發(fā)動機可變配氣相位技術(shù)探析論文(編輯修改稿)
2025-02-14 14:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 正時系統(tǒng)（VVT—i）”是豐田公司推出的可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時但不能調(diào)節(jié)氣門升程的可變氣門控制系統(tǒng)。當發(fā)動機由低速向高速轉(zhuǎn)換時，電子計算機就能自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅(qū)動齒輪內(nèi)的葉片，這樣，在壓力的作用下，固定的凸輪軸上的葉片就相對于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸在40176。的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時的目的。德國大眾的張緊器式可變配氣機構(gòu)，通過將原液壓張緊器改進設(shè)計為可變位置張緊器及電控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對進氣門關(guān)閉角的提前和滯后控制。寶馬公司的全可變氣門控制系統(tǒng)由電腦決定其動作，通過控制活塞兩側(cè)的機油壓力，就可以移動斜齒輪，斜齒輪的直線移動可以帶動凸輪軸發(fā)生一定的旋轉(zhuǎn)角度，經(jīng)由可移動活塞位置的改變，控制凸輪軸正是提前或延遲。（三）、可變氣門正時技術(shù)的發(fā)展趨勢目前大多數(shù)發(fā)動機使用機械式氣門系，這種驅(qū)動形式的有效性、可靠性強，但是缺點也很明顯：不能改變氣門正時、延續(xù)時間和進氣門升程。隨著汽油直噴式發(fā)動機、混合動力發(fā)動機的不斷推出以及排放法規(guī)的強化等，為了解決上述問題，可變配氣機構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。伴隨著發(fā)動機的高性能化，可變配氣機構(gòu)作為一個重要的手段正變得越來越必要和不可缺少。為了實現(xiàn)配氣機構(gòu)的最大可能的多自由度的可變，利用電磁閥進行驅(qū)動的開發(fā)也在進行中，這種系統(tǒng)能對氣門開啟角實現(xiàn)各種角度的可變，將來也可能實現(xiàn)批量生產(chǎn)，但從成本方面來說，可能還不能完全取代現(xiàn)行的可變配氣機構(gòu)。無凸輪驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)可分為電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)、電液驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)、電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)以及其他驅(qū)動方式的可變配氣相位機構(gòu)。電磁驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)是利用電磁鐵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動氣門；電液驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)是利用一種壓縮性較小流體的彈性特征對氣門的開啟和關(guān)閉起加速和減速的作用，對內(nèi)燃機氣門正時、氣門升程和氣門運動速度提供了連續(xù)的可變控制；電氣驅(qū)動可變配氣相位機構(gòu)與前者的工作原理相似，只不過所用的介質(zhì)是空氣。在未來的發(fā)動機開發(fā)過程中，無凸輪軸可變氣門正時技術(shù)將成為研究與應(yīng)用的主流，它將集成在ECU中，高效可靠地發(fā)揮提高發(fā)動機輸出功率和扭矩、降低排放和燃油消耗的雙重作用。二、國內(nèi)外可變氣門配氣機構(gòu)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（一）、可變配氣機構(gòu)分類根據(jù)內(nèi)燃機理論上對配氣機構(gòu)的要求，目前成為主流的可變配氣機構(gòu)按功能上可分為兩大類：①可變氣門正時(Variable Valve Timing,VVT),即氣門開啟與關(guān)閉時刻可變。（）其原理是低速時,提前關(guān)閉進氣門減少進氣回流。高速時,推遲關(guān)閉進氣門,充分利用氣流的慣性過后充氣,，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。（）其原理是在小負荷時,利用較小的氣門升程,控制進入缸內(nèi)的混合氣的量,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,進而可以改善燃燒過程。這種機構(gòu)1992年首次在本田的VTEC發(fā)動機上實現(xiàn)。另外，在這兩大類的基礎(chǔ)上，將①和②同時應(yīng)用于汽油機在一些高檔車上應(yīng)用逐漸多起來。（二）、可變氣門技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與燃油控制技術(shù)相比，配氣機構(gòu)控制技術(shù)早期的研究進展比較緩慢，主要成果是在1985年以后取得的。20世紀90年代，國外對可變氣門技術(shù)的研究成為熱點，開發(fā)出了一系列基于凸輪軸的可變氣門機構(gòu)，并且應(yīng)用于車用發(fā)動機，其中可變凸輪軸相位機構(gòu)應(yīng)用最廣。2O世紀9O年代中后期，開始研究無凸輪氣門機構(gòu)。其中，F(xiàn)EV、Aura、BMW、Ford 等分別展開了電磁閥驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究；Ford、Lotus、Bosch 等分別展開了電液驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究。但是目前無凸輪的氣門機構(gòu)還處于研究階段，未見到其大量應(yīng)用于車用發(fā)動機的研究報道。 我國從20世紀90年代逐步開始進行可變氣門技術(shù)的研究。在90年代中期開發(fā)出了一種用諧波傳動實現(xiàn)可變凸輪相位的機構(gòu)，可實現(xiàn)小級差的多級調(diào)相。2000年后，吉林大學、上海交通大學與長春汽車研究所等設(shè)計了一種液壓張緊器式可變配氣相位機構(gòu)，可將氣門正時在小范圍內(nèi)變化(進氣門：提前15176。CA，滯后13176。CA)；清華大學開展了電磁閥驅(qū)動式氣門機構(gòu)的研究；浙江大學對電磁閥驅(qū)動式氣門機構(gòu)進行了模型仿真研究。但與國外相比，可變氣門技術(shù)只是局限于試驗室研究，還沒有形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)、可以廣應(yīng)用于車用發(fā)動機的可變氣門構(gòu).三、可變配氣相位技術(shù)研究意義能源與環(huán)境問題是目前汽車工業(yè)所面臨的兩個問題。現(xiàn)代高科技的發(fā)展已將汽車發(fā)動機的節(jié)能、減排、低排放作為“節(jié)能高效環(huán)?！币惑w化課題進行綜合研究和技術(shù)開發(fā)。為了同時提高汽油機的燃油經(jīng)濟性和動力性,滿足越來越嚴格的排放法規(guī)要求,世界各大公司竟相采用新技術(shù)裝備其生產(chǎn)的轎車。另一方面，隨著生活水平的提高和產(chǎn)品的升級以及技術(shù)的發(fā)展，人們對汽車的動力性、舒適性的要求卻在不斷的提高。要求在
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