第6节发动机可变配气相位技术
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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。
减少汽车机械损失的节能技术于秩祥【摘要】汽车行驶过程中机械损失消耗很多动力系统的指示功率,从而对外输出的有效功率减少。
发动机发出的功率始终等于机械传动损失功率与全部运动阻力所消耗的功率。
一般汽车机械损失所消耗的功率占指示功率的10%~30%,故有效降低机械损失,特别是汽车上各种类型的机械损失,可提高车辆动力性和燃油经济性,达到节能减排效果。
文章根据汽车上各系统的机械损失产生机理,分析其特点,结合先进实用技术降低或避免机械损失,提高汽车有效功率,降低汽车使用油耗,减少尾气排放,改善汽车使用经济性。
%The car in the process of mechanical loss indicated power consume a lot of power system, thus reduces the effective power of foreign output. Power from the engine is always equalto the mechanical transmission loss power and all the power consumed by a resistance movement. General motors power consumed by a mechanical loss accounts for 10% ~ 30% of indicated power, effectively reduce the mechanical loss, especially in cars of various types of mechanical loss, can greatly improve the power performance and fuel economy of vehicles, energy conservation and emissions reduction. According to the mechanical loss of car the system mechanism, analysis of its characteristics, combined with advanced practical technology to reduce or avoid mechanical loss, effective power car, reduce vehicle use fuel consumption, reduce emissions, improve vehicles use economy.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】5页(P233-236,255)【关键词】汽车;机械损失;功率;节能【作者】于秩祥【作者单位】江苏建筑职业技术学院实验实训与职业技能管理中心,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】U465.9CLC NO.:U465.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-233-04 汽车的燃油消耗与加速、减速、制动、怠速停车等工况以及汽车附加(如空调、空气压缩机和转向液压泵)的使用有关。
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。
第六节气门间隙和配气正时的调整为保证柴油机工作过程的正常进行,在制造、检修和使用柴油机时必须对配气机构进行调整或校核。
配气机构的调整通常包括冷态气门间隙调整和配气正时调整,本节仅叙述调整的原理和基本方法。
原理和基本方法。
一、气门间隙调整在冷态下的柴油机,当气门处于关闭状态时,气门驱动机构与气门之间必须有一定的间隙,这个间隙通常称为气门间隙。
所谓柴油机的冷机状态,通常是指其机内的油、水温度不高于40℃而言。
气门间隙是在组装调整配气机构时预先留定的,柴油机的结构不同,气门间隙的数值也不相同。
柴油机为什么要预留一定的气门间隙呢?因为柴油机运转时工作条件有较大的变化,气门和气门驱动机构都会因受热膨胀而伸长;气门机构会出现下陷现象;配气机构各机件会因振动而脱离原定位置。
如果不留气门间隙或气门间隙留得太小,则必将导致气门关闭不严而漏气,影响气缸中工质的作功能量,造成柴油机动力性和经济性下降;还可能由于高温燃气的漏泄而出现气门杆卡住及气门烧损等事故。
如果气门间隙留的太大,虽然不会出现上述弊端,但配气机构各个零件之间的冲击和噪声加大,加速机件间的磨损,并将造成气门的晚开和早关,使实际开启时间缩短,影响充量系数。
另外,预留一定的气门间隙还可使气门落座时产生的冲击力不会直接传给气门驱动机构。
所以,柴油机预留一定的气门间隙,保证了工作循环的正常进行,对柴油机是十分必要的。
16V2402JB型柴油机进气门间隙为0.40~0.45mm,排气门间隙为0.50-0.55lmm。
正确调整或校核气门间隙的前提是:柴油机必须处于冷机状态;气门处于关闭状态,即气门挺柱滚轮与凸轮基圆相接触之时。
如配气机构有气门横臂,则气门横臂的2个臂必须调整到与两个同名气门尾端同时接触。
在测量调整前,以上条件必须同时满足。
调整和校核气门间隙的基本方法,通常是根据各缸进、排气凸轮基圆位置与曲轴转角的关系,选择某几个特定位置,然后松开被测气门的摇臂锁紧螺母,拧松气门间隙调整螺钉使间隙增大,并用塞尺放在气门横臂顶端与压球座底面之间(无横臂的气门驱动机构在摇臂压球或调节螺钉头与气门尾端面之间),逐渐拧紧气门间隙调整螺钉使间隙减小,拉动塞尺使得到合适的松紧程度时保持螺钉的高度位置,然后拧紧锁紧螺母,最后用塞尺复试松紧程度,此时调整气门间隙即告完成。
可变配气系统工作原理可变配气系统的工作原理是通过改变气门的开启时间和持续时间来优化气门效率,以提高发动机的性能。
在传统的固定配气系统中,气门的开启和关闭时间是固定的,无法根据发动机运行情况和要求进行调节。
而在可变配气系统中,气门的开启和关闭时间是通过一系列的机械或电子控制装置来进行调节的。
可变配气系统可以分为两种类型:进气侧可变配气系统和排气侧可变配气系统。
进气侧可变配气系统主要通过改变进气气门的开启时间和持续时间来实现,而排气侧可变配气系统则是通过改变排气气门的开启时间和持续时间来实现。
在进气侧可变配气系统中,一种常见的技术是连续可变气门正时系统(CVVT)。
CVVT系统通过改变进气气门的开启时间和持续时间,可以提高进气效率,增加燃烧效率,减少排放,并提高发动机的动力性能和燃油经济性。
CVVT系统通常由一个可变气门正时调节器、气门正时控制单元和传感器等部件组成,通过这些部件的协同工作,可以实现对气门正时的实时调节。
在排气侧可变配气系统中,一种常见的技术是连续可变排气气门正时系统(CVVT)。
CVVT系统通过改变排气气门的开启时间和持续时间,可以优化排气效率,减少排气阻力,提高废气排放效率,并提高发动机的整体性能。
CVVT系统通常由一个可变排气气门正时调节器、排气气门控制单元和传感器等部件组成,通过这些部件的协同工作,可以实现对排气气门正时的实时调节。
总的来说,可变配气系统通过调节气门的开启时间和持续时间,以实现对发动机气门效率的优化,提高发动机的性能、燃油经济性和排放控制。
这种技术对汽车行业的发展和进步起到了积极作用,为汽车制造商提供了更多的选择和创新空间,推动了发动机技术的不断进步和发展。
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。
发动机可变配气相位技术(VVT engine technology)本文介绍了通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体,描述了配气机构的动力学性能,建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力。
主要从进气门晚关角及进排气的动态效应几方面着手,不断改进发动机的配气相位以及进排气系统,使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。
其中配气相位、进气门间隙、排气门间隙、转速、负荷五个调整参数之间是相互影响的。
该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。
该仪器可检测各种汽、柴油发动机的启动性能、高压点火性能、燃油喷射性能、充电性能、动力性能、配气相位、发动机异响震动分析等30余种技术参数,并分析故障产生的原因,在检测过程中,可随时显示各种波形及技术参数和结果并可随机打印,该仪器内存有一百多种国内外发动机技术参数,内容十分丰富,随时可以与检测结果对比。
目前,汽车工业的发展正在面临着两个主要问题——能源的枯竭与环境的污染。
现代高科技的发展已将汽车发动机的节能、减排、低排放作为“节能-高效-环保”一体化课题进行综合研究和技术开发。
为了同时提高汽油机的燃油经济性和动力性,满足越来越严格的排放法规要求,世界各大公司竞相采用新技术生产汽车的发动机。
汽车发动机的配气相位对其动力性、经济性以及排气污染都有重要的影响。
为了保护环境以及为了人类可持续发展,实现低能源消耗和低排放污染已成为汽车发动机的发展方向,这就要求发动机在保证良好动力性的同时,又要降低燃油消耗量,需要某种可变配气相位机构能使气门正时、气门开启持续时间及气门升程等参数中的一个或多个随发动机的工况变化实时进行调节,即配气相位角也应该随之改变。
最佳的配气相因此,二十一世纪符合市场需求的应当是节能、环保、高性能的汽车。
从进气晚关角及进排气的动态效应几方面着手,不断改进发动机的配气相位以及进排气系统,使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。
汽车新技术: 可变配气相位引言近年来,随着汽车工业的快速发展,汽车的性能和效率要求也越来越高。
为了满足这些需求,汽车制造商一直在努力寻找新技术,其中之一就是可变配气相位技术。
本文将详细介绍可变配气相位技术以及它对汽车性能和效率的影响。
什么是可变配气相位技术?可变配气相位技术是指通过控制发动机进气和排气门的开启和关闭时间,来调整气门的开启和关闭时机以及持续时间。
传统配气相位是固定的,不随发动机工况的变化而变化。
而可变配气相位技术则根据发动机负荷、转速和其他因素来实时调整气门的开启和关闭时间,以优化燃烧过程。
实现可变配气相位的方法实现可变配气相位的方法有多种,下面是几种常见的方法:1. 可变气门正时系统(VVT)可变气门正时系统是一种通过控制凸轮轴相对于曲轴的角度来实现可变配气相位的技术。
通过调整凸轮轴的角度,可以改变气门的开启和关闭时机,以适应不同的工况。
VVT技术可以提供更好的动力和燃油经济性。
2. 可变进气歧管(VIM)可变进气歧管是一种通过改变进气歧管的形状和长度,来实现可变配气相位的技术。
不同的进气歧管形状和长度可以改变进气道的流向和速度,从而影响燃烧过程。
VIM技术可以提供更好的动力和响应性。
3. 可变排气歧管(VEM)可变排气歧管是一种通过改变排气歧管的形状和长度,来实现可变配气相位的技术。
不同的排气歧管形状和长度可以改变排气道的流向和速度,从而影响排气过程。
VEM技术可以提供更好的动力和排放性能。
4. 电子控制单元(ECU)电子控制单元是控制发动机运行的核心设备。
通过控制ECU的软件,可以实现对可变配气相位的精确控制。
ECU利用传感器来监测发动机工况,并根据参数来调整配气相位,以达到最佳性能和效率。
可变配气相位技术的优势可变配气相位技术具有许多优势,对汽车性能和效率的改善有着显著的影响:1. 动力提升可变配气相位技术可以调整气门的时机和持续时间,使得燃烧过程更加充分,更加高效。
这可以提升发动机的动力输出,提高汽车加速性能和爬坡能力。
1说到可变配气相位,可变气门行程这类名字大家可能会有点陌生,但如果说到本田的VTEC,丰田的VVTi,还有保时捷的Variocam等这些名字可能就很熟悉了。
其实这些只是车厂给他们的可变配气技术的不同命名而已,在技术上都是共通的,而这些英文缩写翻译成中文以后就是上面所说的可变配气相位和可变气门行程技术。
要想了解可变配气技术,那首先得了解汽车配气机构的工作原理和特性了。
目前主流车型的配气机构都是用的每缸4气阀(两进两排)设计。
(如图)这种设计最大的好处就是能获得较大的进气支管截面积,从而得到较大的进气流量提高发动机工作效率。
传统的多气门发动机的气门行程是不可变的,这就是说他只有一个固定的行程。
让我们想想,在设计气门行程参数时会有一个什么样的问题呢?如果气门行程设置得较大,那么在发动机高转速时混合气的进气效率肯定是很高的,因为发动机在高转速时空气流速很快,这就需要较大的气门开口才能让混合气尽可能的充满汽缸,但在低转速范围,效果却截然相反,因为发动机在低转速范围时,进气管内的空气流速很慢,这就需要活塞向下行程时那么怎么样得到较大的负压呢?我们不妨做个实验。
我们可以找一根喝饮料用的塑料软管,当把塑料软管的一头放在空气中另一头放在口中用较慢的速度吸气时可以感到塑料软管内很通畅,但能吸到口中的空气很少;如果用手指稍微堵住吸管的一头再用较慢的速度吸气时,可以明显感觉到吸管内真空度变大,且能吸入口中的空气较多了。
发动机的吸气原理也是一样的,所以在低转速时如果气门的开度较大,就会因为进气管内的真空度不够而吸气效率下降。
所以汽车设计师在选择气门开度时既不能太大,也不能太小。
如果开度大那么虽然高转速时功率能提高,但低转速时由于进气量太小,会让发动机的扭力下降,工作不稳定,严重时甚至熄火。
反之如果选择较小的气门开度,那么低转速时的扭力虽然提高了,但高转速时的功率却发挥不出来。
这就产生了一对矛盾。
所以设计师只能选择一个折中的气门行程来尽可能的兼顾到高低转速的动力发挥。
可变配气技术发动机解析在目前市售的主流家用车当中,发动机气门正时技术已经日渐普及,包括一些采用自主技术的厂家。
追溯起来,最早在气门正时上做文章的汽车厂家是意大利的阿尔法罗密欧,他们率先采用了两根凸轮轴来分别控制进气和排气的气门,也就是我们今天说的DOHC双顶置轮轴。
近四十年的发展历程中,可变配气技术已经不再是什么难题,各大厂商也都在这一技术领域取得了自己的成绩。
下面我们就来列数一下目前市面上比较主流的使用了几种可变配气技术的发动机。
如果简单的归类,目前的发动机配气技术主要分为几种,一种是可变气门正时,即对进气或排气的正时可以根据发动机转速、进气压力和车速等参数调节,是通过改变凸轮轴旋转的角度来实现的。
可变气门正时可以进一步分为连续可变和分段可变。
连续可变是指气门叠加角可以在一定范围内进行连续的变化,分段可变则是只能在两到三个角度之间切换,而目前的技术基本上都可以实现连续可变了。
另一种为可变气门升程,即可通过技术手段改变气门打开的升程,改变进气量,从而增加气缸内的压力并使燃烧效率得到改善,提高动力输出。
除了这两种主流的技术以外,还有一些其他配气技术,如可变进气歧管、可变涡流控制等。
● 思域 i-VTEC可变气门正时和升程其他车型:飞度、锋范、雅阁、奥德赛说到本田的i-VTEC,很多人都知道。
应该说,本田是第一个研发出可变气门升程技术的汽车厂商,过去的VTEC技术前面加了一个i,就表示在可变气门升程的基础上增加了可变气门正时技术。
而应该赞扬的是本田对旗下车型一视同仁的态度,所有车型的发动机均采用了这套系统,不分是小型还是中型。
不过,作为率先在80年代即研发出双凸轮轴的汽车厂家,目前依然在众多车型上使用SOHC单顶置凸轮轴的发动机(如飞度、锋范、思域乃至雅阁2.0),也挺令人费解。
思域1.8升发动机使用SOHC单顶置凸轮轴,也就是由同一根凸轮轴来控制进气门与排气门的打开与关闭动作。
从结构上看,同一根凸轮轴无法实现对进排气的分别控制,所以对于正时相位重叠角的调节就无法做到连续调节。