可變配氣相位機構 本田乘用車的VTEC控制機構 VTEC機構在本田乘用車思域 里程 CR V 奧德賽 雅閣F22B1和D16Z6發動機上使用 VTEC是英文縮寫 其全稱為 VariableValve ValveLiftElectronicControl 意思是 可變氣門正時與升程電子控制 人們夢想能實現 高速區和低速區相位值能自動轉換 本田發動機率先成功地設置了這種機構 使汽車的動力性 經濟性 凈化性得到大幅度的提高 一 概述 發動機配氣相位角的大小因車而異 總的目的是 利用氣流的慣性和壓差 使進氣充分 排氣徹底 提高動力性和經濟性 可變配氣相位改變了配氣相位固定不變的狀態 在發動機運轉工況范圍內提供最佳的配氣正時 提高了充氣系數 較好地解決了高轉速與低轉速 大負荷與小負荷下動力性與經濟性的矛盾 在一定程度上改善了廢氣排放 怠速穩定性和低速平穩性 降低了怠速轉速 同一臺發動機轉速不同時 應有不同的配氣相位角 轉速越高 提前角和遲后角也應隨之加大 這是因為固定相位角 只能對一種轉速有利 滿足了低轉速的要求 就滿足不了高轉速的要求 過大的配氣相位角 將使發動機的低速性能變壞 這是因為 低速時 混合氣流動速度慢 燃燒速度也較慢 進氣提前角過大時 有可能將混合氣擠出缸外 造成回火和怠速不穩 反之 過小的配氣相位角 將使高速性能變壞 這是因為 高速時 混合氣流動速度快 燃燒速度加快 慣性能量也加大 進排氣門應加大早開晚關的角度 才能保證充分利用慣性能量 防止氣流滯留缸外 使進氣充分 排氣徹底 在配氣相位的4個角度中 進氣遲后角 在不同的轉速時 對發動機性能的好壞影響最大 試驗證明 兩種進氣遲后角的充氣效率 v 和功率 Ne 變化規律是 1 升高遲后 2 高速時 越過2300 2500r min后 晚關60 的 v和Ne 明顯優于40o的相位角 3 有一個轉折點 這就是可變配氣相位的控制點 VTEC起作用的始點 為此 四氣門配氣機構 雙功能可變相位控制機構VTEC 就應運而生 所謂 雙功能 是指有高 低速兩種凸輪 相位角不同 升程也不同 VTEC機構出現 保證了發動機在整個轉速范圍內 獲得最佳的進氣渦流和充氣效率 V 使動力性 經濟性 凈化性和怠速平穩性有明顯的提高 如本田1 6L發動機 裝用VTEC機構后 其最大功率從88kw增大到118kw 最高轉速達8000r min 二 VTEC機構的組成1 兩個排氣門由單獨的凸輪和搖臂驅動 兩個進氣門由單獨的不同升程和相位的凸輪和搖臂驅動 主次搖臂之間裝有中間搖臂 它不與任何氣門直接接觸 三者依靠專門的柱塞聯動 利用主油道油壓控制 如圖 中間凸輪升程最大 它是按發動機 雙進雙排 高轉速 大功率的工作狀態設計的 主凸輪的升程小于中間凸輪 它是按 單進雙排 低轉速工作狀態設計的 次凸輪升程最小 最高處只是稍微高于基圓 其作用是在低轉速時微開 防止噴出的燃油不能進缸 3個搖臂靠近氣門一側制有柱塞孔 孔中有靠油壓控制滑動柱塞 以便鎖止聯動 控制油壓由ECM的電磁閥控制 其線圈的電阻值為14 30 投入工作時 油壓為250kPa以上 使柱塞移動鎖止搖臂 VTEC機構投入工作時 在油壓作用下 壓力開關斷開 給ECM一個反饋信號 確認凸輪已轉換工作 如油壓低于標準值49kPa時 壓力開關閉合 5v搭鐵電壓信號即報警 6 在大負荷 低轉速工況工作時 如VTEC機構不及時投入工作 充氣效率和進氣渦流速度降低 會發生輕微爆燃 如爬坡時 三 VTEC機構的工作原理 1 低速運轉時 ECM無工作指令 油道內無控制油壓 各搖臂獨自擺動 主搖臂隨主凸輪開閉主進氣門 供給低速渦流混合氣 次凸輪推動次搖臂微開次進氣門 提供燃油 中間搖臂隨中間凸輪大幅度地空轉擺動 為了減少噪聲 中間搖臂一端設有支撐彈簧 處于 單進雙排 的工作狀態 2 高速運轉時 當信號達到規定值時 ECM指令VTEC電磁閥開啟液壓油道 油壓推動3個柱塞移動 3個搖臂栓為一體 由于中間凸輪的升程大于另外兩個凸輪 且凸輪的相位角也大 主次進氣門即大幅度地同步開閉 此時 處于 雙進雙排 工作狀態 功率明顯加大 3 汽車在靜止狀態空轉時 VTEC機構不投入工作 動態投入工作時 車速有明顯提高 4 VTEC機構技術狀態的好壞 除電控部件外 對機油品質 潤滑系統相關部件和大小瓦的配合間隙要求嚴格 0 02 0 04mm 必須使用本田機油 完成潤滑和鎖止控制 5 本田系列配氣機構 氣門間隙調整必須在冷態下進行 即缸蓋溫度低于38 時 因其配氣相位角較大 只能是逐缸調整 進氣門間隙為0 26 0 02 排氣門間隙0 30 0 02mm 氣門輕微噪聲是 本田特色 豐田車系 智能可變氣門正時系統 VVT i系統 VVT i VariableValveTimingintelligent 智能可變氣門正時系統 用來控制進氣凸輪軸在40 角范圍內 自動保持最佳的氣門正時 以適應發動機工作狀況的需要 實現了在所有速度范圍內 使配氣相位智能化的變化 保持 提前 遲后 從而 提高了發動機的扭矩和燃油經濟性及凈化性 這種結構只是改變進氣門開 關時間的早晚 配氣相位角值不變 時間平移 即早開 早關 晚開 晚關 不改變進氣門升程的大小 此為不足之處 該機構的相位角調節范圍寬 工作可靠 功率可提高10 20 油耗可降低3 5 這種結構在其他車系也廣泛使用 如新款的本田車系等 二 結構 配氣相位調節機構VVT i 由外殼 四齒轉子 鎖銷 控制油道 電磁控制閥組成 1 配氣相位調節機構VVT i 安裝在進氣凸輪軸的前端 隨正時鏈輪同步轉動 在轉動中能利用潤滑系統的油壓 自動調節凸輪軸與正時鏈輪的相對角度位置 2 調節機構的外殼與正時鏈輪固接 轉子與進氣凸輪軸固接 轉子中有一液壓鎖銷 可使其連接齒輪同步傳動 或用油壓解脫 以調節進氣門早開晚關角度的大小 3 四齒式轉子與外殼的隔墻 形成八個控制油腔 四個油腔充油 四個油腔泄油 轉子在液壓油道的轉換作用下 可正反向轉動 可使進氣凸輪軸與正時鏈輪相對轉動 自動調節進氣門早開晚關角度的大小 4 電磁控制閥受電腦ECU的控制 實現配氣相位的調節 ECU根據節氣門開度信號TPS 轉速信號SP 空氣流量信號AFS 水溫信號CTS 計算出最佳配氣正時角度而發令控制 并根據凸輪軸位置傳感器信號和曲軸位置傳感器信號 檢測實際的氣門正時 能進行反饋控制 以獲得預定的氣門正時 ECU是用不同的電流值 調節滑閥的位置 隨發動機工況的變化 有 保持 提前 遲后 等狀態 例如 提前狀態 時 控制油道使油腔1 3 5 7充油 油腔2 4 6 8泄油 轉子和進氣凸輪軸右旋轉動一定角度 進氣門即早開啟 又如 遲后狀態 時 控制油道轉換 油腔充油和泄油則按相反順序工作 三 工作原理 1 怠速工況 轉速較低 混合氣流速慢 進氣提前角應較小 使進氣重疊角減小 以防止發動機回火 為此 電磁閥的控制電流較小 磁吸力較小 使滑閥應處于 保持狀態 油道內無油壓 鎖銷處于鎖止狀態 進氣門不提前開啟 保證怠速平穩運轉 2 中等負荷工況 轉速較高 混合氣流速加快 慣性能量較大 進氣門應早開 加大重疊角 可使廢氣排出量加大 提高容積效率 滑閥應處于 提前狀態 以加大發動機的扭矩值 為此 電磁閥的電流隨之加大 滑閥在較大的磁吸力作用下 可左移到極限位置 出油孔和回油孔隨動開啟 使轉子右旋轉 進氣門開啟程度隨之加大 最大可達40 曲軸轉角 3 大負荷工況 轉速相對降低 混合氣流速變慢 應使進氣門早開程度減小 以防止發動機回火 用加大晚關程度來加大扭矩值 為此 電磁閥不通電 不產生磁吸力 滑閥在其彈簧的作用下 被推到右端極限位置 其出油道和回油道反向轉換 轉子反向左轉 進氣門早開程度減小 滑閥應處于 遲后狀態 保證了發動機扭矩的增大 4 VVT i機構工作狀態的好壞 對潤滑系統油壓的高低的依賴性較大 潤滑油質和油壓應保持正常 大眾車系可變氣門正時機構 一 概述 發動機 可變氣門正時技術 VariableValveTiming 在大眾車系廣泛使用 如 寶來 奧迪 帕薩特等 配氣相位角的大小 因車而異 總的目的是 利用氣流的慣性和壓差 使進氣充分和排氣徹底 提高動力性和經濟性 通常是以常用轉速下的配氣相位角為據 它只能對這一轉速有利 二 大眾車系的可變氣門正時機構 結構 正時鏈條 鏈輪及可變相位調節器和電磁控制閥組成 其調節原理如下 大眾車系的可變氣門正時機構的工作原理 1 驅動端 固定端 是排氣凸輪軸 在正時皮帶的驅動下順時針轉動 不可能逆轉 相對進氣凸輪軸而言為 固定端 它拉動進氣凸輪軸也順時針旋轉 驅動進氣門開閉 2 自由端 浮動端 為進氣凸輪軸 它不僅在排氣凸輪軸的鏈條拉動下順時針旋轉 也可在可變配氣正時調節器上下伸長時 轉動一個 角 拉 壓合力 3 如 A 圖 調節器弧形滑板下降 鏈條下降 拉動進氣凸輪軸順時針轉動一個 角 進氣門即早開 早關 使重疊角加大 排氣效果改善 提高容積效率 為低轉速 大扭矩工作叚 4 如 B 圖 調節器弧形滑板上升 鏈條上升 拉動進氣凸輪軸逆時針轉動一個 角 進氣門即晚開 晚關 充分利用流體慣性 提高充氣效率 為高轉速 大功率工作段 5 曲軸相位角的調節范圍為20 30 只是早開 晚關的時間變了 配氣相位角不變 時間平移 氣門升程不變 但進 排氣重疊角變了 它的大小影響廢氣排出量和回火 6 調節開始點多為1300r min 低速時 氣流慣性小 進氣門早開 早關 為大扭矩區域 適于一般行駛工況 高速時 氣流慣性大 進氣門晚開 晚關 為大功率區叚 適于高速行駛工況 7 電腦ECU根據發動機轉速信號轉速信號SP 通過電磁控制閥上的滑閥 使潤滑系統的主油道油壓 驅動調節器中的控制活塞動作 使弧形滑板分別上升或下降 進氣凸輪軸即轉動一個 角 改變了氣門的開閉時間 8 V6發動機可變氣門正時機構分左右兩排 一個正時皮帶驅動左右兩排的排氣凸輪軸 左右兩側調節器一前一后的安裝 其液壓操縱的方向相反 但原理相同 即 左側弧形滑板向上運動時 右側弧形滑板向下運動 左右兩排的進氣凸輪軸都同向轉過一個 角 三 可變相位調節器和電磁控制閥的構造和工作原理 一 構造 它是在液壓緊鏈器的基礎上 加裝了用ECU控制的電磁閥 形成了一個 配氣相位調節總成 部件 只能對進氣凸輪軸進行調整 排氣凸輪軸被曲軸正時齒帶驅動 不能調整 進氣凸輪軸通過正時鏈條被排氣凸輪軸驅動 凸輪軸調整是通過電控液壓活塞將油壓作用于鏈條張緊器來完成的 凸輪軸調整機構的工作油路與氣缸蓋上的油道相通 1 緊鏈器上下弧形滑板 利用其筒孔套裝在一起 各有其彈簧上下張開 使鏈條有一定的預緊度 發動機工作后 潤滑系主油道的油壓又通過單向閥進入筒內 推動上下滑板產生張緊力 保證鏈條機構可靠地工作 2 下弧形滑板筒上有控制活塞 在液壓作用下能上下移動 可分別對正時鏈條產生推力 能改變進氣凸輪軸相對于排氣凸輪軸的角度值 產生 提前 或 遲后 調節力 3 電磁控制閥線圈的電阻值為10 18 控制滑閥軸向移動 滑閥上有四道隔墻 使控制油道轉換 產生 提前 或 遲后 調節 滑閥的中間隔墻上有一溝槽 使滑閥微量的軸移 即產生 封閉 或 溝通 作用 4 主油道進油口處有節流球 可使控制油壓柔和的變化 回油道孔在滑閥末端隔墻內 保證B油道在不 提前 時泄油 提前 時又封閉回油道 二 工作原理 1 當發動機轉速低于1300r min時 電磁控制閥不通電 滑閥使A油道與主油道相通 控制油壓即作用在控制活塞的下方 推動控制活塞向上運動 使上部鏈條變長 進氣凸輪軸即反向轉動一定角度 進氣門早開角度變小 進 排氣門的重疊角變小 防止發動機回火 低速運轉平穩 2 當發動機轉速高于1300r min時 電磁控制閥通電 磁吸力使滑閥右移 溝通B油道和主油道 控制油壓即作用在控制活塞的上方 推動控制活塞向下運動 使下部鏈條變長 進氣凸輪軸即正向轉動一定角度 進氣門早開角度變大 進 排氣門的重疊角變大 廢氣排出率加大 提高了容積效率和扭矩值 3 當發動機轉速高于3600r min時 電磁控制閥又斷電 調節工作結束 進氣門又回到不提前的位置 晚開和晚關角度加大 可利用氣體的慣性能量 提高功率值 電子控制的氣門機構 E Valve 傳統的控制進氣管上的節氣門開度進氣方式 因節氣門的阻礙 進氣能量損失大 充氣效率低 為此 寶馬公司和日產公司研發了電控氣門機構 E Valve 實現了強勁 高壓 高頻 量化控制 100v 它是配氣機構的重大革命 一 電控氣門機構的優點 1 它直接改變氣門的升程和開閉時間 可以控制吸入的進氣量 進氣損失小 能節省燃油10 以上 使加速反應快 2 去消了節氣門 正時齒輪 凸輪軸 正時皮帶等機構 簡化了機體結構和重量 降低了故障率 3 用電腦單獨控制各氣缸的氣門開閉 可以實現發動機排量的變化 如汽車阻力小時或市內行車 可關閉部分氣缸 進一步節油 4 起動時可保留一個氣缸氣門正常開閉 其他氣缸的氣門同時開啟 為非真空壓力狀態 使單氣缸快速運轉 快速著火運轉 二 工作原理 它是利用電腦ECU 根據各種傳感器信號 用