有關(guān)汽車發(fā)動機(jī)可變技術(shù)的綜述(編輯修改稿)
2024-08-26 06:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 都可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門正時在一定范圍內(nèi)的無級可調(diào)，而一部分發(fā)動機(jī)在排氣門也配備了VVT系統(tǒng)，從而在進(jìn)、排氣門都實(shí)現(xiàn)了氣門正時無級可調(diào)（也就是DVVT，雙VVT技術(shù)），進(jìn)一步優(yōu)化了燃燒效率。傳統(tǒng)的VVT技術(shù)通過合理的分配氣門開啟的時間確實(shí)可以有效提高發(fā)動機(jī)的效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，但是這項(xiàng)技術(shù)也有局限性和自身的瓶頸。不過在此基礎(chǔ)上，通過引入可變氣門升程技術(shù)可以彌補(bǔ)VVT的缺憾，從而使發(fā)動機(jī)的呼吸更為順暢、自然。我們都知道，發(fā)動機(jī)實(shí)質(zhì)的動力表現(xiàn)是取決于單位時間內(nèi)氣缸的進(jìn)氣量。前面說過，氣門正時代表了氣門開啟的時間，而氣門升程則代表了氣門開啟的大小。從原理上看，可變氣門正時技術(shù)也是通過改變進(jìn)氣量來改善動力表現(xiàn)的，但是氣門正時只能提前或者推遲氣門開啟的時間，并不能有效改善氣缸內(nèi)單位時間的進(jìn)氣量，因此對于發(fā)動機(jī)動力性的幫助是有限的。如果氣門升程大小也可以針對發(fā)動機(jī)不同的工況和轉(zhuǎn)速實(shí)時調(diào)節(jié)的話，那么就能提升發(fā)動機(jī)在各種情況下的動力性能。7. VVEL英菲尼迪的VVEL系統(tǒng)的工作原理與BMW的Valvetronic類似，但在結(jié)構(gòu)上稍有不同。VVEL系統(tǒng)使用一套螺套和螺桿的組合實(shí)現(xiàn)了氣門升程的連續(xù)可調(diào)。在系統(tǒng)工作時，電機(jī)通過ECU信號控制螺桿和螺套的相對位置，螺套則帶動搖臂、控制桿等部件，最終改變氣門升程的大小。搖臂通過偏心輪套在控制桿上，而控制桿可以在電機(jī)的帶動下旋轉(zhuǎn)一定角度。當(dāng)發(fā)動機(jī)在高轉(zhuǎn)速或者大負(fù)荷時，電機(jī)帶動螺桿轉(zhuǎn)動，套在螺桿上的螺套也會產(chǎn)生相應(yīng)的橫向移動，與螺套聯(lián)動的機(jī)構(gòu)使得控制桿逆時針或順時針發(fā)生旋轉(zhuǎn)。由于搖臂套在控制桿的偏心輪上，因此搖臂的旋轉(zhuǎn)中心也會隨之上升或下降，從而達(dá)到改變氣門升程的目的。雖然整個機(jī)構(gòu)看起來比較復(fù)雜，摩擦副也相對較多，但由于系統(tǒng)中的搖臂，控制桿和螺套等都是剛性連接，沒有彈簧類的回位機(jī)構(gòu)，使得VVEL系統(tǒng)即使在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速情況下也無需考慮慣性的問題。英菲尼迪的這項(xiàng)技術(shù)的原理與BMW的Valvetronic可謂大同小異，也是實(shí)現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)的動力輸出做出更為綿密細(xì)致的調(diào)節(jié)，不過這項(xiàng)技術(shù)還只是應(yīng)用在日產(chǎn)旗下的高端車型上。 8. AVS奧迪的AVS可變氣門升程系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念上與本田的iVTEC有著異曲同工之妙，只是在實(shí)施手段上略有不同。這套系統(tǒng)為每個進(jìn)氣門設(shè)計(jì)了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進(jìn)氣門的升程。發(fā)動機(jī)在高負(fù)載的情況下，AVS系統(tǒng)將螺旋溝槽套筒向右推動，使角度較大的凸輪得以推動氣門。在此情況下，氣門升程可達(dá)到11毫米，以提供燃燒室最佳的進(jìn)氣流量和進(jìn)氣流速，實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)勁的動力輸出。當(dāng)發(fā)動機(jī)在低負(fù)載的情況下，為了追求發(fā)動機(jī)的節(jié)油性能，此時AVS系統(tǒng)則將凸輪推至左側(cè)，以較小的凸輪推動氣門。這套系統(tǒng)中還有一個設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需要注意，那就是兩個進(jìn)氣門無論是在普通凸輪還是高角度凸輪下的相位和升程是有差別的，也就是說兩個進(jìn)氣門開啟和關(guān)閉的時間以及升程并不相同。這種不對稱的進(jìn)氣設(shè)計(jì)是為了讓空氣在流經(jīng)兩個進(jìn)氣門后，同時配合特殊造型的燃燒室和活塞頭，可以令混合氣在氣缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和紊流，進(jìn)一步優(yōu)化混合氣的狀態(tài)。奧迪AVS可變氣門升程系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)700至4000轉(zhuǎn)之間工作，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于中間轉(zhuǎn)速區(qū)域進(jìn)行定速巡航時，AVS系統(tǒng)可以為車輛提供很好的節(jié)油效果。奧迪這套系統(tǒng)的氣門升程依然是兩段式的，沒有做到氣門升程的無級調(diào)節(jié)，所以對進(jìn)氣流量的控制還不夠精確。然而一個巧妙之處在于對同一氣缸內(nèi)兩個進(jìn)氣門采用不同步的開啟和關(guān)閉時間，從而實(shí)現(xiàn)油、氣的充分混合。9. Multiair菲亞特的Multiair電控液壓進(jìn)氣系統(tǒng)相比寶馬的Valvetronic和英菲尼迪的VVEL的結(jié)構(gòu)來說比較復(fù)雜，而且復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)也會在一定程度上增加制造成本。然而菲亞特的Multiair電控液壓進(jìn)氣系統(tǒng)卻采用了一種相對獨(dú)特的手段實(shí)現(xiàn)了氣門升程的無級調(diào)節(jié)，在技術(shù)上可謂另辟蹊徑。Multiair最大的特點(diǎn)就是開創(chuàng)性的使用了電控液壓控制系統(tǒng)來驅(qū)動氣門的正時和升程，雖然發(fā)動機(jī)為每缸4氣門的結(jié)構(gòu)，但是卻取消了進(jìn)氣門一側(cè)凸輪軸，排氣門側(cè)的凸輪軸通過液壓機(jī)構(gòu)來驅(qū)動進(jìn)氣門。 Multiair系統(tǒng)的工作原理要直接得多，而且結(jié)構(gòu)相對簡單。進(jìn)氣門上方設(shè)計(jì)有活塞和液壓腔，液壓腔一端與電磁閥相連，電磁閥則通過ECU信號，根據(jù)工況的不同適時調(diào)節(jié)流向液壓腔內(nèi)的油量。由凸輪軸驅(qū)動的活塞通過推動液壓腔內(nèi)的油液，控制氣門的開啟。系統(tǒng)只需要控制液壓腔內(nèi)的油量的多少即可以完成對氣門升程的無級可調(diào)。簡單的結(jié)構(gòu)不僅可以減小整個配氣機(jī)構(gòu)的慣性，而且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，能量的損失也更小，而且電控加液壓的配合方式還讓Multiair系統(tǒng)擁有極快的響應(yīng)速度，因此可以實(shí)現(xiàn)在一個沖程內(nèi)多次開啟氣門的模式，使得在怠速和低負(fù)荷工況下?lián)碛懈叩娜紵?。然而Multiair最大的優(yōu)勢在于成本，由于配氣機(jī)構(gòu)相對簡單，整套Multiair系統(tǒng)也不需要太高的成本，因此這項(xiàng)技術(shù)可以更好的向中低端車型覆蓋。這項(xiàng)技術(shù)的設(shè)計(jì)可謂大膽和創(chuàng)意十足，取消了傳統(tǒng)的凸輪軸機(jī)械傳動方式，通過液壓系統(tǒng)來完成對氣門升程的調(diào)節(jié)，但是這也對電控液壓機(jī)構(gòu)的可靠性提出了更高的要求。五、可變氣缸可變氣缸技術(shù)一般適用于多氣缸大排量車型，如VVV12發(fā)動機(jī)，因?yàn)槿粘Ｐ旭?，大多?shù)情況下并不需要大功率的輸出，所以大排量多汽缸就顯得有點(diǎn)浪費(fèi)，于是可變汽缸技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它可以在不需要大功率的輸出時，控制關(guān)閉一部分汽缸，以減少燃油的消耗。1. VCM VCM的全稱為Variable Cylinder Management，是本田公司研發(fā)的一種可變汽缸管理技術(shù)，它可通過關(guān)閉個別氣缸的方法， V6引擎可在6缸之間變化，從而大大節(jié)省燃油。車輛起步、加速或爬坡等任何需要大功率輸出的情況下，該發(fā)動機(jī)將會把全部6個氣缸投入工作。在中速巡航和低發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況下，系統(tǒng)僅將運(yùn)轉(zhuǎn)一個氣缸組，即三個氣缸。在中等加速、高速巡航和緩坡行駛時，發(fā)動機(jī)將會用4個氣缸來運(yùn)轉(zhuǎn)。借助三種工作模式，VCM系統(tǒng)能夠細(xì)致地確定發(fā)動機(jī)的工作排量，使其隨時與行車要求保持一致。由于系統(tǒng)會自動關(guān)閉非工作缸的進(jìn)氣門和排氣門，所以可避免與進(jìn)、排氣相關(guān)的吸排損失，并進(jìn)一步
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