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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 發(fā)動機(jī)“呼吸”術(shù) [打印本頁]

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 14:33
標(biāo)題: 發(fā)動機(jī)“呼吸”術(shù)
在社區(qū)往自己口袋里裝的東西太多了，拿出一點(diǎn)大家共享,。

轉(zhuǎn)發(fā)

VVT技術(shù)細(xì)分詳解
為了兼顧日益嚴(yán)格的排放法規(guī)和車主們油耗低動力足的要求,，越來越多的新技術(shù)被各大汽車廠商加快步伐開發(fā)應(yīng)用在發(fā)動機(jī)上。VVT-i,，VTEC,，DVVT，這些新鮮的名詞誠然能帶來銷售和競爭各種優(yōu)勢,，同時(shí)一個(gè)個(gè)的縮略語也讓廣大的車友車主車迷們有點(diǎn)眩暈,，現(xiàn)在我們便對這些汽車“芯”寵來一個(gè)匯總講解。

機(jī)構(gòu)及工作原理：
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為了更好了解這幾項(xiàng)技術(shù),，在此首先對發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及相關(guān)術(shù)語進(jìn)行簡單介紹：
配氣機(jī)構(gòu)：它是控制氣門開閉的機(jī)構(gòu),，就如發(fā)動機(jī)氣缸的呼吸器一樣，定時(shí)開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn),、排氣門,，使新鮮充量的空氣得以及時(shí)進(jìn)入氣缸，廢氣得以及時(shí)從氣缸排出,。它一般由凸輪軸,、凸輪、氣門挺桿,、氣門和氣門彈簧組成,。
工作過程：曲軸通過鏈條或者皮帶帶動凸輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)，凸輪工作面的旋轉(zhuǎn)過程會頂壓氣門挺桿,，隨后氣門頂桿就會推動氣門向氣缸內(nèi)運(yùn)動,，從而氣門被開打,；凸輪工作面轉(zhuǎn)過之后，氣門會在氣門彈簧的作用下回位,，從而氣門被關(guān)閉,。

圖1：4缸DOHC（雙頂置凸輪軸）式發(fā)動機(jī)的氣門驅(qū)動系統(tǒng)

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 14:52
重新發(fā)圖1
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作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 15:00

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氣門正時(shí)與升程：3 q5 U1 C- \8 p

氣門的開閉決定了氣門正時(shí)（進(jìn)排氣門開閉的時(shí)間）與氣門升程（氣門打開的程度），這兩個(gè)參數(shù)是影響發(fā)動機(jī)性能和充氣效率的重要因素,。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,，高速和低速時(shí)對氣門正時(shí)的要求是不同的，如下圖2所示,，低速時(shí)應(yīng)采用小的氣門重疊角和升程,，防止缸內(nèi)新鮮空氣倒流，以便增加低速扭矩,，提高燃油經(jīng)濟(jì)性,，而高速時(shí)卻希望有大的氣門升程氣門重疊角，以便進(jìn)入更多的混合氣以滿足高速時(shí)的動力性要求,。

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圖2 氣門正時(shí),、氣門升程與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的理想關(guān)系

	進(jìn)氣門（關(guān)）	排氣門（關(guān)）	氣門重疊角	氣門升程
高速	遲	早	大	大
地速	早	遲	小	小

然而，傳統(tǒng)的配氣機(jī)構(gòu)無法根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況及時(shí)作出調(diào)整,，這就導(dǎo)致在非設(shè)計(jì)工況時(shí)發(fā)動機(jī)無法發(fā)揮出最佳性能,，于是利用可變配氣系統(tǒng)調(diào)整氣門正時(shí)與氣門升程的技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生：

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 15:03
主流VVT技術(shù)歸類分析
這里我們對這些技術(shù)分類進(jìn)行一個(gè)簡單的整理：
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從科學(xué)的意義和實(shí)現(xiàn)手段上嚴(yán)格分類應(yīng)該是由上圖而來的，但是目前市面上的各種可變配氣執(zhí)行機(jī)構(gòu)被都習(xí)慣性稱為VVT技術(shù),，有的僅僅氣門正時(shí)可變,，有的僅僅氣門升程可變，而有的則是兩者都可變,。盡管VVT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段和技術(shù)名稱各不相同,，但是目的都只有一個(gè)，就是使發(fā)動機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下有不同的氣門重疊角或者氣門升程,，進(jìn)而使得發(fā)動機(jī)高低轉(zhuǎn)速的表現(xiàn)都趨近于完美,。而目前市場的主流是VVT-i、i-VTEC與D-VVT技術(shù),。下面我們便來詳細(xì)了解一下這幾項(xiàng)技術(shù)的結(jié)構(gòu)以及工作原理,。

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 15:05

一、VVT-i 技術(shù)
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VVT- i 技術(shù)在90年代末巳經(jīng)被豐田采用,，現(xiàn)在看來已經(jīng)不算什么最新技術(shù)了,，在國內(nèi)最早應(yīng)用在威姿1.0和天津特悅以及花冠上。它可以分為兩種,，一種是可以持續(xù)變進(jìn)氣凸輪相位角的葉片式,，豐田PREVIA便安裝此款。另一種是稱為螺旋槽式，可以改變進(jìn)氣門和排氣門,，豐田凌志400,、430等高級轎車安裝此款。

1,、葉片式VVT-i
葉片式VVT-i控制器可裝置在進(jìn)氣凸輪軸或排氣凸輪軸的前端（在此以在進(jìn)氣凸輪軸前端的控制器為例）,，由葉片、外殼,、鎖銷構(gòu)成,。葉片固定在進(jìn)氣門凸輪軸上并一起旋轉(zhuǎn)，正時(shí)齒輪與外殼固定,，外殼內(nèi)有油壓室,。

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圖3 葉片式VVT-I工作原理
進(jìn)氣提前開啟時(shí)：油液流向外殼的進(jìn)氣提前開啟室,，此室內(nèi)油壓升高,，鎖銷解除鎖止，葉片被壓向進(jìn)氣門提前開啟方向,，使進(jìn)氣凸輪軸處于進(jìn)氣門提前開啟狀態(tài),；由于排氣門的關(guān)閉時(shí)間不變，所以氣門重疊角增加,。
進(jìn)氣滯后開啟時(shí)：機(jī)油控制閥右移,，進(jìn)氣提前開啟室內(nèi)油液排出，進(jìn)氣凸輪軸向滯后開啟的方向轉(zhuǎn)動,。機(jī)油控制閥根據(jù)ECU計(jì)算出的各個(gè)行駛條件下的最佳氣門正時(shí)并發(fā)出指定動作的,。

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 15:07
2、螺旋槽式VVT-i
螺旋槽式VVT-i控制器可以設(shè)置在進(jìn)氣側(cè)皮帶輪處,，也可以設(shè)置在排氣側(cè)皮帶輪處,。此處以進(jìn)氣皮帶輪側(cè)的控制器展開，其包括固定在皮帶輪上的外齒輪,、與進(jìn)氣凸輪軸剛性連接的內(nèi)齒輪,，以及一個(gè)位于內(nèi)齒輪與外齒輪之間的可移動活塞，活塞表面有螺旋形花鍵并可沿軸向移動,，凸輪軸內(nèi)部有供油油道,。

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圖4 螺旋槽式VVT-I的工作原理
當(dāng)機(jī)油壓力施加在活塞的左側(cè)，迫使活塞右移,，由于皮帶輪與外齒輪被正時(shí)齒帶固定,，因此凸輪軸旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)氣門的開啟時(shí)間提前,。
當(dāng)機(jī)油排出壓力消失時(shí),，活塞將左移，就會使進(jìn)氣凸輪軸延遲某個(gè)角度。當(dāng)?shù)玫嚼硐氲呐錃庹龝r(shí),，凸輪軸正時(shí)液壓控制閥就會關(guān)閉油道使活塞兩側(cè)壓力平衡,，活塞停止移動。

作者: wuzhn 時(shí)間: 2009-7-27 15:09
二,、DVVT（雙VVT）技術(shù); A) r4 m' `! g3 `

如果對進(jìn)排氣門的開閉時(shí)間同時(shí)做出調(diào)整,，就成了所謂的雙VVT技術(shù)即DVVT，原理是通過增加的液壓系統(tǒng)使得配氣相位根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速負(fù)荷連續(xù)改變,。這樣無疑成本和復(fù)雜程度都高了,，但是卻獲得與轉(zhuǎn)速更加匹配的氣門重疊角，擁有更高的充氣效率,。寶馬的Double Vanos就屬于雙VVT,，進(jìn)氣門相位在0°-40°之間調(diào)節(jié)，排氣門相位在0°-25°之間調(diào)節(jié),。豐田的新卡羅拉也匹配了雙VVT技術(shù),，與舊款1.8L排量的4缸機(jī)進(jìn)氣VVT相比，最大功率由93千瓦/6000轉(zhuǎn)提升到100千瓦/6000轉(zhuǎn),，最大扭矩也由161牛米/4400轉(zhuǎn)提高到175牛米/4200轉(zhuǎn),。

三、i-VTEC技術(shù)
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以上的VVT技術(shù)都只改變了氣門的開閉時(shí)間,，但是本田的i-VTEC與豐田的VVTL-i技術(shù)卻對配氣相位與氣門升程同時(shí)作了調(diào)整,，但是相比較而言本田i-VTEC技術(shù)的應(yīng)用更加成熟一些，例如本田飛度都采用了此技術(shù),，動力性與燃油性能都很出色,，1.3L與1.5L的最大功率分別為73KW、88 KW,，百公里理論油耗分別為4L與5L左右,。
而1995年，本田就開發(fā)出了進(jìn)氣門連續(xù)可變機(jī)構(gòu),，之后VTEC的進(jìn)排氣門均可變,，隨后又推出了改進(jìn)型i-VTEC。VTEC以及i-VTEC氣門升程的控制,，主要是依靠一套兩個(gè)低速凸輪中間設(shè)置高速用凸輪的裝置實(shí)現(xiàn)的：
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圖5 本田i-VTEC的工作原理
低速工況下凸輪推動左右兩側(cè)的搖臂開閉氣門,，雖然高速凸輪同樣旋轉(zhuǎn)，中間搖臂也動作,，但是由于與推動氣門的兩側(cè)搖臂沒有連結(jié),，所以與氣門控制沒有關(guān)系。發(fā)動機(jī)高速時(shí),，中間搖臂的活塞被油夜擠壓后使兩側(cè)搖臂與中間搖臂連結(jié)成為一體,，從而高速用凸輪推動左右兩側(cè)的搖臂，進(jìn)而控制氣門的開閉。i-VTEC凸輪相位的改變是通過安裝在進(jìn)氣門凸輪軸上的皮帶輪實(shí)現(xiàn)的,。
總結(jié)：
面對這一系列各式各樣的VVT技術(shù),，新的疑問也就接踵而至了：哪種技術(shù)最好呢？如果非要做個(gè)比較的話,，我們可以得出這樣的結(jié)論：兩段式三段式的非連續(xù)可調(diào)不如CVVT,，單獨(dú)改變進(jìn)氣正時(shí)或者排氣正時(shí)的VVT技術(shù)比起進(jìn)排氣一起調(diào)節(jié)的DVVT還是稍遜一籌；而氣門升程與氣門正時(shí)同時(shí)可調(diào)（i-VTEC）使得發(fā)動機(jī)的低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性和高負(fù)荷的動力性非常令人滿意,，但是動力輸出的平順性打了折扣,。

作者: 迪斯 時(shí)間: 2009-7-27 16:11
不錯，謝謝樓主

作者: caiwq007 時(shí)間: 2009-9-17 13:13
很好 1# wuzhn

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