宝马VANOS发动机技术 电子气门控制系统的工作原理
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浅谈发动机电子气门控制技术前言随着排放法规越来越严格,尤其是国六排放实施的最后期限逼近,提高发动机热效率和减少排放是各大汽车公司需要迫切解决的主要问题,而问题的关键所在就是发动机技术的革新。
发动机燃烧所产生的动能通过传动机构转化为汽车的驱动力,如何提高动力、提高燃油经济性和减少尾气排放是所有发动机研发人员需要投入大量精力研究的重要课题。
可变气门正时技术(Variable Valve Timing,简称VVT)是发动机技术革新过程中的关键技术,其原理是根据发动机的运行情况,通过控制进排气门的开闭时间和角度,调整进排气流量,使进入燃烧室的空气量达到最佳,油气混合气燃烧更充分,燃烧过程更平稳,热效率更高,排放物更少。
技术介绍可变气门正时技术可分为连续可变正时技术和非连续可变正时两大类,包括可变气门相位和可变气门升程两种,按照控制形式可分为机械控制和电子控制(Valvetronic,如图1所示)两种方式,市面上车型常见的是VVT、VVT-i、VCT、CVCT、CVVT 、VVL、VVTL-i等称谓,这些车型都采用可变正时技术,但是VVL和VVTL-i也采用了可变气门升程技术。
本文主要讲电子气门控制技术(Valvetronic)。
Valeo e-Valve系统Valeo公司开发出了没有凸轮轴的可变气门正时机构——e-Valve系统,改变了传统的气门控制机构,只保留了进排气气门,开启和关闭气门不再由凸轮轴控制,而是由电磁控制系统依靠曲轴的位置信号单独控制每一个气门,该系统结构如图1所示,这种弹性的气门控制系统可以无限调整气门开启正时和气门打开的时间长短,其主要优势是像日产的VVEL系统那样通过控制气门升程控制进气。
对于采用e-Valve系统的发动机不但可以按照驾驶者的需求来发挥发动机的最大动力性,同时还可以提高燃油经济性,降低NO x、CO2和HC排放,使废气再循环更加容易。
在综合工况下,Valeo的e-Valve技术可使车辆油耗和排放降低5%-20%,同时还可以显著提高发动机低转速时的扭矩,改善低速驾驶操纵性。
宝马VANOS可变气门正时系统宝马V ANOS可变气门正时系统来源:末知作者:佚名发布时间:2008-01-14宝马的V ANOS系统是一个由车辆发动机管理系统操纵的液压和机械相结合的凸轮轴控制设备。
V ANOS系统基于一个能够调整进气凸轮轴与曲轴相对位置的调整机构。
双V ANOS则增加了对进排气凸轮轴的调整机构。
V ANOS系统根据发动机转速和加速踏板位置来操作进气凸轮轴。
在发动机转速达到最低时,进气门将随后开启以改善怠速质量及平稳度。
发动机处于中等转速时,进气门提前开启以增大扭矩并允许废气在燃烧室中进行再循环从而减少耗油量和废气的排放。
最后,当发动机转速很高时,进气门开启将再次延迟,从而发挥出最大功率。
V ANOS系统极大增强了尾气排放管理能力,增加了输出和扭矩,提供了更好的怠速质量和燃油经济性。
V ANOS系统的最新版是双V ANOS,被用于新M3车型上。
该技术于1992年被首次应用于宝马5系车型的M50发动机上。
『双V ANOS系统即Double V ANOS』在顶置凸轮轴发动机中,凸轮轴通过一根皮带或者链条和齿轮与曲轴相连。
在宝马V ANOS系统发动机内有一根链条和一些链轮。
曲轴驱动排气凸轮上的链轮,排气凸轮链轮被螺栓固定于排气凸轮上,第二套齿轮驱动穿过进气凸轮的第二根链条,进气凸轮上的大链轮没有固定在凸轮上,因为其中间有个大孔,孔内有一套螺旋形的齿,在凸轮的一端有一个外侧也是螺旋形的齿轮,但它太小,无法与大链轮内侧的齿轮相连接。
有一小块杯状带有螺旋形齿轮的金属,其内侧与凸轮相配合,外侧与链轮配合。
V ANOS系统的可变性就是源于齿轮的螺旋形。
杯状装置由作用于受DME(数字式电子发动机管理系统)控制依靠油压的液压机构驱动。
怠速时,凸轮正时延迟。
在非怠速状态下,DME为电磁线圈通电控制油压推动杯状齿轮,在中等转速下推动凸轮提前12.5度,然后在5000转/分时,允许其回到初始位置。
中速运转时推力越大气缸充气越好,扭矩也就越大。
宝马x3可变气门技术原理
宝马x3车型采用可变气门技术(VVT),也被称为连续可变气门正时技术(CVVT)。
这种技术通过控制发动机气门的开关时间和程度,来优化引擎的燃烧效率和动力输出,同时降低废气排放量。
VVT的原理基于气门正时调节器(VVT调节器)的使用。
这个调节器由一个电动控制阀和一个油压控制器组成。
当油压控制器接收到指令时,它会改变润滑油的流动路径,使其流向控制阀。
这个阀门可以将润滑油传输到气门的压力室,从而改变气门的开放和关闭时间。
VVT技术的另一个关键部分是液压滑阀。
它位于气门轴上方,并在气门轴与凸轮之间起到缓冲作用。
滑阀的位置由VVT调节器控制,它可以改变气门的开度和关闭速度,从而提高发动机的燃烧效率和动力输出。
总的来说,宝马x3的VVT技术通过精确控制气门的开放和关闭时间,以及气门的开度和关闭速度,实现了更加高效的燃烧过程和更强的动力输出。
这一技术的应用不仅提高了汽车的性能表现,还为减少尾气排放做出了贡献。
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第二章宝马发动机电脑控制系统第一节控制系统概述和保养规范一、系统概述1.宝马汽车命名图2-1表示宝马“325iS”各代码的含义。
图2-1 宝马汽车命名1)车身系列:宝马汽车以3、5、7、8、M、X、Z等不同车身系列。
2)发动机排量:宝马车有采用1.6、1.8、2.0、2.5、2.8、3.0、3.5、4.0、4.4、5.0等排量。
特例:97年以后BMW 540、740发动机排量为4.4L BMW 745 发动机排量为4.4L 3)E:喷射发动机D:柴油机4)S:运动型(跑车)C:双门单排跑车L:轴距加长2.17位编码(VIN)含义1)美规美规车种17位编码含义如下(见表2-1):美规车种17位编码表2-1注释:①生产厂:4ns 、WBA 、WBS等②4-7位:车型型式③安全系统防护:1、手动安全带;2、手动安全带加单安全气囊;3、手动安全带加双安全气囊。
④第9位:电脑数据检查(未使用)⑤年份:Y 2000年⑥装配厂⑦出厂编号2)欧规17位编码需用后7位代码通过宝马公司或指定机构查阅车型、年份及发动机变速箱型式。
3.发动机号码1)发动机型号M 6 0 — B 30型号德国汽油机排量2)发动机号码(如图2-2)图2-2 发动机号码4.发动机与控制系统型式1)发动机与控制系统型式如表2-2。
宝马的车型、底盘与发动机型号对照表表2-22)发动机控制系统版本说明(1)95-00年316i(E36),95-99年318i(E36)采用BOSCH M1.7.3控制系统。
(2)99-02年316i(E46),98-02年316i compact(E36),98-02年318i(E46)采用BOSCH BMS46控制系统。
(3)96-99年318is(E36),96-00年318Ti(E36)采用BOSCH M5.2控制系统(4)94-99年320i(E36),95-00年323i(E36),95-99年328(E36),96-00年520i (E39),523i(E39),528i(E39)采用西门子MS41控制系统。
宝马Double-VANOS/Valvetronic1992年,宝马推出了气门无级调节管理——Double-V ANOS双凸轮轴可变气门正时系统,是应用在BMW M3上的世界首创技术。
V ANOS系统是一个由车辆发动机管理系统操纵的液压和机械相结合的凸轮轴控制设备。
此控制系统的优点是可以根据发动机运行状态,通过凸轮轴精确的角度控制对进气门和排气门的气门正时进行无级调节,并且不受油门踏板位置和发动机转速的影响。
V ANOS系统基于一个能够调整进气凸轮轴与曲轴相对位置的调整机构。
在实际驾驶中,这意味着在发动机转速较低时可以提供充足的扭矩,而在高转速范围内则可达到最佳的功率。
此外,Double-V ANOS增加了对进排气凸轮轴的调整机构,双凸轮轴可变气门正时系统可极大地减少未燃烧的残余气体,从而改进了发动机的怠速性能。
V ANOS系统根据发动机转速和加速踏板位置来操作进气凸轮轴。
Valvetronic电子气门是具有可变进气门升程控制功能的气门驱动系统,发动机的进气完全由无级可变进气门升程控制,不再需要以往对于内燃式汽油发动机来讲必不可少的节气门。
在发动机转速达到最低时,进气门将随后开启以改善怠速质量及平稳度。
发动机处于中等转速时,进气门提前开启以增大扭矩并允许废气在燃烧室中进行再循环从而减少耗油量和废气的排放。
最后,当发动机转速很高时,进气门开启将再次延迟,从而发挥出最大功率。
电子气门技术的另一重要优点,是踩踏油门时发动机产生反应的时间加快。
传统发动机以油门控制节气阀的方式,油门踩下节气阀打开,还要等待空气流入填满进气歧管之后,才会大量进入发动机气缸,产生所需要的动力。
而电子气门发动机油门踩下时可直接控制加大进气阀门开启深度,大量空气立刻流入发动机气缸,产生所需要的动力。
电子气门发动机进气阀门开启深度最浅0.25mm,最深可以到9.7mm,相差近40倍,然而从最浅变化到最深,电子气门整体机构所需要的反应时间大约只要0.3s。
电控发动机的工作原理
电控发动机是一种通过电子控制系统对发动机的燃油喷射、气门开关等进行精确调控的动力装置。
其工作原理主要包括以下几个方面:
1. 点火系统:电控发动机通过电子控制单元(ECU)对点火系统进行精确控制。
ECU接收来自传感器的信息,判断最佳点
火时机,并通过点火线圈产生高电压来点燃混合气体,从而引爆燃料混合气。
2. 燃油喷射系统:电控发动机采用电喷技术,通过ECU控制
喷油嘴的喷油时间和喷油量,实现对燃料供给的精确调控。
ECU接收来自传感器的信息,计算最佳喷油时间和喷油量,
并送出相应的指令,使喷油嘴以精确的喷油量和时间完成燃油喷射过程。
3. 气门控制系统:电控发动机通过ECU控制气门的开闭时机
和持续时间。
ECU根据发动机负荷和转速等参数,计算出最
佳气门控制策略,并通过控制执行器来实现气门的精确控制。
气门的开闭时机和持续时间对进气量和排气量等影响很大,因此精确的气门控制能够使发动机达到更高的燃烧效率。
4. 传感器系统:电控发动机依靠各种传感器来获取发动机工作状态的信息,如气温传感器、氧传感器、曲轴传感器等。
这些传感器将实时的工作参数转化为电信号并送至ECU,ECU根
据这些信息作出相应的调整,以实现对发动机工作的精确控制。
通过以上这些系统的协同工作,电控发动机能够更加精确地控制燃油喷射、点火时机和气门控制等参数,从而提高燃烧效率、减少能量损失,实现更低的燃油消耗和更高的动力输出效率。
同时,电控技术还使得发动机能够根据驾驶员的需求做出即时响应,提升了驾驶的舒适性和安全性。
发动机气门工作原理发动机气门是发动机的重要组成部分,它的工作原理对发动机的性能和工作效率有着重要的影响。
本文将从气门的作用、工作原理和相关技术等方面进行阐述。
一、气门的作用发动机气门是连接气缸和汽缸盖的机械装置,它的主要作用是控制进气和排气过程。
进气气门负责在正时期间将混合气或空气吸入气缸,而排气气门则在适当的时机将燃烧后的废气排出。
通过控制气门的开闭时间和程度,可以调整气缸内的气流量和气流速度,从而实现对发动机性能的调节。
二、气门的工作原理气门的开闭是由凸轮轴驱动的,凸轮轴上的凸轮通过推杆、摇臂等机构传递力量,使气门打开或关闭。
具体来说,当凸轮上的凸点对准某一气门时,凸轮就会向上推动推杆,推杆再通过摇臂的作用,使气门打开。
而当凸轮上的凸点离开气门时,推杆不再受到凸轮的推动力,弹簧的作用下,气门便会自动关闭。
在发动机的工作过程中,气门的开闭时间和程度是由凸轮轴和气门传动机构共同决定的。
凸轮轴上的凸点的形状和分布方式,以及摇臂和弹簧的设计参数,都会影响气门的开闭速度和持续时间。
通过优化这些参数,可以使气门的工作更加精确和高效。
三、气门的相关技术为了提高发动机的性能和燃烧效率,现代发动机采用了多种技术来改进气门的工作原理。
以下是一些常见的技术:1. 可变气门正时技术:通过调整气门的开闭时间和程度,使气门在不同工况下具有最佳的工作效果。
例如,可变气门正时技术可以在低负荷工况下延迟排气门的关闭时间,以提高燃烧室的充气效果。
2. 可变气门升程技术:通过调整气门的升程,可以改变气门的开闭速度和持续时间,从而调节气缸内的气流量和气流速度。
这种技术可以有效地提高发动机的进气效率和排气效率。
3. 涡轮增压技术:通过在进气道中增加涡轮增压器,可以提高进气气流的密度和压力,从而提高发动机的输出功率。
涡轮增压技术可以通过控制气门的开闭时间和程度,使气缸内的气流更加充分和均匀。
4. 可变气门卡死技术:在某些工况下,为了降低燃烧室内的压缩比和温度,可以采用可变气门卡死技术。
电子气门工作原理
电子气门工作原理是指利用电子信号来控制汽车发动机进气门的开启和关闭。
它是现代汽车发动机电控系统中的重要部件,通过精确控制进气门的开闭时间和角度,以提高汽车发动机的燃烧效率,降低燃油消耗,并减少尾气排放。
一般而言,电子气门由两个主要组成部分构成:电动执行机构和电控单元。
电动执行机构负责控制气门的开闭,而电控单元则负责接收和处理来自车载计算机的信号,并生成相应的控制信号,以控制电动执行机构的动作。
在发动机工作时,电子气门的开闭由车载计算机根据实时工况和驾驶需求来调节。
一方面,若需要增加发动机的输出功率,车载计算机会通过电控单元发送控制信号,使电动执行机构将进气门开启时间延长,以增加气缸内的进气量;另一方面,若需要减小发动机负荷,车载计算机则会通过电控单元发送控制信号,使电动执行机构将进气门关闭时间提前,以降低气缸内的进气量。
实现电子气门的开闭主要依靠电动执行机构中的电磁阀。
当电控单元发送相应的控制信号时,电磁阀会接通或切断电流,从而改变阀门的开闭状态。
具体而言,当电磁阀接通电流时,电磁体会产生磁场,使阀门打开;相反,当电磁阀切断电流时,电磁体的磁场消失,阀门自动关闭。
综上所述,电子气门通过接收车载计算机的控制信号,利用电磁阀控制进气门的开闭,从而实现对发动机进气量的精确调节。
这种原理使得发动机的燃烧效率更高,动力性能更优,同时也降低了尾气排放和燃油消耗,为汽车的环保和经济性提供了有力支持。
电子气门工作原理
电子气门是一种电控气门技术,它通过电信号来控制气门的开关,从而实现更精确的气门控制。
与传统的机械气门相比,电子气门具有更快的响应速度和更高的精确度。
电子气门工作原理如下:
1. 传感器监测:电子气门系统中的传感器会不断监测引擎的工作状态,包括转速、负载、温度等参数。
2. 数据处理:传感器收集到的数据会传输给电控单元(ECU),ECU会根据这些数据进行处理和分析。
3. 控制指令:ECU根据数据的处理结果,生成相应的控制指令,这些指令会传输给电子气门执行器。
4. 气门控制:电子气门执行器根据来自ECU的控制指令,将
气门的开关状态进行调整,从而控制引擎的气门开合时间和程度。
5. 动力输出:引擎通过电子气门的控制,实现了更加精确和高效的气门控制,从而提高了燃烧效率和动力输出。
总的来说,电子气门通过传感器、数据处理、控制指令和执行器等部分的协同工作,实现了引擎气门的精确控制,从而提高了引擎的性能和燃烧效率。
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。
但这种设计只能在一定程度上获得更好的进气,因为他只有两段调节气门开度,本田的VTEC也是相同的功能,只是控制方式不同罢了。
所以当驾驶车辆加速时,发动机由高转速向低转速过度到改变气门行程的临界值时,驾驶者会感觉到动力瞬间提升,比较唐突,会影响乘坐的舒适感。
要解决这个问题,就必须让气门行程能够在一定范围内无段级调节。
宝马就解决了这个问题(如图)是宝马的可变气门行程控制机构: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,这样驾驶起来就会毫无唐突感,舒适性更强,配气机构在各转速下的适应性也更强,能最大限度的提高发动机充气效率。
目前宝马已经把这套系统装备到了他的主流发动机机上,象以宝马745i,530i,330i为代表的直列6缸发动机和V型8缸发动机都装备了该系统。
既然通过改变气门行程这个办法可以改善发动机在高转速和低转速时的动力表现,那么改变其他的配气参数能不能同样达到兼顾高低转速是动力输出的目的呢?让我们来看看在配气机构中还有哪些参数是随转速影响的吧。
四行程发动机的四个行程(进气,压缩,做功,排气)想必大家一定都了解吧。
而这种四个行程的描述方法是对于活塞汽缸而言的,那么在与此同时,配气机构又是如何工作的呢?当发动机处于进气行程是,进气门打开排气门关闭;压缩冲程时进气门和排气门都关闭,做功冲程是进气门和排气门也是同时关闭以保证汽缸内能产生足够的压力,排气行程时进气门关闭排气门打开。
从理论上来说这些动作都是严格按照四个冲程的顺序循环进行的,那么理所当然人们会想到,当汽缸活塞做功完成以后,活塞到达下止点时排气门打开,活塞从下止点运动到上止点这个行程用来排出汽缸内的废气,当排气完成活塞达到上止点时排气门关闭进气门打开开始进气形成,然后活塞继续运动到下止点时进气门关闭完成进气,准备压缩。
但事实上并不完全是这样的。
由于混合气体本身的质量,使它也存在一定的惯性。
当活塞运动到排气终了的上止点时,理应在这个时候打开进气门,通过马上到来的活塞进气行程产生的负压来吸气,由于混合气存在一定惯性,如果此时才打开进气门那么还需要一个时间给进气支管中的混合气加速,在这个时间内,混合气是不能进入到汽缸中的,所以这就浪费了一段活塞的行程,如果在排气终了活塞到达上止点之前进气门就打开了,那么就争取了混合气因为加速而浪费掉的时间,可以充分利用进气冲程时活塞向下运动的全部行程吸气,这样效率更高;同样的道理当活塞到达进气冲程下止点时理论上应该要关闭进气门了,但由于混合气体的惯性,此时仍然能够进气,也就是说混合气体仍然在进入汽缸,这个过程虽然只有一瞬间,但是不容忽视,如果在活塞刚好达到下止点的时候关闭了进气门,那么势必会有一部分混合气体进入不到汽缸中,造成功率下降,发动机工作效率减低,所以此时进气门必须延时关闭才能保证混合气体尽可能的进入到汽缸中来。
排气冲程也是一样的道理。
所以必须在设计凸轮轴转角时考虑到这一点,给它设计一个进排气提前和延时的角度,这个角度统称为配气相位角,也叫配气正时角。
有人肯定会有疑问,如果像这样进排气门都设置提前和延时角的话,那势必会让进气门和排气门有一个同时开启的瞬间?那么在压缩和做功的时候不会漏气吗?其实在气体质量惯性的作用下压缩和做功也是有一定迟滞的,只要配气相位角时间配合得好,就不会影响到压缩和做功。
(如下图)是传统发动机配气相位角的设置方法。
了解了配气相位角的设置方法以后,我门就不难理解为什么需要可变配气相位了。
就像前文所说的可变气门行程一样,发动机在不同的工况下吸气特征是不一样的,发动机在低转速时,进气速度慢,所以气门重叠角可以相对大一些,言下之意就是让气门提前打开和延时关闭的时间更长一些,这样才能充分进气;在高转速情况下,由于混合气流速很快,那么气门重叠角就应变小,让气门提前开启和延时关闭的时间减短,这样才不会造成进排气干涉。
发动机才能在保证不发生进排气干涉的情况下,让其在各个工况都能得到充分的进气,从而提高了发动机的工作效率,也让发动机在低转时能有充分的扭力输出,高转速时能有更强大的功率输出,让发动机扭力输出得更平稳,特性曲线更线性。
那么发动机是怎么做到随着转速的变化而改变配气正时的呢?我们不妨先看看下图。
图为保时捷可变配气正时的控制系统:红色圆圈内的就是用来改变配气正时的控制机构了。
实际上它是在凸轮轴的末端装上了一个带有液压控制机构的壳体,而正时链条是直接驱动该壳体的,壳体与凸轮轴之间充满了液压油,壳体就是通过液压油驱动凸轮轴运动的。
(如图):图为雷诺的可变配气正时控制机构。
在凸轮轴与正时齿轮之间有两个液压室。
一个为高压油区一个为低压油区。
因此,只要调节两个油区之间的压力差,就能改变配气正时角了。
而两个油区的油压是通过上图所标示的油压控制阀调节的。
油压调节阀实质上就是一个电磁阀,通过电脑传输过来的脉冲电流来控制阀门的通断。
当高压油路(图中红色的通道)接通时,整个油室处于加压状态,根据图中红色箭头的方向很容易判断,此时配气正时被推迟,重叠角增大,适用于低转速;当电磁阀控制黄色区域压力高于红色区域压力时,凸轮轴会如图中黄色箭头所示,提前一个角度,这样重叠角减小,适用于高转速。
下图能更直观的表现这一工作过程:注:“图中蓝色部分是凸轮轴末端,白色部分是正时齿轮”。
对于可变配气正时控制,虽然各大车厂的名字叫法各不相同,但其功能作用和控制方法多为大同小异,所以了解了这些控制方式和性能特征,对于车型的选择也可以重新定位。
我国汽车工业起步较晚,所以技术比较落后。
由于这种技术结构复杂,成本相对比传统技术要高一些,所以国内车厂大多没有使用这些技术,他们的配器机构都是传统设计。
但也有少数厂家,引进了这些先进的发动机控制技术,比如现在广州本田雅格2.4,新奥德塞2.4,还有东风本田CR-V上使用的I-VTEC 发动机都使用了这些技术。
在家用经济型车中,广本飞度的1.5VTEC发动机是唯一使用了可变配气技术的车型。
除了配气会影响发动机吸气效率外,还有一个不容忽视的影响进气的因素就是进气管。
不论是纯空气还是空气和汽油的混合物,都可以看成是有一定质量的流体,而流体是在进气管中流过的,根据流体力学和震动学的原理来优化进气管的设计对于提高发动机的吸气效率是非常重要的。
具体方法有:把进气歧管内壁加工得非常光滑来减小气阻,也可以设计特殊的进气道形状让流体阻力得到优化,还可以减小空气滤清器的吸气阻力等等。
这些都是传统对进气管的优化方法,现在大部分车都是这样做的。
这里我们来介绍一种技术含量更高的进气道优化方法——可变进气管长度技术。
首先让我门来看看进气歧管的长度对汽车的进气有哪些影响吧。
大家都知道,4行程发动机是曲轴每旋转两圈为一个周期,而这个周期的1/4的时间是用来进气的,也就是说在一个周期内1/4的时间进气门打开,剩下的3/4的时间进气门是关闭的。
这就造成进气管内的空气存在一定的进气频率。
所以我们不妨把它假设成震动来进行分析。
根据震动学的原理,当震动物体的震动周期和频率与他的固有周期和固有频率频率相同时,震动能量最大,震动波叠加,这就是人们常说的共振。
对于震动的物体而言共振的能量是最大的。
那么如果把进气看成是震动,那么当发动机的吸气频率与进气管中空气的固有频率相同时,进气能量最大。
但发动机的吸气频率是随发动机转速的变化而变化的。
当发动机转速高时,吸气频率也高;当发动机转速降低时,吸气频率就随之降低了。
那怎么样才能让进气管内的空气的固有频率能与发动机的吸气频率保持一致呢?最可行的办法就是改变进气管的长度。
当发动机处于低转速时使用长进气管,因为进气管越长,空气在管内的震动频率越低,只要长度与转速相匹配就能得到最大的进气能量;反过来说,当发动机处于高转速时,由于吸气频率高,所以就要换上较短的进气管来提高空气在进气管内的固有频率,得到最大的进气能量。
所以就需要设计一套可以让进气管长度变化的系统来达到这一目的,那么可变进气管长度技术就诞生了。
如下图就是可变进气管长度的控制机构:当发动机在2000转左右时电脑控制进气管长度控制阀关闭,让空气先流经螺旋形状的长进气管后再进入汽缸,此时为长进气管状态。
当发动机转速上升到5000转时,进气管长度控制阀打开,让空气不经螺旋管道而直接进入到汽缸,此时为短进气管状态。
(如下图)图为奔驰SLK发动机的进气管设计。