发动机可变配气相位技术原理研究
动机比油耗为式（2
在式（1）中，
K1是一个常量，
m汽车发动机的机械效率。
在式（2）中，p
江苏省科技型中小企业技术创新资金（12C26213202387）。
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
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
(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。
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
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
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。
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".
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。
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。
可变配气相位控制系统的优化设计及仿真研究
可变配气相位控制系统的优化设计及仿真研究 发表时间：2018-04-03T16:30:34.417Z 来源：《基层建设》2017年第34期作者：何巍[导读] 摘要：随着自动化控制技术的不断发展，给发动机系统提出了更高的要求。 长沙矿山研究院有限责任公司湖南省长沙市 410000 摘要：随着自动化控制技术的不断发展，给发动机系统提出了更高的要求。为了使发动机系统性能更加优越，必须要对可变配气相位控制系统进行优化和改造。目前模糊P1D控制技术在该领域的应用具有巨大优势，成为可变配气相位控制系统优化设计的关键技术。鉴于此，文章重点就模糊P1D控制技术在可变配气相位控制系统优化设计中的应用及仿真研究进行分析，以供参考和借鉴。 关键字：模糊PID；控制系统；可变配气相位；仿真分析 引言 模糊控制已成为智能自动化控制研究中最为活跃而又富有成果的领域，其中模糊P1D控制技术扮演了十分重要的角色，并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一，这完全可以从过去的传统与现代控制技术的应用发展历史来理解。到目前为止，现代控制理论从许多控制应用中获得了大量成功的范例，然而在工业过程控制中，PID类型的控制技术仍然占有主导地位，特别是在化工、冶金过程控制中，众多量大面广的控制过程（温度、流量、压力、液位等），基本上仍然是应用着PID类型的控制单元。虽然未来的控制技术应用领域会越来越宽广、被控对象可以是越来越复杂，相应的控制技术也会变得越来越精巧，但是以PID为原理的各种控制器将是过程控制中不可或缺的基本控制单元。 1模糊PID控制原理 1.1模糊PID控制系统结构 模糊PID控制系统分为两个部分，即可控PID系统和模糊控制系统。可控系统主要任务是完成直接通知，模糊控制主要任务是对PID参数的在线修正。 1.2PID参数调整规则 数字式PID控制器一般用以下函数表示： 2基于模糊PID控制的可变配气相位控制系统研究 2.1VCT控制系统的组成 图1为VCT系统结构图，发动机管理系统（EMS）对凸轮相位传感器和曲轴位置传感器传来的信号来判断凸轮相位相对于上止点的位置，EMS根据相位的实际位置和MAP图来控制机油控制阀动作，完成可变配气相位的控制。EMS有一个专门用于凸轮轴相位的特性场，根据发动机数据匹配的目标，在转速-负荷表格中设定了这些凸轮轴相位，凸轮轴相位由一个闭环控制回路根据VCT特性场进行调节。机油控制阀为比例电磁阀，根据控制电流的大小，输出不同的电磁力，使阀杆处于不同位置，进而控制VCT液压油的流动方向及流通的截面积。根据流动方向确定相位调节的方向，通过改变流通截面积控制相位调节的速度。通过分析可知，在比例电磁阀工作区间内，液压执行元件的响应与占空比之间不是完全的线性关系，这增加了控制的难度。
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
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
常见汽车发动机可变配气正时技术解析
常见汽车发动机可变配气正时技术解析Post By：2008-6-30 1 常见汽车发动机可变配气正时技术解析Post By：2008-6-30 16:38:09 大多数轿车上都可以看见VVT-i,VTEC,VVL,VVTL-i等标号，这些标号的含义就是——可变配气正时技术。 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。 首先谈一下普通发动机配气机构，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。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，气门叠加角也是固定不变的，是根据试验而取得的最佳配气定时，在发动机运转过程中是不能改变的。然而发动机转速的高低对进，排气流动以及气缸内燃烧过程是有影响的。转速高时，进气气流流速高，惯性能量大，所以希望进气门早些打开，晚些关闭，使新鲜气体顺利充入气缸，尽量多一些混合气或空气。反之在在发动机转速较低时，进气流速低，流动惯性能量也小，如果进气门过早开启，由于此时活塞正上行排气，很容易把新鲜空气挤出气缸，使进气反而少了，发动机工作不稳定。因此，没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高低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。 如90年代初，日本本田公司推出一种即可改变配气正时，又能改变气门运动规律的可变配气定时—升程的控制机构，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。 就是现在大家耳熟能详的VTEC机构：一般发动机每缸气门组只由一组凸轮驱动，而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的自动操纵，进行自动转换。 采用VTEC系统，保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求，使发动机无论在何速率
可变进气系统
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
发动机节能新技术Word
发动机节能新技术 随着能源紧缺愈来愈严重，国际市场上的原油价格已突破100美元/桶。 燃油价格上涨的大趋势在今后几十年内是不可避免的，因此节油型汽车的需求将主导市场。未来汽车公司之间竞争的焦点必然是在汽车的燃油经济性方面。汽车企业要想生存和持续发展，必须及早做好准备。 目前国内99%以上的乘用车是汽油车。可以预计，将来的汽油车仍将是国内汽车的主力。这不仅因为柴油供应紧张的局面预计仍将持续，而且在过去十几年汽油机技术有了突破性的进展，能够大幅度提高热效率。有实验数据显示，按照欧美汽车测试规定，应用高效汽油机技术的汽车平均油耗有可能比常规电喷汽油车提高25%～30%。同时，应用高效汽油机技术的单机成本要小于其他技术，例如混合动力、柴油机等。因此，开发高效汽油机技术对汽车节能是极其必要的。汽车的能量流向，发动机损失62.4%，空转损失 17.2%，附属设备耗能2.2%，传动损失5.6%，空气阻力损失2.6%，滚动阻 力损失4.2%，惯性、制动损失5.8%。在汽油发动机汽车中，超过62%的燃料能量损失在内燃机(ICE)中，内燃机在把燃料的化学能转化为机械能时效率是很低的，发动机内的摩擦、进气和排气要损耗能量，并且还有热量损失。 从理论应用上看，能够进一步提高发动机能量效率的先进技术主要有： 1、发动机可变气门正时技术(VVT，Variable Valve Timing) 该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。其原理是根据发动机的运行情况，调整进气（排气）的量，和气门开合时间、角度，使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。优点是省油，功升比大而缺点是中段转速扭矩不足。可变配气相位是现代汽车技术手段中的新技术之一。它改变了配气相位固定不变的状态，在发动机运转工况范围内提供最佳的配气正时，提高了充气系数，较好地解决了高转速与低转速、大负荷与小负荷下动力性与经济性的矛盾，在一定程度上改善了废气排放、怠速稳定性和低速平稳性，降低了怠速转速。 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。发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT—i发动机；发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；发动机既匹配可变气门正时又匹配可变气门行程，如丰田的VVTL—i，本田的i—VTEC。可变气门正时在发动机高速运转的时候，