【正文】 制機(jī)構(gòu) VANOS 的工作原理 VANOS在德文中的意思是“可變凸輪軸控制” ， 寶馬公司早期的 VANOS機(jī)構(gòu)采用的是螺旋齒套式凸輪軸相位調(diào)節(jié)裝置 ， 現(xiàn)在則采用是按照擺轉(zhuǎn)式原理設(shè)計(jì)的葉片式凸輪軸相位無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置 ， 如圖 。轉(zhuǎn)子通過(guò)螺栓與凸輪軸固定在一起 ， 殼體通過(guò)鏈條與曲軸相連。停機(jī)時(shí) ， 定 位銷以無(wú)壓力的方式嵌入凹口鎖止槽中 ， 保 證每次啟動(dòng)時(shí)凸輪軸隨殼體一起轉(zhuǎn)動(dòng) ，以便凸輪軸有確定的初始相位。調(diào)節(jié)相位時(shí) ， 潤(rùn)滑油首先進(jìn)入凹口槽中 ， 將定位銷壓回殼體并釋放轉(zhuǎn)子。機(jī)油腔內(nèi)充斥著由發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)提供壓力的機(jī)油 ， 轉(zhuǎn)子上的葉片將機(jī)油腔分為氣門正時(shí)提前室和滯后室。通過(guò)改變凸輪軸機(jī)油控制閥閥芯位置 ， 控制供油和瀉油的方向 ，便可以改變轉(zhuǎn)子葉片兩個(gè)側(cè)面上的機(jī)油壓力 ， 使凸輪軸相對(duì)于曲軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng) ， 則可在一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)連續(xù)地調(diào)節(jié)凸輪軸的相位。凸輪軸機(jī)油控制閥是一個(gè)三位四通電磁閥 ， 所謂三位 ， 就是閥芯有三個(gè)位置 (如圖 示 ) :左右兩個(gè)位置分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)相反的機(jī)油流動(dòng)方向 ，通過(guò)油道與調(diào)節(jié)裝置的轉(zhuǎn)子葉片兩側(cè)相連 。當(dāng)閥芯在中間位置時(shí) ， 機(jī)油油路被封閉 ， 則氣門正時(shí)處于保持的位置。 圖 VANOS控制器結(jié)構(gòu) [11] 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 圖 [11] DOUBLE VANOS是雙可變凸輪軸控制機(jī)構(gòu) ， 一個(gè) VANOS控制器可以在相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角 0 ～70176。 CA范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪軸的相位 。另一個(gè) VANOS控制器則可以在相對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角 0～50 176。 CA范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)排氣凸輪軸的相位。 VANOS進(jìn)氣凸輪調(diào)整裝置是可變電子氣門系統(tǒng) 的一個(gè)重要機(jī)構(gòu) ， VANOS機(jī)構(gòu)決定著進(jìn)氣門的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間 ， 并和可調(diào)氣門升程機(jī)構(gòu)一起控制進(jìn)氣量。另一方面 ， VANOS控制器還可以通過(guò)控制排氣門的相位 ， 從而對(duì)汽車的廢氣排放和扭矩施加重要的影響。譬如 ， 在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速的時(shí)候 ， 較早地關(guān)閉排氣門意味著較多的剩余氣體殘留在氣缸中 ， 這些剩余氣體和新吸入的可燃混合氣完全混合 ， 增加了缸內(nèi)氣體充量的比熱容 ， 降低了缸內(nèi)最高燃?xì)鉁囟龋?從而產(chǎn)生很低的 NOx廢氣排放。如果駕駛者從低速開(kāi)始加速且需要最大的扭矩 ， VANOS控制器就會(huì)延遲排氣門的關(guān)閉時(shí)間 ， 剩余廢氣就會(huì)完全排出 ，由于發(fā)動(dòng) 機(jī)吸入的是新鮮的油氣混合物 ， 從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。葉片式凸輪軸相位無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)裝置是目前國(guó)內(nèi)外 車用發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛的可變氣門機(jī)構(gòu) ， 例如 Toyota的 VVT i， Honda的 i VTEC， Ford的 VCT， Delphi的 VCP等 ， 只是葉片的結(jié)構(gòu)與數(shù)量發(fā)生改變。 全可變氣門機(jī)構(gòu)電子控制系統(tǒng) .發(fā)動(dòng)機(jī)電子數(shù)字管理系統(tǒng) DME， 根據(jù)加速踏板位置傳感器和曲軸位置傳感器的輸入信號(hào) ，首先計(jì)算出進(jìn)、排氣門的基本正時(shí)量和進(jìn)氣門的升程量 。然后根據(jù)冷卻液溫度、空氣流量以及進(jìn)氣溫度等信號(hào) ， 對(duì)基本量進(jìn)行修正 。最后 再按凸輪軸位置傳感器和偏心軸位置傳感器的信號(hào)進(jìn)行反饋修正 ， 確定最佳的正時(shí)量 和升程量。由 D VANOS機(jī)構(gòu)執(zhí)行進(jìn)、排氣門正時(shí)的調(diào)節(jié) ，而 Valvetronic機(jī)構(gòu)完成進(jìn)氣門升程的調(diào)節(jié)。值得注意的是 ， Valvetronic機(jī)構(gòu)在改變進(jìn)氣門升程的同時(shí) ， 也改變了進(jìn)氣門的正時(shí)和持續(xù)期 ， 必須由 VANOS機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)凸輪軸的相位。因此 ， 氣門的全可變是由 Valvetronic調(diào)節(jié)進(jìn)氣門升程和 D VANOS調(diào)節(jié)凸輪軸相位相互配合的結(jié)果。怠速時(shí) ， 進(jìn)氣門的升程極小 ， 正時(shí)的改變減少氣門的重疊角 ， 降低缸內(nèi)殘余廢氣量 ， 使燃燒更加穩(wěn)定 ， 轉(zhuǎn)速更低 ， 從而減少 HC的排放 ， 燃油經(jīng)濟(jì)性改善達(dá)到 30%。中等負(fù)荷和中等轉(zhuǎn)速常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 時(shí) ， 增大氣門的重疊角 ， 可提高內(nèi)部排氣再循環(huán)的 EGR 率 ， 從而減少 NOx 的排放。全負(fù)荷工況時(shí) ， 氣門升程達(dá)到最大 ， 在低速全負(fù)荷時(shí) ， 提前關(guān)閉進(jìn)氣門 ， 將會(huì)減少了節(jié)流損失 ， 提高了燃油經(jīng)濟(jì)性 。 本章小結(jié) a. 可變氣門技術(shù)有多種實(shí)現(xiàn)途徑，各種途徑均可不同程度地改變氣門的運(yùn)行參數(shù)，從而不同程度地改善汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，降低排放。 b. 國(guó)外已有一系列比較實(shí)用的可變氣門機(jī)構(gòu)，目前應(yīng)用最廣泛的是葉片式可變凸輪相位機(jī)構(gòu)。與基于 凸輪軸的可變氣門機(jī)構(gòu)相比，無(wú)凸輪軸的可變氣門機(jī)構(gòu)能更加靈活地控制每個(gè)氣門的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，控制的自由度較大，是理想的控制途徑，但其控制較復(fù)雜，目前還處于研究階段，也是國(guó)外在可變氣門技術(shù)領(lǐng)域研究的一種趨勢(shì)。 c. 與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的可變氣門技術(shù)還不夠成熟且應(yīng)用也不廣泛，因此有必要加強(qiáng)開(kāi)展這方面的研究工作。首先，開(kāi)發(fā)能在車用發(fā)動(dòng)機(jī)上簡(jiǎn)單實(shí)用的可變氣門機(jī)構(gòu) (如葉片式可變凸輪軸相位機(jī)構(gòu) )，完善控制技術(shù)，優(yōu)化控制策略，縮小與國(guó)外先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的差距；然后，進(jìn)一步提高氣門控制的自由度和靈活性，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)全工況的最優(yōu) 控制。 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 參考文獻(xiàn) 【 1】王立彪 . 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)的研究進(jìn)展〔 J〕 . 汽車技術(shù) ， 2021. 【 2】陳家瑞 . 汽車構(gòu)造〔 M〕 . 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ， 2021. 【 3】劉崢 ， 王建昕 . 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理教程〔 M〕 . 北京 :清華大學(xué)出版社 ， 2021. 【 4】龔金科 . 汽車排放污染及控制〔 M〕 . 北京 :人民交通出版社 ， 2021 【 5】蘇巖，李理光等 .國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)可變配氣相位研究進(jìn)展一機(jī)構(gòu)篇 .汽車技術(shù)， 1999 【 6】柯亞仕，蔣德明 .可變氣門定時(shí)研究的回顧與展望 .車用發(fā)動(dòng)機(jī)， 1996(1) 【 7】邵顯龍 .可變 配氣機(jī)構(gòu)的種類、構(gòu)造和未來(lái)動(dòng)向 .汽車研究與開(kāi)發(fā)， 2021(4) 【 8】蔣德明編著 .汽車內(nèi)燃機(jī)原理 .北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 【 9】 BMW 售后服務(wù) 售后服務(wù)培訓(xùn)手冊(cè) 【 10】 寶馬全可變電子氣門控制系統(tǒng)探討， 楊振東 ， 劉 瓊 ， 胡 可 【 11】 融入了最新技術(shù)的寶馬新型直列式六缸汽油機(jī)，同濟(jì)大學(xué)，錢人一 【 12】寶馬新型雙渦輪增壓直列六缸汽油機(jī)，錢人一 【 13】寶馬 N54發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù) 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 致謝 值此論文完成之際，謹(jǐn)向汽修教研室的所有老師致以誠(chéng)致的感謝，感謝他們?cè)谖覍懻撐牡臅r(shí)候，給予我的支持和幫助，他們博學(xué)的知 識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、和一絲不茍的工作作風(fēng)將讓我受益匪淺，感謝他們?cè)谖艺n題進(jìn)展過(guò)程中給予我的很多幫助。 借此機(jī)會(huì)，也忠心感謝在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)閱指導(dǎo)的老師。