【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 門升程 ， 控制進(jìn)入缸內(nèi)的混合氣的量 ， 同樣可以實(shí)現(xiàn)無節(jié)氣門的負(fù)荷控制方式 。 而且 ， 由于氣門升程較小 ， 流過氣門的氣流速度較快 ， 改善了燃油與空氣的混合 ， 進(jìn)而可以改善燃燒過程 。 3. 改善怠速的穩(wěn)定性和低速時(shí)的平穩(wěn)性：怠速時(shí) ， 通過可變氣門定時(shí) ， 減小氣門重疊角 ，進(jìn)而減小充量更換過程中進(jìn)排氣的相互影 響 ， 提高怠速和低速的穩(wěn)定性 ， 并可以降低怠速轉(zhuǎn)速 。 4. 降低排放：利用可變氣門技術(shù) ， 控制缸內(nèi) EGR量 ， 可以有效降低排放 ， 特別是 NOX的排放 。 國內(nèi)外可變氣門配氣機(jī)構(gòu)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 可變配氣機(jī)構(gòu)分類 根據(jù)內(nèi)燃機(jī)理論上對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的要求，目前成為主流的可變配氣機(jī)構(gòu)按功能上可分為兩大類：①可變氣門正時(shí) (Variable Valve Timing， VVT)， 即氣門開啟與關(guān)閉時(shí)刻可變。（見圖 ）其原理是低速時(shí) ， 提前關(guān)閉進(jìn)氣門減少進(jìn)氣回流 。高速時(shí) ， 推遲關(guān)閉進(jìn)氣門 ， 充分利用氣流的慣性過后充氣 ， 提高充氣效率 。 最早是 1983年由阿爾法羅密歐公司開始批量生產(chǎn)，現(xiàn)在已逐漸成為主流。②可變氣門升程 (Variable Valve Lift， VVL)， 即改變氣門開啟的最大升程。（見圖 ）其原理是在小負(fù)荷時(shí) ， 利用較小的氣門升程 ， 控制進(jìn)入缸內(nèi)的混合氣的量 ， 同樣可以實(shí)現(xiàn)無節(jié)氣門的負(fù)荷控制方式 。 而且 ， 由于氣門升程較小 ， 流過氣門的氣流速度較快 ， 改善了燃油與空氣的混合 ， 進(jìn)而可以改善燃燒過程。這種機(jī)構(gòu) 1992年首次在本田的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)。另外，在這兩大類的基礎(chǔ)上，將①和②同時(shí)應(yīng)用于汽油機(jī)（見圖 ）在一些高檔車上應(yīng)用逐漸多 起來。 圖 配氣相位可變 圖 氣門開啟角、氣門升程可變 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 圖 配氣相位可變 +氣門開啟角、氣門升程可變 可變氣門技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 與燃油控制技術(shù)相比，配氣 機(jī)構(gòu) 控制技術(shù)早期的研究進(jìn)展比較緩慢，主要成果是在 1985年以后取得的。 20 世紀(jì) 90 年代，國外對(duì)可變氣門技術(shù)的研究成為熱點(diǎn)，開發(fā)出了一系列基于凸輪軸的可變氣門機(jī)構(gòu)，并且 應(yīng)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)，其中可變凸輪軸相位機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣。 2O世紀(jì) 9O 年代中后期，開始研究無凸輪氣門機(jī)構(gòu)。其中， FEV、 Aura、 BMW、 Ford 等分別展開了電磁 閥 驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)的研究； Ford、 Lotus、 Bosch 等分別展開了電液驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)的研究。但是目前無凸輪的氣門機(jī)構(gòu)還處于研究階段，未見到其大量應(yīng)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)的研究報(bào)道。 我國從 20 世紀(jì) 90 年代逐步開始進(jìn)行可變氣門技術(shù)的研究。在 90 年代中期開發(fā)出了一種用諧波傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)可變凸輪相位的機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)小級(jí)差的多級(jí)調(diào)相。 2021 年后，吉林大學(xué)、上海交通大學(xué)與 長春汽車研究所等設(shè)計(jì)了一種液壓張緊器式可變配氣相位機(jī)構(gòu)，可將氣門 正時(shí)在小范圍內(nèi)變化 (進(jìn)氣門：提前 15176。 CA，滯后 13176。 CA)；清華大學(xué)開展了電磁 閥 驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)的研究；浙江大學(xué)對(duì)電磁 閥 驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)進(jìn)行了模型仿真研究。但與國外相比，可變氣門技術(shù)只是局限于試驗(yàn)室研究，還沒有形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、可以廣泛應(yīng)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門機(jī)構(gòu)。 BMW 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)的發(fā)展過程 目前，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)還停留在可變氣門正時(shí)的階段。這項(xiàng)技術(shù)在 10年前就已被采用，并不是什么新技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)在歐系車上稱為 “VVT”。 寶馬在很早以前就發(fā)明了可連續(xù)改變進(jìn)氣和排氣正時(shí)的雙 VANOS系統(tǒng) ?，F(xiàn)在就來談下 BWM發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)的發(fā)展過程。 第一代：第一代調(diào)節(jié)系統(tǒng)的凸輪軸只能保持在兩個(gè)相位 (工況 )上，稱為兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)裝置（圖 ） 。 第一代 VANOS的機(jī)械結(jié)構(gòu) ， 它是由調(diào)節(jié)柱塞、鏈輪輪毅和凸輪軸上的齒組成 ， 使常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 凸輪軸相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)過一個(gè)角度的調(diào)節(jié) ， 柱塞內(nèi)外表面上的齒都是斜齒 ， 而且傾斜方向相反。所以 ， 在調(diào)節(jié)柱塞行程相同的情況下 ， 凸輪軸的轉(zhuǎn)角可以更大一些。 第一代 VANOS系統(tǒng)最早用在 寶馬公司排量為 ， 對(duì)充量交換過程進(jìn)行了深入細(xì)致的試驗(yàn)研究之后 ， 確定了這兩種排量的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用 25186。曲軸轉(zhuǎn)角的調(diào)節(jié)范圍。為了保持最大功率 ， 進(jìn)氣凸輪的開啟持續(xù)時(shí)間選為 228186。曲軸轉(zhuǎn)角。 第二代：第一代兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)裝置系統(tǒng)只能將凸輪軸調(diào)節(jié)到兩個(gè)終極位置。如果要使凸輪軸穩(wěn)定地保持在中間位置上，也就是要實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，那么就要從第一代系統(tǒng)的調(diào)節(jié)柱塞的兩端對(duì)調(diào)節(jié)柱塞施加機(jī)油壓力，并利用液壓比例閥改變調(diào)節(jié)柱塞兩端的機(jī)油壓力差，連續(xù)地控制調(diào)節(jié)柱塞的位置。這就成了第二代凸輪軸調(diào)節(jié)裝置 （ 圖 ） ， 能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)性能獲得更大的改善。 第二代 VANOS系統(tǒng)早年用于寶馬公司 3系列的 、 的 直列 6缸汽油機(jī)。該機(jī)的進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸都采用了 VANOS系統(tǒng) ， 所以稱為雙 VANOS系統(tǒng) 。 雙VANOS系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu) ， 由液壓調(diào)節(jié)單元和調(diào)節(jié)傳動(dòng)部分組成。調(diào)節(jié)范圍在進(jìn)氣側(cè)為 40 186。曲軸轉(zhuǎn)角 ， 在排氣側(cè)為 20186。曲軸轉(zhuǎn)角 。 第三代： 2021 年后 出現(xiàn)的 第三代 VANOS系統(tǒng)跟第二代的最大區(qū)別 在于 調(diào)節(jié)裝置從斜齒軸改成葉片式 ， 是 由 德國 HydraulikRing公司按照擺轉(zhuǎn)式原理設(shè)計(jì)的系 統(tǒng)，稱為 VaneCAM(葉片型凸輪軸正時(shí)調(diào)節(jié)裝置 )（圖 ）， 調(diào)節(jié)范圍在進(jìn)氣側(cè)為 70 186。曲軸轉(zhuǎn)角 ， 在排氣側(cè)為 50186。曲軸轉(zhuǎn)角 。 第三代 VANOS系統(tǒng)其實(shí)是作為 完全可變氣門升程和正時(shí)的 Valvetronic機(jī)械式控制系統(tǒng) 的組成部分而出現(xiàn)的 ， Valvetronic系統(tǒng) 保持凸輪的線型不變 ， 通過改變凸輪軸與氣門之間從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 可連續(xù)調(diào)節(jié) 氣門 的最大 升程 。 利用 Valvetronic系統(tǒng) ， 可 實(shí)現(xiàn) 汽油機(jī) 無節(jié)氣 門的負(fù)荷調(diào)節(jié) ， 降低了小節(jié)氣門開度下的泵氣損失， 大幅度地提高了汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。 包括Valvetronic機(jī) 構(gòu)和雙 VANOS機(jī)構(gòu)在內(nèi)的 寶馬全可變氣門控制系統(tǒng) 最早應(yīng)用在 3系列的 N42發(fā)動(dòng)機(jī)上，并 在新一代 N系列 發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用 。 圖 第一代 Vanos 的機(jī)械結(jié)構(gòu) 圖 第二代 Vanos 的機(jī)械結(jié)構(gòu) 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 圖 采用葉片式調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第三代 Vanos 的機(jī)械結(jié)構(gòu) 本論文的研究目的和工作內(nèi)容 本論文針對(duì) 采用 現(xiàn)代轎車用汽油機(jī)最新技術(shù) 完全可變氣門 驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu) VVA