宝马发动机可变气门配气相位控制系统VANOS技术培训课件
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BMW VANOS 可变汽门正时控制系统VANOS由液压及机械作动所组成的凸轮控制装置,并藉由DME引擎管理系统所操纵着。
VANOS就是基于一种调整机械的方式,用以修正相对于曲轴运转的进气凸轮位置。
在引擎低转速时,进气门开启较慢,以增进怠速的转速稳定及平滑;在引擎中转速时,进气门比较早启开,用以增加扭力及确保废气回收进入燃烧室,减少燃油的消耗及排放的废气,最后,在引擎高转速时,进气门再度地延迟启开,所以能有全动力的产生。
VANOS意味着能增进废气的管理,增加输出及扭力及提供较佳的怠速质量与燃油效率。
而最新的VANOS版本为双VANOS,使用于新M3引擎上。
VANOS最先发表于BMW M50 5系列的引擎上。
其详细动作原理如下:在顶置凸轮的引擎中,凸轮是介由皮带或链条与曲轴所带动,而在BMW VANOS 中则是使用链条及链轮机构。
曲轴驱动排气凸轮上的链轮,而排气链轮则是锁在排气凸轮上,第二个链条则是围绕于进气链轮上,大的链轮并没有安装在进气凸轮上,而它的中间有一个洞,内侧的洞是一组螺旋齿轮,凸轮的末端也有一组螺旋齿轮在外侧,但它比较小并能结合于大链轮内侧的齿轮上,其中有一金属杯用以配合内侧与外侧的螺旋齿轮,而VANOS中的V( Variable)就是可变的意思,用以改变螺旋齿轮的接合运作,杯齿轮藉由液压的方式来移动,由液压的操作又由DME所控制着。
在怠速时,凸轮的正时是处于延迟,当离开怠速时,DME控制一电磁阀让油压来移动杯齿轮,因此在中转速时可以使凸轮提前至12.5度,大约在5000转时,让它回到原来的位置,因此在中转速时提前量较大也会有较大的扭力输出。
有时驾驶者行驶时常会听到一种声音,这可能就是杯齿轮移动进或出所产生的链轮扭动的结果。
双VANOS ( double-variable camshaft control )能改变进气及排气凸轮,更是意味着能增大其扭力性能,而这个改变则是基于油门的位置及引擎的转速。
宝马VANOS发动机技术电子气门控制系统的工作原理电子气门控制系统的工作原理电子气门控制系统的工作原理与人类在身体紧张时的状态类似。
假设您去跑步。
您身体所吸进的空气质量将由肺来调节。
您会不由自主地深吸气并由此为肺提供较多的空气,以便在身体中进行能量转换。
如果您现在由跑步换成一种较慢的步法,例如散步,则身体需要的能量和空气相对减少。
您的肺将以平缓呼吸的方式对此进行自动调节。
在这种情况下,如果您在嘴上堵上一块手帕呼,吸将非常费力。
在电子气门控制系统的新鲜空气进气装置中“取消了”节气门(与手帕类似)。
气门升程肺根据空气需要量进行调节。
发动机可以自由呼吸。
在发动机电子气门控制系统进气过程中,节气门几乎一直打开一个合适的角度,以保证出现一个50 mbar 的近似真空。
负荷控制通过气门的关闭时刻实现。
与通过节气门实现负荷控制的普通发动机相比,在进气系统中只产生一个较小的真空,也就是说省去了产生真空的能耗,通过进气过程中较小的功率损失获得较高的效率。
与柴油发动机不同在常规汽油发动机中,进气量通过加速踏板和节气门进行调节并按化学计算比例ë =1 喷射所需要的燃油量。
在带电子气门控制系统的发动机上所吸进的空气量由气门的开启升程和开启持续时间决定。
通过精确控制供油量这里也能实现按ë =1 运行。
与此相反,带汽油直接喷射和浓度分区功能的发动机,在较宽的负荷范围内以低燃油空气混合比工作。
昂贵且易受硫腐蚀的废气后处理装置,例如直喷式汽油发动机上使用的在带有电子气门控制系统的发动机上因此就不需要了。
宝马VANOS发动机技术图中每个进气门分别有两组凸轮控制,一组是高速凸轮,一组是低速凸轮。
红色圆框内就是可变气门行程的控制机构。
当发动机在低转速范围时,红色的控制活塞是落在气门座内的。
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。
当发动机在高转速范围时,红色的控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中,等于是把气门座和气门刚性的连接在一起,当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。