门叠加角的要求也是不同的。
没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高地转速时都能完美输出的，如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车型的需求，选择最优化的固定的气门叠加角。
例如，赛车的发动机一般都采用较小的气门叠加角，以有利于高转速时候的动力输出。
而普通的民用车则采用适中的气门叠加角，同时兼顾高速和低速是的动力输出，但在低转速和高转速时会损失很多动力。
而可变气门正时技术，就是通过技术手段，实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。
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丰田轿车可变配气技术解析
丰田轿车可变配气技术解析
摘要丰田可变配气技术根据发动机的工作状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴
转角对配气相位进行优化，从而获得最佳的配气正时和升程。
这种可变配气技术能在所有
转速范围内提高扭矩、降低油耗、减少排放。
文章详细介绍了丰田车系轿车上装备的VVT-
i和VVTL-i可变配气技术。
关键词可变配气技术；VVT-i技术；VVTL-i技术；配气相位
1 可变配气技术概述
发动机气门的开启升程、开启和关闭时刻，对发动机性能有着重要的影响。
传统的自
然吸气式发动机，其配气机构的配气相位和气门升程都是固定的，这种固定不变的配气相
位很难兼顾发动机不同转速工况的需求。
由于发动机的进气量相对是固定的，其动力性、
经济性以及排放性的潜力均未完全发挥。
丰田VVT-i即Variable Valve Timing with intelligence的英文缩写，翻译成中文是“智能可变配气正时系统”，丰田VVT-i发动机电子控制单元（ECU）在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门
位置和冷却水温度的最佳气门正时，并控制凸轮轴正时液压控制阀，通过各个传感器的信
号来感知实际气门正时，然后再执行反馈控制，补偿系统误差，达到最佳气门正时的位置。
可变配气技术根据气门配气相位和气门升程是否可变可分为：可变气门正时、可变气
门升程、可变气门正时和气门升程三种类型。
可变气门正时根据相位调节的方式不同可分为：连续可变气门正时和不连续可变气门
正时；根据调节不同的凸轮轴可分为进气可变气门正时和进排气双可变气门正时。
2 丰田VVT-i智能可变气门正时系统
丰田VVT-i智能可变气门正时系统由一个固定在进气凸轮轴（如图1所示）上的叶片、一个与从动正时链轮一体的壳体、一个锁销组成。
控制器有气门正时提前室和气门正时滞
后室。
通过凸轮轴正时机油控制阀的控制，它可在进气凸轮轴上的提前或滞后油路中传送
机油压力，使控制器叶片沿圆周方向旋转，连续改变进气门正时，以获得最佳的配气相位。
发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和水温计算出一个最优气门正时，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。
此外，发动机ECU根据来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号检测实际的气门正时，从而尽可能地进行反馈控制，以获得预定的气门正时。
达到目标气门正时以后，凸轮轴正时机油控制阀通过关闭油道来保持油压，
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