汽车新技术可变配气相位
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可变配气相位与气门升程
凸轮轴和节气门的工作示意图
我们最熟悉的可变气门升程系统无疑 就是本田的i-vtec技术了，本田也是 最早将可变气门升程技术发扬光大的 厂商。本田的可变气门升程系统结构 和工作原理并不复杂，工程师利用第 三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似 复杂的气门升程变化。 当发动机达到一定转速时，系 统就会控制连杆将两个进气摇臂和那 个特殊摇臂连接为一体，此时三个摇 臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气 门升程也会随之加大，单位时间内的 进气量更大，从而发动机动力更强。 这种在一定转速后突然的动力爆发也 能够增加驾驶乐趣，缺点则是动力输 出不够线性。 而随后像奥迪，三菱和丰田等厂商也都研发出了自己的可变气门升程技术，它同样 是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。
谢谢！ 谢谢！
车辆3班
可变配气相位
我们知道，发动机转速越高，每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的绝对时 间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机需要尽可能长的吸气 和排气时间。显然，当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果 配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得 较大的峰值功率。 但在低转速工况下，过大的重叠 角则会使得废气过多的泻入进气 岐管，吸气量反而会下降，气缸 内气流也会紊乱，此时ECU也会 难以对空燃比进行精确的控制， 从而导致怠速不稳，低速扭矩偏 低。相反，如果配气机构只对低 转速工况优化，发动机的就无法 在高转速下达到较高的峰值功率。 所以传统的发动机都是一个折衷 方案，不可能在两种截然不同的 工况下都达到最优状态。
呼吸之道
可变配气相位与气门升程
参加过长跑比赛同学都知道，呼吸的快慢以及深浅对体能 发挥的影响——太急促或刻意的屏息都有可能增加疲劳感，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，以便随时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。可变配气相位 与气门升程技术就是为了让发 动机能够根据不同的负载情况 的能够自由调整“呼吸”的时 间和深浅程度，从而提升动力 表现，使燃烧更有效率。
进气系统可变配气相位认识
提示：
1、控制进气道空气流通截面积大小的动力阀安装在进气管上，动 力阀的开闭由真空控制阀控制动作，ECU根据各传感器信号通过真 空电磁阀（VSV）控制真空罐和真空控制阀的真空通道； 2、真空电磁阀有两种类型：常态常开型和常态常闭型。
二、可变进气系统
2、进气谐振控制系统（可变进气道）
通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在整个转速范围内都 能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控制阀进行优化控制 以实现进气歧管长度分阶段改变。
新世嘉
一、可变气门正时技术
4、DVVT
有一些设计，双可变气门正时系统它能同时改变 进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速 更匹配的气门叠加角，因此达到更高的配气效率。
DVVT通用 用的比较多
一、可变气门正时技术
5、可变气门升程（工作过程，详见备注）
（1）低速时，采用短升程，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； （2）高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅。
2、可变进气系统分为动力阀控制系统和进气谐振系统；
3、动力控制系统是控制发动机进气道的空气流通截面的大小，以适 应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性； 4、进气谐振控制系统通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在 整个转速范围内都能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控 制阀进行优化控制以实现进气歧管长度分阶段改变。
电控发动机原理与维修
——冷却系统
——进气系统可变配气相位认识
前言
可变配气相位技术根据不同转速和负荷的情况 改变进气的时刻或进气方式，使燃烧效率达到最好 从而改善动力、降低油耗、减小污染。
可变配气相位的认识
1、控制进气道空气流通截面积大小的动力阀安装在进气管上，动 力阀的开闭由真空控制阀控制动作，ECU根据各传感器信号通过真 空电磁阀（VSV）控制真空罐和真空控制阀的真空通道； 2、真空电磁阀有两种类型：常态常开型和常态常闭型。
二、可变进气系统
2、进气谐振控制系统（可变进气道）
通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在整个转速范围内都 能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控制阀进行优化控制 以实现进气歧管长度分阶段改变。
新世嘉
一、可变气门正时技术
4、DVVT
有一些设计，双可变气门正时系统它能同时改变 进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速 更匹配的气门叠加角，因此达到更高的配气效率。
DVVT通用 用的比较多
一、可变气门正时技术
5、可变气门升程（工作过程，详见备注）
（1）低速时，采用短升程，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； （2）高转速时，采用长升程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅。
2、可变进气系统分为动力阀控制系统和进气谐振系统；
3、动力控制系统是控制发动机进气道的空气流通截面的大小，以适 应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性； 4、进气谐振控制系统通过分阶段改变进气歧管的长度，使发动机在 整个转速范围内都能提高扭矩输出；在低转速范围内，对进气空气控 制阀进行优化控制以实现进气歧管长度分阶段改变。
电控发动机原理与维修
——冷却系统
——进气系统可变配气相位认识
前言
可变配气相位技术根据不同转速和负荷的情况 改变进气的时刻或进气方式，使燃烧效率达到最好 从而改善动力、降低油耗、减小污染。
可变配气相位的认识
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。
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。
汽车可变配气相位机构VVT
• 其实以目前的以上的可变气门引擎来讲，已经都 作的越来越像了，原本各车厂都保有各自在VVT-i ，VANOS上的优点，之后各家或多或少地解决自 己不足的地方。除了商业上的竞争外，不就是对 我们生存的空间-地球，许下科技与环保共存的允 诺，所以，我们才需要一具既符合我们的动力期 待，又能低油耗与低排污的引擎，而今天介绍的 这进气引擎VVTL-i，Valvetronic正是我们刚进入 21世纪时，献给大自然与全人类的代表作!
• 可变配气相位调节机构工作原理
气门的配气正时则是由凸轮决定
VVT-i调节机构 调节机构
电磁控制阀结构
VVT-i调节机构位置（提前状态） 调节机构位置（提前状态） 调节机构位置
在中等负荷工况，根据来自发动机ECU的提前信号，凸轮轴正时机油电磁控 制阀的电流值最大，使滑阀处在下图所示位置，总油压作用到正时提前转子油腔， 使凸轮轴向正时提前方向转动，改善缸内废气排出性能，提高功率。
谢
亚洲
谢！
---李
VVT-i调节机构位置（滞后状态） 调节机构位置（滞后状态） 调节机构位置
在怠速和大负荷工况，根据来自发动机ECU的滞后信号，电磁控制阀断电， 使滑阀处在下图位置，总油压作用到正时滞后转子油腔，使凸轮轴向正时 滞后方向转动，防止回火，提高充气效率和转矩。
VVT-i调节机构位置（保持状态） 调节机构位置（保持状态） 调节机构位置
• 可变气门正时技术 • 发动机可变气门正时技术的英文缩写就是 “VVT”（Variable Valve Timing)，其实这种称谓 是“可变气门正时”的通称，而在汽车领域被普 遍应用的可变气门正时技术又因为各个厂商的自 行创新或者叫法不同而多种多样。简单来说，可 变气门正时的原理就是根据发动机的运行情况， 调整进排气的量，控制气门开合的时间和角度， 使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。
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。
汽车新技术8可变配气相位
1、涡轮增压器： 由涡轮机和压气机 构成。 将发动机发出的废气引入涡轮机， 废气的能量推动涡轮机叶轮旋转， 并带动与其同轴安装的压气机叶轮 工作，新鲜空气在压气机内增压后 进入气缸。
全速锁止实现了极佳的油耗。思迪(CITY)的5AT使用了带锁止 离合器的液力变矩器。在锁止状态下，动力通过直接连接的方式进 行传递，减少动力的损失，提高燃油经济性。为了缩短形成锁止的 时间，思迪(CITY)的5AT还采用盘状锁止弹簧辅助锁止，与标准锁 止模式相比大大缩短了所用的时间，更进一步降低了油耗。同时， 思迪(CITY)的5AT不仅可以在日常使用的速比范围(2-5速)内实现锁 止，更可从1速开始就进行锁止，使燃油消耗降低了2%，真正满足 人们的使用需求。 极为紧凑的变速器结构。采用本田独创的变速器内部排列结构， 四、五速共用齿轮，极大地减小了变速器体积，为实现整车的轻量 化做出了贡献。 强劲动力与超低油耗的和谐统一。思迪(CITY)搭载了倍受赞誉 的1.3L 及1.5L VTEC发动机，不仅让人体验到驾驶的畅快，更能满 足对油耗和排放的高要求。 1.3L i-DSI发动机具备由低速就开始的平顺扭矩曲线，扭矩充分， 令驾驶者能够切身体会到充沛的行驶动力。与同级车相比，油耗格 外出色，百公里最低油耗仅为5.0L(90km/h等速)。最大功率为 60kW/5700rpm，最大扭矩则达到119Nm/2800rpm。
气门定时和升程可变的可变进气系统（VTEC)
装有VTEC机构的发动机每个气缸和常规的高速发动机一样配置 有两个进气门和两个排气门。它的两个进气门有主次之分，即主 进气门和次进气门。每个进气门均由单独的凸轮通过摇臂来驱动。 驱动主次进气门的凸轮分别叫主、次凸轮，主、次摇臂。
中间摇臂，不与任何气门 接触，三摇臂并在一起， 均可在摇臂轴上转。
可变配气相位
可变配气相位发动机的转速变化范围较大固定的配气相位和气门升程不能将发动机的性能发挥到最佳。
这就要求发动机具有可变配气机构，而各种的可变气门技术原理是一致的无非是气门正时可变或气门升程可变两种。
各自的特点无非就是实现的机构不同有的是机械式的、有的是液压式、有的是电子式的辅以液压类构件。
可变配气相位气门驱动可变正时气门是通过使凸轮轴和曲轴相位改变一个角度来实现的，各种正时气门机构的主要差异在于实现凸轮轴调相的方式不同。
（1）液压驱动方式发动机曲轴正时齿正时齿轮之间采用齿形带轮与凸轮轴传动，机构需要用张紧轮张紧，在张紧轮基础上，外加一个调整惰轮。
通过调整惰轮，可以改变`齿形带两端的长度。
当一边变长而另一边变短时，会使凸轮轴相对曲轴发生角位移，实现配气相位的改变。
该机构的优点是结构较为简单，对原发动机的改动小。
目前国内外已有个别发动机配气机构采用了液压张紧器，如德国奥迪和大众公司已将液压张紧器可变配气相位机构用于其实际产品中。
（2）电子驱动方式另外一种典型的凸轮轴调相机构是通过谐波传动实现。
谐波传动调相机构主要有刚轮、柔轮和波发生器3个构件，柔轮是易变形的薄壁外齿圈，刚轮是刚性内齿轮，波发生器由椭圆盘和柔性轴承组成。
3个构件中任何一,个都可作为主动件，其余两个一个为固定件，一个为从动件；亦可以任意两个为主动件，其余一个从动。
它通过使波发生器转动，使柔轮及凸轮轴相对于刚轮及正时皮带轮转过一定角度，而达到调相的目的。
Nelson／Elrod和清华大学都进行过这种凸轮轴调相机构的研究。
可变升程气门驱动为一种通过改变摇臂比而可变气门驱动机构示意图。
这种机构通过改变摇臂绞接点的位置来改变摇臂比，仅可改变气门升程，而不能改变气门正时和开启持续期。
本机构的优点是结构简单，缺点是气门正时未得到优化。
变配气相位和升程气门驱动配气相位可变气门驱动机构能提高中低速转矩，改善低速稳定性，但由于最大气门升程仍保持不变，所以燃油经济性的改善很小。
可变配气相位
VVTI-概况VVTIVVT-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。
第6节发动机可变配气相位技术
三、可变配气相位的工作原理
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。
（2）BMW的Valvetronic系统工作原理
BMW的Valvetronic技术已经覆盖了旗下的多款发动机，包括目前 陆续推出的涡轮增压新动力。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。
（3）BMW的Double-VANOS系统工作原理
(4)奥迪的AVS系统工作原理
两个进气门无论是在普通凸轮还是高角度凸轮下的相位和升程是有差别的，也就 是说两个进气门开启和关闭的时间以及升程并不相同。这种不对称的进气设 计是为了让空气在流经两个进气门后，同时配合特殊造型的燃烧室和活塞头， 可以令混合气在气缸内实现翻转和紊流，进一步优化混合气的状态。 奥迪AVS可变气门升程系统在发动机700至4000转之间工作，当发动机处于中 间转速区域进行定速巡航时，AVS系统可以为车辆提供很好的节油效果。
二、可变配气相位的研究状况
Benz公司的500SL型车用V8发动机采用了可变气门正时，使用凸轮轴 两点调相法来改变气门正时。在进气门关闭角提前调整的工况，发动 机4000r/min全负荷工况下，转矩平均增加15~30Nm，提高了 5%~8%，在进气门关闭角之后调整时，标定功率增加15kW，提 高了约7%。 本田公司在1989年第一批装用VTEC（Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System）的1.6L发动机，其最大 输出功率从原88kW增加到118kW，而且可以达到8000r/min的 超高速。本田三段式VTEC式发动机，能在低、中、高3种不同的方 式工作，这种三段式机构使发动机油耗在与VTEC-E相同的情况下， 功率提高了40%，最大功率96kW（64kW/L）。