汽车新技术配置-3可变气门正时系统-完整版
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汽车发动机液压驱动式可变气门正时(vvt)系统技术要求及试验方法嘿,咱今儿个就来唠唠汽车发动机液压驱动式可变气门正时(VVT)系统!这玩意儿可真是汽车的一个大宝贝呀!你想想看,发动机就好比汽车的心脏,而这 VVT 系统呢,那就是让心脏跳动得更有力、更高效的神奇魔法。
它能够根据不同的工况,灵活地调整气门的开闭时间,就像一个聪明的指挥家,让发动机的工作状态达到最佳。
要说这技术要求,那可真是不简单。
首先呢,它得足够精准,不能有丝毫的马虎。
就像射箭一样,瞄得准才能射中靶心嘛!它要能精确地控制液压驱动的力度和时机,确保气门开闭恰到好处。
这可不是随便说说就能做到的,需要极高的工艺水平和技术实力。
然后呢,它还得稳定可靠。
汽车在路上跑,啥情况都可能遇到,这VVT 系统可不能关键时刻掉链子呀!要是它不稳定,一会儿灵一会儿不灵的,那还不得把人急死。
再来说说试验方法。
这就好比是给这个神奇的系统做一次严格的考试。
要在各种不同的条件下,对它进行全面的检测。
看看它是不是真的能像说的那么厉害,是不是真的能适应各种复杂的情况。
咱可以模拟不同的车速、负载,甚至是不同的环境温度,就像给它出各种难题。
如果它都能轻松应对,那才算是真正的合格。
这就跟咱人一样,平时学习再好,也得经过考试的检验才能知道是不是真有本事呀!你说这 VVT 系统是不是很神奇?它让汽车变得更节能、更环保,动力也更强劲。
就好像给汽车装上了一双翅膀,能让它飞得更高、更远。
而且啊,随着技术的不断进步,这 VVT 系统也在不断升级呢!以后说不定会变得更加厉害,让我们的汽车开起来更爽。
所以啊,咱可不能小瞧了这汽车发动机液压驱动式可变气门正时(VVT)系统。
它可是汽车技术中的一颗璀璨明珠呢!咱得好好了解它,才能更好地享受汽车带给我们的便利和乐趣呀!你说是不是这个理儿?。
VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统,是本田的专有技术,它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化,而适当地调整配气正时和气门升程,使发动机在高、低速下均能达到最高效率。
+在VTEC系统中,其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面,分别顶动摇臂轴上的三个摇臂,当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接,左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门,使两者具有不同的正时及升程,以形成挤气作用效果。
此时中间的高速摇臂不顶动气门,只是在摇臂轴上做无效的运动。
当转速在不断提高时,发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中,电脑对这些信息进行分析处理。
当达到需要变换为高速模式时,电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀,使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞,使三只摇臂连接成一体,使两只气门都按高速模式工作。
当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时,电脑再次发出信号,打开VTEC电磁阀压力开头,使压力机油泄出,气门再次回到低速工作模式首先让我们回顾一下和气门正时(valve timing)有关的问题。
对于一台4冲程发动机,按照很多人的理解,做功冲程末,活塞处于下止点时排气门开始打开,发动机进入排气冲程,直到活塞到达上止点,排气门关闭,进气门打开,发动机进入吸气冲程。
当活塞正好运行一周重新回到下止点时,进气门关闭,发动机进入压缩冲程。
这样来理解气门 的动作是否正确呢?差不多是吧。
然而,可能和与人们的直觉不同的是,这样的气门正时效率 并不是最优的。
让我们先来考虑一下排气门开启的时机。
如果比活塞到达下止点提前一点就开启排气门会怎么 样呢?从直觉上,这时废气仍可推动活塞做功,如果打开排气门开始排气,此时气缸内的压强 就会降低,能量的利用率也就降低了,发动机性能也会随之下降。
是这样吗?其实也不一定。
我们知道,排气时活塞会压迫废气从而反过来对废气做功,这个过程会消耗一部分发动机已经 获得的能量。
可变气门正时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。
● 配气相位机构的原理和作用我们都知道,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。
那么气门的原理和作用又应该怎么理解呢?我们可以将发动机的气门比作是一扇门,门开启的大小和时间长短,决定了进出的人流量。
门开启的角度越大,开启的时间越长,进出的人流量越大,反之亦然。
同样的道理用于发动机上,就产生了气门升程和正时的概念。
气门升程就好象门开启的角度,气门正时就好象门开启的时间。
以立体的思维观点看问题,角度加时间就是一个空间的大小,它也决定了在单位时间的进、排气量。
● 可变气门正时和升程技术可以使发动机的“呼吸”更为顺畅自然发动机的气门通常由凸轮轴带动,对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言,进、排气们开闭的时间都是固定的,但是这种固定不变的气门正时却很难顾与到发动机在不同转速和工况时的需要。
前面说过发动机进、排气的过程犹如人体的呼吸,不过固定不变的“呼吸”节奏却阻碍了发动机效率的提升。
如果你参加过长跑比赛,就能深刻体会到呼吸节奏的把握对体能发挥的重要性——太急促或刻意的屏息都可能增加疲劳感,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,以便时刻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。
可变气门正时和升程技术就是为了让发动机在各种负荷和转速下自由调整“呼吸”,从而提升动力表现,提高燃烧效率。
● 可变气门正时技术前面说过气门正时控制着气门的开启时间,那么VVT(可变气门正时)技术是如何工作的呢?它又是怎样达到提升效率、节约燃油的效果呢?——气门重叠角对发动机性能的影响当发动机处在高转速区间时,四冲程发动机的一个工作冲程仅需千分之几秒,这么短的时间往往会引起发动机进气不足和排气不净,影响发动机的效率。
可变气门正时技术在细说发动机可变气门正时技术之前,我们得明白引擎配气机构的基本原理。
现代引擎多采用DOHC(双顶置式凸轮轴)的缸盖设计,两根凸轮轴被设置在发动机顶部,通过齿形带轮或链条从曲轴端取力,并以2:1的速度驱动凸轮轴,此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动,从而控制气门的开启和闭合。
而我们今天要关注的,其实就是气门开合的问题。
上图:引擎配气机构图为什么要“可变气门行程”?活塞式四冲程发动机都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成,这是了解汽车的人都知道的,但我们关注的是气门开启程度对发动机进气的问题。
气缸进气的基本原理是“负压”,也就是气缸内外的气体压强差。
在发动机低速运转时,气门的开启程度切不可过大,这样容易造成气缸内外压力均衡,负压减小,从而进气不够充分,对于气门的工作而言,这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制;而高速恰恰相反,转速动辄5000rpm,倘若气门依然羞羞答答不肯打开,发动机的进气必然受阻,所以,我们需要长行程的气门升程。
往往,工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性,有想榨取高速区的功率特性,只能采取一条“折中”的思路,到头来发动机高速没功率,低速缺扭矩……所以在这样的情况下,就需要一种对气门升程进行调节的装置,也就是我们今天要说的“可变气门正时技术”。
该技术既能保证低速高扭矩,又能获得高速高功率,对引擎而言是一个极大的突破。
80年代,诸多企业开始投入了可变气门正时的研究,1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”,英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System,也就是我们常见的VTEC。
此后,各家企业不断发展该技术,到今天已经非常成熟,丰田也开发了VVT-i,保时捷开发了Variocam,现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。