变进气系统概论
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摘要随着当今世界科技的迅猛发展,汽车领域发展也日新月异,许多新技术、新科技被大量运用在了汽车上。
这些技术不断被更新,并趋于日臻完善!其中发动机进气系统部分新就显得尤为重要!进气系统包含了空气滤清器、进气歧管、进气门机构。
空气经空气滤清器过滤掉杂质后,流过空气流量计,经由进气道进入进气歧管,与喷油嘴喷出的汽油混合后形成市适当比例的油气,由进气门送入汽缸内点火燃烧,产生动力。
本论文着重从发动机的进气系统进行了分析,提出了一些建议和实际过程中已经解决的问题。
关键词:可变进气系统可变配气相位涡轮增压机械增压及故障诊断发动机进气系统综述发动机是工程机械的心脏,而进气系统是发动机的命脉,进气系统的合理性直接影响发动机的性能、寿命。
从而影响发动机整体的性能、寿命及环保性。
进气系统的功用是为发动机提供清洁、干燥、充足的空气,系统中主要组件空滤器、管路及其设计安装将直接影响发动机功能的发挥、工作的稳定性、可靠性,甚至大大缩短其寿命下面结合实践对发动机进气系统合理设计进行一些探讨:一、可变进气系统与可变配气相位近年来发动机上采用的可变配气系统和配气正时等新技术大大的改变了发动机的动力性、经济性和排放差的问题!传统的发动机的配气相位是选择发动机最常用转速来确定最佳配气相位,经确定则固定不变,而可变配气系统和配气正时正改变了这些不足,它不仅能兼顾高速及低速不同工况,提高发动机的动力性和经济性而且还能降低发动机的排放、改善发动机怠速及低速时的性能及稳定性。
由于进气过程具有间歇性和周期性,致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。
此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。
如果利用一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振进气系统,并使其固有频率与气门的进气周期调谐,那么在特定的转速下,就会在进气门关闭之前,在进气歧管内产生大幅度的压力波,使进气歧管的压力增高,从而增加进气量。
这种效应称作进气波动效应。
谐振进气系统的优点是没有运动件,工作可靠,成本低。
可变进气系统的种类和工作原理1. 引言可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是一种用于发动机的进气系统,旨在优化发动机的性能和燃油经济性。
可变进气系统通过改变进气道的几何形状或长度来调整进气流量和速度,以适应不同工况下的需求。
本文将详细介绍可变进气系统的种类和工作原理。
2. 可变进气系统的种类可变进气系统可以根据其工作原理和结构特点分为以下几种类型:2.1 可变长度进气歧管(Variable Length Intake Manifold,简称VLIM)可变长度进气歧管是一种通过改变歧管长度来调整进气道几何形状的可变进气系统。
它通常由一个或多个活塞组成,这些活塞可以沿着歧管轴向移动。
当活塞向外移动时,歧管长度增加;当活塞向内移动时,歧管长度减少。
这样可以改变进气道的共振频率,以提高发动机在不同转速下的输出功率和扭矩。
2.2 可变截面进气歧管(Variable Cross Section Intake Manifold,简称VCSIM)可变截面进气歧管是一种通过改变进气道的横截面积来调整进气流量和速度的可变进气系统。
它通常由一个或多个活动阀门组成,这些阀门可以控制进气道的开口面积。
当阀门打开时,进气道的横截面积增大;当阀门关闭时,进气道的横截面积减小。
这样可以调整进气流量和速度,以适应不同转速下的需求。
2.3 可变长度和截面进气歧管(Variable Length and Cross Section Intake Manifold,简称VLCSIM)可变长度和截面进气歧管是一种综合了可变长度和可变截面两种调节方式的可变进气系统。
它通过同时改变歧管长度和横截面积来调整进气道的几何形状和特性。
这样可以更加精确地控制进气流量、速度和共振频率,以实现更高效的燃烧过程。
3. 可变进气系统的工作原理不同类型的可变进气系统在工作原理上有所差异,下面将分别介绍各种类型的可变进气系统的工作原理。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是一种能够根据发动机工作状态和负荷需求来调节进气道尺寸和形状的装置。
它旨在提高发动机的功率、扭矩输出和燃油效率。
可变进气系统的工作原理是通过改变进气道的长度或形状来优化进气流动。
当发动机需要高扭矩输出时,进气道会被调节为较长的形状,这样可以提供更大的机械压缩比,增加进气冲量和提高低转速下的动力输出。
而当发动机需要更高的功率输出时,可变进气系统会将进气道调节为较短的形状。
短进气道可以提供更大的空气流速和进气阻力,使得燃烧更加充分,从而提高动力输出,并在高转速范围内实现更高的功率输出。
此外,可变进气系统还可以根据发动机的工作状态和负荷需求进行实时调节。
通过使用传感器来监测发动机转速、负荷和油门位置,系统可以根据这些参数来调节进气道的形状和长度,以实现最佳的进气效果。
总的来说,可变进气系统的工作原理是通过调节进气道的长度和形状来优化进气流动,以提高发动机的功率、扭矩输出和燃油效率。
这种系统能够根据发动机的实际工作状态和负荷需求进行实时调节,从而实现最佳的性能表现。
L型与D型EFI系统有什么不同?L型EFI系统采用空气流量计(空气流量传感器)直接测量发动机吸入的空气量,测量的准确度高于D型EFI系统,故能更精确地控制空燃比。
“L”型是德文“空气”的第一个字母。
D型EFI系统是根据进气管压力和发动机转速推算出吸入的空气量并计算出所需燃油量的。
由于进气管内的空气压力在波动,所以控制法的测量精度稍差,“D”是德文“压力”的第一个字母。
汽油喷射电子控制系统由哪几部分组成?功能如何?汽油喷射电子控制系统的组成,主要由传感器、微电脑(或ECU)、执行部件(或执行器)三大部分组成。
传感器的主要功能是给发动机进行燃油喷射提供必需的信息,这些信息包括:蓄电池电压信号、空气流量信号、冷却水温信号、节气门位置(即开度)信号、启动信号、点火(分电器)信号、车速信号以及氧传感器的输出信号等。
ECU是汽油喷射系统的核心部分,主要是接收传感器及有关装置送来的信号,进行存储、计算、分析处理、自我修正,最后输出执行喷油命令。
执行器是汽油喷射系统的执行机构,这里的执行器就是喷油器,受ECU控制,一般都是由ECU控制喷油器的电磁线圈电路。
当发动机的某个气缸需要喷油时,只要喷油器接到ECU的执行命令,其电磁线圈电路即被接通,就有电流流过,立刻产生电磁力吸开电磁喷油器的阀门,执行喷油的功能。
VVT-i智能正时可变气门控制系统VVT-i是V ariable V alve 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。
什么是可变进气系统近年来环保意识抬头,加上全球车辆法规日趋严格,所以各车厂纷纷投入以环保为导向的技术领域发展新动力、新能源之现代车辆,并针对传统引擎做最佳化之设计及调整;由于引擎进气效率是影响引擎性能的关键,所以如何提升进气效率,是一个重要的议题。
往复式引擎基本的热机循环,主要是将活塞反复进行进气、压缩、膨胀(动力)、排气这几个步骤,引擎的马力是根据汽缸内吸入的空气量来决定,而动力的产生为引擎进气循环时所吸入的新鲜空气与燃料的混合气,加以压缩后点火燃烧,并将此动能转换成机械能,以作为车辆行驶的动力,最终将燃烧后的废气排出。
引擎进气量是车辆动力来源的根本,在进气系统中装有一节气门(图1、图2)及空气流量计,节气门是负责控制引擎进气量多寡用的,当它开度大时进气量变多,开度小时进气量变少,而车辆电脑会根据流经空气流量计的空气量来计算出正确的喷油量,让引擎产生动力;所以,引擎进气系统在车辆动力输出上扮演着相当重要的角色。
进气歧管进气歧管(图3)主要是负责每一汽缸的进气需求,设计的好坏决定了引擎的性能,因此,进气歧管应具备的机能有:?在各种运转范围皆具备良好的容积效率。
?新鲜空气及混合气,要可以均分配到各汽缸。
?车辆加速时新鲜空气及燃料可以快速的供给。
空气在进气歧管流动时是有惯性力的,而当进气阀门关闭时,会阻断进气流动的惯性力,造成空气的回弹,为了减少这个问题,进气歧管必须做的细长,让回弹的空气因细长的歧管阻力而降低空气回弹力;假设引擎的惰转转速为600转时,引擎汽缸每秒有5次的进气循环,这时可以使用较细长的进气歧管来降低空气回弹力,如果引擎转速高达6000转,此时引擎汽缸每秒会有50次的进气循环,此时则希望进气歧管又粗又短,以降低进气阻力,有助于进气效率;所以在进气回弹力与进气阻力的两个议题下,引擎在低转速时进气歧管需要是细长的,而引擎在高转速时因为此时进气循环快速、进气量大增,歧管就需要粗而短。
可变进气歧管一般自然进气引擎容积效率为85~95%,有:吸入时间短、在吸入通路中有气流之障碍物(如气门、气门导管、弯曲孔等)、在燃烧室内有剩佘之残留废气及吸入空气之惯性迟滞等原因;如果能有效利用进排气系统的形状及管道的流动效率,就可以大大的改善容积效率。
浅谈发动机可变进气系统作者:梁力艳来源:《时代汽车》2020年第01期摘要:发动机可变进气系统是指在发动机原有结构基础上利用进气歧管的动态效应提高进气压力和进气量,从而在正常转速范围内有更优异的扭矩和功率呈现。
本文以迈腾B7为例对可变进气系统结构组成、工作原理进行分析,对该系统故障诊断与排除具有一定指导意义。
关键词:迈腾;发动机;可变进气系统;故障诊断1 引言随着社会经济的日益发展、科技水平的不断提高,我国国内汽车保有量日益增加,据公安部发布的最新消息,截止到2019年6月,全国机动车保有量为3.4亿,其中汽车保有量为2.5亿,全国超过60多个城市保有量超过100万辆,北京汽车保有量超过了600万辆。
以此同时,全国机动车污染排放也超过4500万吨。
其中,汽油车CO排放量占汽车CO排放量的85%,HC排放量占HC排放量的73%。
考虑到能源安全问题、环境保护问题,各大汽车厂商在保证汽车动力性、经济性和环保要求前提下均转向新能源汽车并采取各种技术手段改善传统燃油汽车,比如增压技术、缸内直喷技术、可变进气系统等。
下面就大众迈腾B7轿车为例介绍可变进气系统的结构原理、控制电路及故障检修方法。
2 可变截面进气系统结构组成2012款迈腾1.8TSI基本型轿车搭载DSG变速箱,该车可变截面进气系统利用发动机工作时进气系统的动态效应提高进气压力和进气效率,从而使得发动机在工作转速范围内能够有更大功率和扭矩的输出。
该系统主要由进气翻板真空膜盒、进气歧管风门翻板、进气歧管风门电位计G336、进气翻板电磁阀、真空泵和真空连接管路等组成。
汽车用真空泵常见结构形式有旋转叶片式、活塞式和隔膜式等类型。
迈腾B7采用叶片式由排气凸轮轴直接驱动的真空泵,在发动机工作过程中为各系统提供真空。
进气翻板电磁阀结构如图1所示。
从图中可知,该电磁阀共有两个管路连接头,其中一个与凸轮轴驱动的真空泵相连,另外一个与执行器进气翻板真空膜盒相连,电磁阀本体还通过滤清器与外界大气相通。
图解可变进气系统● 凸轮轴的作用简单来说,凸轮轴是一根有多个圆盘形凸轮的金属杆。
这根金属杆在发动机工作中起到什么作用?它主要负责进、排气门的开启和关闭。
凸轮轴在曲轴的带动下不断旋转,凸轮便不断地下压气门(摇臂或顶杆),从而实现控制进气门和排气门开启和关闭的功能。
● OHV、OHC、SOHC、DOHC代表什么意思?在发动机外壳上经常会看到SOHC、DOHC这些字母,这些字母到底表示的是什么意思?OHV是指底置气门底置凸轮轴,就是凸轮轴布置在气缸底部,气门布置气缸顶部。
OHC是指顶置凸轮轴,也就是凸轮轴布置在气缸的顶部。
如果气缸顶部只有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开、关,称为单顶置凸轮轴(SOHC)。
气缸顶部如果有两根凸轮轴分别负责进、排气门的开关,则称为双顶置凸轮轴(DOHC)。
底置凸轮轴的凸轮与气门摇臂间需要采用一根金属连杆连接,凸轮顶起连杆从而推动摇臂来实现气门的开合。
但过高的转速容易导致顶杆折断,因此这种设计多应用于大排量、低转速、追求大扭矩输出的发动机。
而凸轮轴顶置可省略顶杆简化了凸轮轴到气门的传动机构,更适合发动机高速时的动力表现,顶置凸轮轴应用比较广泛。
● 配气机构的作用配气机构主要包括正时齿轮系、凸轮轴、气门传动组件(气门、推杆、摇臂等),主要的作用是根据发动机的工作情况,适时的开启和关闭各气缸的进、排气门,以使得新鲜混合气体及时充满气缸,废气得以及时排出气缸外。
● 什么是气门正时?为什么需要正时?所谓气门正时,可以简单理解为气门开启和关闭的时刻。
理论上在进气行程中,活塞由上止点移至下止点时,进气门打开、排气门关闭;在排气行程中,活塞由下止点移至上止点时,进气门关闭、排气门打开。
那为什么要正时呢?其实在实际的发动机工作中,为了增大气缸内的进气量,进气门需要提前开启、延迟关闭;同样地,为了使气缸内的废气排的更干净,排气门也需要提前开启、延迟关闭,这样才能保证发动机有效的运作。
● 可变气门正时、可变气门升程又是什么?发动机在高转速时,每个气缸在一个工作循环内,吸气和排气的时间是非常短的,要想达到高的充气效率,就必须延长气缸的吸气和排气时间,也就是要求增大气门的重叠角;而发动机在低转速时,过大的气门重叠角则容易使得废气倒灌,吸气量反而会下降,从而导致发动机怠速不稳,低速扭矩偏低。
可变进气系统的工作原理可变进气系统是现代汽车发动机中常见的一种技术,它通过调节进气道的长度和形状,来实现在不同转速下的最佳进气效果,从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
在本文中,我们将深入探讨可变进气系统的工作原理及其对发动机性能的影响。
首先,让我们来了解一下可变进气系统的基本构成。
可变进气系统通常由进气歧管、进气门、进气道长度调节装置和控制单元等部件组成。
进气歧管负责将空气引入发动机,进气门则控制空气的流量,而进气道长度调节装置则根据发动机转速的变化,调节进气道的长度和形状,以实现最佳的进气效果。
控制单元则根据发动机负荷、转速等参数,来控制进气道长度调节装置的工作。
接下来,我们将详细介绍可变进气系统的工作原理。
在低转速时,发动机需要更多的进气量来提高动力输出,此时进气道长度调节装置会调节进气道的长度,使得空气在进入气缸前能够更好地旋涡和充分混合,从而提高燃烧效率和动力输出。
而在高转速时,发动机需要更多的空气流量来满足燃烧需求,此时进气道长度调节装置会调节进气道的长度和形状,以减小进气阻力,提高空气流量,从而提高发动机的输出功率。
此外,可变进气系统还可以通过改变进气道的长度和形状,来优化发动机在不同转速下的进气效果,减少进气阻力和涡流损失,提高燃烧效率和动力输出。
这种技术不仅可以提高发动机的动力性能,还可以提高燃油经济性,减少排放,符合现代汽车节能环保的发展趋势。
总的来说,可变进气系统通过调节进气道的长度和形状,来实现在不同转速下的最佳进气效果,从而提高发动机的动力性能和燃油经济性。
它是现代汽车发动机中一种常见的技术,对提高发动机性能和节能环保具有重要意义。
希望本文能够帮助您更好地了解可变进气系统的工作原理及其对发动机性能的影响。
可变进气系统的控制原理
可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是一种通过不同方式改变进气道或进气阀门形状和尺寸的系统,以优化发动机的性能。
其控制原理主要包括以下几个方面:
1. 传感器监测:系统通过传感器或控制单元监测发动机的运行状态,如转速、负荷、气温等。
2. 数据分析:基于传感器所得到的数据,控制单元对发动机的运行状态进行分析和计算,以确定是否需要改变进气系统的参数。
3. 控制执行:在需要改变进气系统参数的情况下,控制单元会发送控制信号给执行元件,如马达或电动阀门,用于控制进气道或进气阀门的尺寸和形状。
4. 调整进气系统参数:根据控制信号的调整,可变进气系统会改变进气道或进气阀门的尺寸和形状,以优化进气流动和缸内混合气的形成。
可变进气系统的控制原理的具体实现方式因不同车型和发动机而异,常见的包括可变进气道长度、可变进气阀门的开闭调节等。
这些调节可以根据不同运行状态和负荷要求,在提高低速扭矩和加速性能的同时,也能保持高转速下的输出功率和燃烧效率。
可变进气系统的种类和工作原理一、引言可变进气系统(Variable Intake System,简称VIS)是指发动机进气系统中的一种设计,通过改变进气道的长度、面积等参数,以达到不同转速下最佳的进气效果。
可变进气系统的出现,使得发动机在不同转速下都能够获得较好的性能表现。
二、可变进气系统分类根据不同的工作原理,可变进气系统可以分为以下几类:1. 可调节进气道长度式这种类型的可变进气系统通过改变进气道长度来实现对发动机性能的调节。
在低转速时,可以缩短进气道长度以增加空气流速和旋涡效应,提高燃烧效率;而在高转速时,则可以延长进气道长度以增加空气流量和降低阻力,提高输出功率。
2. 可调节阀门式这种类型的可变进气系统通过控制阀门来改变空气流量和流速。
在低转速时,阀门关闭或部分关闭以减小空气回流和增加旋涡效应;而在高转速时,则需要完全打开阀门以增加空气回流和降低阻力。
3. 双模式式这种类型的可变进气系统可以根据不同的驾驶模式(如经济模式和运动模式)自动切换进气道长度或阀门开度,以实现最佳的性能表现。
三、可变进气系统工作原理1. 可调节进气道长度式可调节进气道长度的可变进气系统主要由两部分组成:进气歧管和长度可调节的进气道。
在低转速时,电子控制单元(ECU)会发送信号给执行器,使其缩短进气道长度;而在高转速时,则会发送另一个信号使其延长。
当进气道缩短时,空气流速增加,空气回流减小,从而提高了燃烧效率。
此外,由于缩短了进气道长度,空气流经歧管时会形成更强的旋涡效应,也有利于提高混合物的均匀性和稳定性。
当然,在缩短进气道长度时也会增加一定的阻力。
当进气道延长时,则可以增加空气回流和降低阻力以提高输出功率。
此外,在延长了进气道长度后,空气回流减小、旋涡效应减弱等因素会导致混合物的不均匀性和稳定性下降。
2. 可调节阀门式可调节阀门式的可变进气系统主要由进气歧管、执行器和阀门组成。
在低转速时,ECU会发送信号使执行器关闭或部分关闭阀门,以减小空气回流和增加旋涡效应;而在高转速时,则会发送另一个信号使其完全打开。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是现代汽车发动机中的重要部件,它通过调节进气道的长度和形状,以实现在不同转速和负荷下的最佳进气效果。
其工作原理主要包括以下几个方面:
首先,可变进气系统通过改变进气道的长度来实现不同转速下的最佳进气效果。
在低转速时,进气道较长,可以增加进气流速和进气量,提高气缸充填效率,从而提高发动机的输出功率和扭矩。
而在高转速时,进气道缩短,可以减少进气道的阻力,提高进气效率,使发动机更加顺畅地运转。
其次,可变进气系统还可以通过改变进气道的形状来实现不同负荷下的最佳进
气效果。
在部分负荷工况下,通过改变进气道的形状,可以使进气气流更加紊乱,增加气缸内的气流速度和涡流强度,从而提高燃烧效率,降低排放。
而在全负荷工况下,进气道形状的改变可以使进气气流更加顺畅,降低进气道的阻力,提高进气效率,使发动机输出更大功率。
另外,可变进气系统还可以通过调节进气门的开闭时机和持续时间来实现不同
工况下的最佳进气效果。
在不同转速和负荷下,通过合理调节进气门的开闭时机和持续时间,可以使气缸内的进气量和进气速度得到最佳匹配,提高燃烧效率,降低排放,同时也能够提高发动机的输出功率和扭矩。
综上所述,可变进气系统通过改变进气道的长度和形状,调节进气门的开闭时
机和持续时间,实现在不同转速和负荷下的最佳进气效果,从而提高发动机的输出功率和扭矩,降低燃油消耗和排放,是现代汽车发动机中不可或缺的重要部件。
可变进气系统的工作原理
可变进气系统是一种根据发动机负荷和转速变化而调节进气管道长度或截面积的机械装置。
它的工作原理可以简洁地描述为以下几个步骤:
1. 监测发动机工作条件:可变进气系统通过传感器监测发动机的负荷和转速等工作条件。
2. 信号传递给控制单元:监测到的工作条件的信号被传递给发动机控制单元。
3. 根据工作条件调节进气系统:根据收到的信号,控制单元会相应地调节可变进气系统的设置。
4. 调节进气道长度或截面积:可变进气系统会根据控制单元的指示,调节进气道的长度或截面积。
5. 优化发动机性能:通过调节进气道长度或截面积,可变进气系统可以改变发动机的进气阻力、流速和涡流组织,以优化发动机性能。
通过实时监测发动机工作条件并相应地调节进气系统,可变进气系统可以提供更大的扭矩输出、更快的加速响应和更高的燃烧效率。
这种系统在不同工况下可以优化发动机的输出性能,并提供更好的燃油经济性和低排放。
可变进气系统功能自然进气的现代汽油发动机,利用可变进系统,以达到提高低、中转速及高转速时的转矩目的。
可变进气系统的种类1.利用可变进气歧管长度及断面积之方式时,在低、中转速,空气必须经过较细长进气歧管,由于进气流速快,且进气脉动惯性增压的结果,使较多的混合气进入气缸,提高转矩输出;而在高转速时,空气则经过较短的进气歧管,管径变大,进气阻力小,充填效高,以维持高转矩输出。
2·利用可变进气道之方式时,在低转速,一个进气道被控制阀封闭,仅一个进气道气,进气气流增快,提高进气惯性,改善进气效率,且造成强横涡流或纵涡流,使燃烧迅速因而提高转矩输出;而在高转速时,两个进气道均进气,进气充足,可维持高转矩输出一、可变进气歧管长度及断面积式1·控制阀装在较粗短的副进气歧管上,当发动机低、中转速时,控制阀关闭,空气从较细长的主进气歧管进入气缸;当发动机高转速时,控制阀打开,空气从主副进气歧管进入气缸。
本田汽车采用的可变进气系统日产汽车采用的可变进气系统如图丰田汽车公司采用的进气控制系统(Acoustic controlinduc-tion system,ACIS),其控制阀是装在每个气缸的进气室2之前,当发动机低、中转速时,控制阀关闭,可得到延长进气歧管长度相同的效应;当发动机高转速时,控制阀打开,可得到缩短进气歧管长度相同的效应。
丰田汽车采用的进气控制系统作用如图为福特汽车公司采用的可变进气控制系统(Variable induction control system,VICS),以发动机转速4800r/min为控制阀关闭或打开的切换点,可改变进气室与进气歧管间的路径长度,以达到如图所示,利用控制阀的闭开,可得到较高的转矩及较宽的转矩带。
SAAB汽车采用的可变进气歧管如图为富豪汽车公司采用之可变进气系统(VOLVO Variable induction systen V-VIS),有两条平行但不等长的进气歧管,控制阀也是装在短进气歧管上,低转速时关,i转速时开,可维持高转矩在宽广的范围内。
如图是可变进气歧管长度及断面积式,但其控制阀系依发动机转速而渐改变开度,与上述各种系统的控制阀开启方式不相同。
转矩与控制阀开度之关系如图所示。
可变进气歧管长度及断面积式进气系统的构造(1)低转速时:副进气歧管上的控制阀全关,进气流速快,加上进气惯性效果,使充填效率提高,故输出转矩增加。
(2)中转速时:发动机转速上升,控制阀慢慢打开,进气歧管的断面积增大,使进气阻力减小,加上进气惯性效果,故输出转矩增加。
(3)高转速时:控制阀全开,进气断面积最大,进气阻力最小,充填效率最高,发动机输出马力及转矩均增加。
二、可变进气道式如图所示为丰田汽车公司采用的可变进气系统(TOYOTA Variable induction system,T-VIS),系可变进气道式,在两个进气道的其中一个装上控制阀,低、中转速时控制阀关闭,高转速时控制阀打开,可得到如图所示的结果,以提高低转速时的转矩,同时也不会影响四气门发动机在高转速时高输出的特性。
采用可变进气系统的功能长进气道发动机在低转速时,空气经过长的进气道,使气缸充气最佳,且扭矩增大。
短进气道发动机在高转速时,空气流经短进气道,可提高效率。
真空单元进气道新技术可变进气道1 -油封▪更换▪注意安装位置2 -10 Nm3 -10 Nm4 -O 型环▪用于喷油阀▪更换5 -燃油分配管▪带喷油阀6 -10 Nm7 -10 Nm8 -上部冷却液管9 -10 Nm 10 -O型环▪用于上部冷却液管▪更换11 -进气管▪检查转换功能:12 -20 Nm13 -Stütze▪用于进气歧管14 -25 Nm1 -真空控制单元2 -压力弹簧3 -转换辊4 -进气歧管5 -单向阀▪安装位置蓝色一侧朝Y件6 -Y-件7 -进气歧管转换阀-N1568 -10 Nm9 -固定板10 -橡胶套11 -隔套12 -垫圈▪锥面朝进气歧管13 -油封▪损坏时,必须更换14 -油封▪用于转换辊15 -6 Nm扭矩带进气歧管转换的发动机扭矩曲线固定式进气歧管的扭矩曲线功率带进气歧管转换的功率曲线固定式进气歧管的功率曲线可变气门正时系统配气相位α进气门早开角:进气顺畅β进气门晚关角:利用惯性,增加气量γ排气提前角:尽早自由排气δ排气迟后角:利用惯性,减少废气残余α10°~30 °β40°~80 °γ40°~80 °δ10°~30 °以曲轴转角表示的进排气门开闭时刻及其开启持续的时间,称为配气相位。
配气相位以曲轴转角表示的进排气门开闭时刻及其开启持续的时间,称为配气相位。
α10°~30 °β40°~80 °γ40°~80 °δ10°~30 °2.2.3可变进气相位进气门开、关时刻:发动机转速低时,进气管内混合气随活塞运动,活塞运动慢。
进气门应提前关闭,以避免混合气回流进气管。
发动机低速时,进气凸轮轴相位应提前调整。
进气门开、关时刻:发动机转速高时,进气管内气流快,活塞在向上运动过程中,混合气应可继续涌入气缸,为增加混合气量,进气门延迟关闭。
日产汽车公司的VTC设计,是在一定的作用条件时,使进气门提早打开,发动机可在较低转速时产生较高转矩,可变气门正时只有一段变化;而丰田汽车公司的VVT-i设计与宝马BMW汽车公司的VANOS设计,均为连续可变气门正时系统,气门开度即举升是一定的,但气门开闭时间随发动机转速与负荷而连续可变,可达到省油、怠速稳定、提高转矩、增大动力输出及减少排气污染的目的。
本田汽车公司的VTEC设计,系可变气门正时与举升系统,其气门打开的举升可变,但气门举升改变是分段式,目前最多分成三段,同样可达到低转速时省油、稳定、转矩提高,及高转速时增大动力输出的目的。
一、VTC日产汽车公司称为气门正时控制(Valve timing control,VTC),仅改变进气门的气门正时。
由进气凸轮轴前端之控制器总成、气门正时控制电磁阀、ECM及各传感器所构成。
VTC电路控制方块图ECM由各传感器信号,使气门正时控制电磁阀OFF或ON。
当电磁阀OFF时,电磁阀打开,油压从电磁阀泄放,进气门正常时间开闭,由于无气门重叠角度,故怠速平稳;且由于进气门较晚关,故高转速时充填效率高。
当电磁阀ON时,电磁阀关闭,油压进入控制器,使进气凸轮轴位置改变即可得到较高转矩。
二、VANUS1.宝马汽车公司称为可变凸轮轴控制(Variable camshaR contrl),为连续可变气门正时系统。
目前BMW汽车的新3系列及其他系列汽车均已陆续采用Double VANOS,为双可变凸轮轴控制,即进、排气凸轮轴均有VANOS装置,进气门的可变角度达40度,而排气门为连续可变。
在不同转速与负荷时,控制电磁阀的位置,使凸轮轴改变位置,得到气门正时与重叠角度连续变化,在低转速时,凸轮轴位于使进气门较晚开之位置,减少气门重叠角度;而在高转速时,凸轮轴移到使进气门早开之位置,使进气时间提早,并增加气门重叠角度,如此使怠速稳定,低中转速转矩提高,高转速功率大,并减少排气污染。
排气凸轮轴排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调节阀N205液压缸进气凸轮轴凸轮轴调整器(与链条张紧器一体)功率调整调整功率时,链条下部短,上部长,进气门延迟关闭。
进气管内气流速高,气缸充气量足。
因此高转速时,功率大。
排气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调整器扭矩调整凸轮轴调整器向下拉长,于是链条上部变短,下部变长。
因为排气凸轮轴被齿形带固定了,此时排气凸轮轴不能被转动,进气凸轮轴被转一个角度,进气门提前关闭。
在这个位置时,在中、低转速,可获得大扭矩输出.怠速怠速时,进气门延迟关闭.扭矩调整转速在1000rpm以上时,进气门提前关闭。
左侧凸轮轴调整器向下,右侧调整器向上运动。
功率调整转速在3700rpm以上时,左侧凸轮轴调整器向上,右侧调整器向下运动,进气门延迟关闭。
三、VVT-i1.丰田汽车公司称为智能型可变气门正时(Variable valve timing-intelligent,VVT-i),为连续可变气门正时系统,首先应用在丰田汽车的高级房车LEXUS上,目前国产化的COROLLA、ALTIS及CAMRY也已开始采用。
不同的排气量与发动机时,进气门的开启度数有不同变化。
2.VVT-i的设计理念与VANOS相同,都是移动凸轮轴的位置,以改变气门正时与气门重叠角度,只是移动凸轮轴的机构有点不同。
3.VVT-i的气门正时连续可变,为只针对进气门而设计,如图所示,排气门的气门正时是固定的。
气门正时虽然连续可变,但举升是固定的。
VVT-i的气门正时变化4.VVT-i的控制如图所示,ECM接收传感器信号,经由修正及气门正时实际值的回馈,确立气门正时目标值,以工作时间比(Duty ratio)的方式控制凸轮轴正时油压控制阀(CamshaR timing oil control valve),改变油压之方向或油压之进出,达到使进气门正时提前、延后或固定之目的。
5.VVT-i的构造与作用(1)VVT-i执行器装在进气凸轮轴前端,凸轮轴正时油压控制阀装于其侧端。
VVT-i执行器(Actuator)的构造如图所示,叶片与进气凸轮轴固定在一起,在外壳内,因油压的作用,叶片可在一定角度内旋转,带动进气凸轮轴一起旋转,达到进气门正时之连续不同变化;另外锁定销右侧有油压送入时,柱塞克服弹簧力量向左移,与链轮盘分离,故叶片可在执行器内左右移动;但无油压进入时,柱塞弹出,叶片与链轮盘及外壳等联结成一体转动。
作用:给凸轮轴正时油压电磁阀ON,阀柱塞移至最左侧,此时左油道与机油压力相通,而右油道则为回油,故机油压力将叶片向凸轮轴旋转方向推动,使进气凸轮轴向前转一角度,进气门提前开启,进排气门重叠开启角度最大。
②进气门正时固定(Hold)时:ECM送出ON时间一定之工作时间比信号给凸轮轴正时油压电磁阀,如图示,阀柱塞保持在中间,堵住左、右油道,此时不进油也不回油,叶片保持在活动范围的中间,故进气门开启提前角度较少。
进气门正时固定时VVT-i的作用③进气门正时延迟(Retard)时:ECM送出ON时间较短的工作时间比信号给凸轮轴正时油压电磁阀,如图所示,阀柱塞移至最右侧,此时左油道回油,右油道与机油压力相通,故机油压力将叶片逆凸轮轴旋转方向推动,故进气门开启提前角度最少。
进气门正时延迟时VVT-i的作用(3)VVT-i在各种运转状态及负荷时,进气门的提前状况及其优点,如表所示。
四、VTEC1.本田汽车公司称为电子控制可变气门正时与举升系统(Variable valve timing&lift electronic control system,VTEC),当改变气门之举升时,气门正时与气门重叠角度随之改变。