可變氣門正時(shí)技術(shù)詳解

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1、可變氣門正時(shí)技術(shù)詳解管理提醒:本帖被rong從變速箱專區(qū)移動(dòng)到本區(qū)(2010-04-04)　近幾十年來，基于提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和降低排污的要求，許多國家和發(fā)動(dòng)機(jī)廠商、科研機(jī)構(gòu)投入了大量的人力、物力進(jìn)行新技術(shù)的研究與開發(fā)。目前，這些新技術(shù)和新方法，有的已在內(nèi)燃機(jī)上得到應(yīng)用，有些正處于發(fā)展和完善階段，有可能成為未來內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向?！　“l(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門正時(shí)技術(shù)(VVT,VariableValveTiming)是近些年來被逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代轎車上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變氣門正時(shí)技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量，使

2、充量系數(shù)增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率可以得到進(jìn)一步的提高。2、可變氣門正時(shí)理論　　合理選擇配氣正時(shí)，保證最好的充氣效率hv，是改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能極為重要的技術(shù)問題。分析內(nèi)燃機(jī)的工作原理，不難得出這樣的結(jié)論：在進(jìn)、排氣門開閉的四個(gè)時(shí)期中，進(jìn)氣門遲閉角的改變對(duì)充氣效率hv影響最大。進(jìn)氣門遲閉角改變對(duì)充氣效率hv和發(fā)動(dòng)機(jī)功率的影響關(guān)系可以通過圖1進(jìn)一步給以說明?！　D1中每條充氣效率hv曲線體現(xiàn)了在一定的配氣正時(shí)下，充氣效率hv隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。如遲閉角為40°時(shí)，充氣效率hv是在約1800r/min的轉(zhuǎn)速下達(dá)到最高值，說明

3、在這個(gè)轉(zhuǎn)速下工作能最好地利用氣流的慣性充氣。當(dāng)轉(zhuǎn)速高于此轉(zhuǎn)速時(shí)，氣流慣性增加，就使一部分本來可以利用氣流慣性進(jìn)入汽缸的氣體被關(guān)在汽缸之外，加之轉(zhuǎn)速上升，流動(dòng)阻力增加，所以使充氣效率hv下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于此轉(zhuǎn)速時(shí)，氣流慣性減小，壓縮行程初始時(shí)就可能使一部分新鮮氣體被推回進(jìn)氣管，充氣效率hv也下降?！　D中不同充氣效率hv曲線之間，體現(xiàn)了在不同的配氣正時(shí)下，充氣效率hv隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。不同的進(jìn)氣遲閉角與充氣效率hv曲線最大值相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速不同，一般遲閉角增大，與充氣效率hv曲線最大值相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速也增加。遲閉角為40°與遲

4、閉角為60°的充氣效率hv曲線相比，曲線最大值相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速分別為1800r/min和2200r/min。由于轉(zhuǎn)速增加，氣流速度加大，大的遲閉角可充分利用高速的氣流慣性來增加充氣?！　「淖冞M(jìn)氣遲閉角可以改變充氣效率hv曲線隨轉(zhuǎn)速變化的趨向，以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩曲線，滿足不同的使用要求。不過，更確切地說，加大進(jìn)氣門遲閉角，高轉(zhuǎn)速時(shí)充氣效率hv增加有利于最大功率的提高，但對(duì)低速和中速性能則不利。減小進(jìn)氣遲閉角，能防止氣體被推回進(jìn)氣管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。因此，理想的氣門正時(shí)應(yīng)當(dāng)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作情況及時(shí)做

5、出調(diào)整，應(yīng)具有一定程度的靈活性。顯然，對(duì)于傳統(tǒng)的凸輪挺桿氣門機(jī)構(gòu)來說，由于在工作中無法做出相應(yīng)的調(diào)整，也就難于達(dá)到上述要求，因而限制了發(fā)動(dòng)機(jī)性能的進(jìn)一步提高。3、在PassatB5轎車上的應(yīng)用3.1可變氣門正時(shí)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)　　PassatB5轎車最新選用2.8升V6發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)可變氣門正時(shí)進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)。從俯視觀察，其傳動(dòng)方式以及進(jìn)排氣凸輪軸分布如圖2所示，排氣凸輪軸安裝在外側(cè)，進(jìn)氣凸輪軸安裝在內(nèi)側(cè)。曲軸通過齒形皮帶首先驅(qū)動(dòng)排氣凸輪軸，排氣凸輪軸通過鏈條驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣凸輪軸。3.2可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器　　如圖3所

6、示，（a）圖為發(fā)動(dòng)機(jī)在高速狀態(tài)下，為了充分利用氣體進(jìn)入汽缸的流動(dòng)慣性，提高最大功率，進(jìn)氣門遲閉角增大后的位置（轎車發(fā)動(dòng)機(jī)通常工作在高速狀態(tài)下，所以這一位置為一般工作位置）。（b）圖為發(fā)動(dòng)機(jī)　　在低速狀態(tài)下，為了提高最大扭矩，進(jìn)氣門遲閉角減少的位置。進(jìn)氣凸輪軸由排氣凸輪軸通過鏈條驅(qū)動(dòng)，兩軸之間設(shè)置一個(gè)可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器，在內(nèi)部液壓缸的作用下，調(diào)節(jié)器可以上升和下降?！　‘?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降時(shí)，可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器下降，上部鏈條被放松，下部鏈條作用著排氣凸輪旋轉(zhuǎn)拉力和調(diào)節(jié)器向下的推力。由于排氣凸輪軸在曲軸正時(shí)皮帶的作用下不

7、可能逆時(shí)針反旋，所以進(jìn)氣凸輪軸受到兩個(gè)力的共同作用：一是在排氣凸輪軸正常旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下鏈條的拉力；二是調(diào)節(jié)器推動(dòng)鏈條，傳遞給排氣凸輪的拉力。進(jìn)氣凸輪軸順時(shí)針額外轉(zhuǎn)過θ角，加快了進(jìn)氣門的關(guān)閉，亦即進(jìn)氣門遲閉角減少θ度?！　‘?dāng)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，調(diào)節(jié)器上升，下部鏈條被放松。排氣凸輪軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，首先要拉緊下部鏈條成為緊邊，進(jìn)氣凸輪軸才能被排氣凸輪軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。就在下部鏈條由松變緊的過程中，排氣凸輪軸已轉(zhuǎn)過θ角，進(jìn)氣凸輪才開始動(dòng)作，進(jìn)氣門關(guān)閉變慢了，亦即進(jìn)氣門遲閉角增大θ度。3.3兩種工作狀態(tài)　　從圖2和圖3不難看出，該發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)

8、和右側(cè)的可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器操作方向始終要求相反。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的左側(cè)可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，右側(cè)可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器向上運(yùn)動(dòng)，左側(cè)鏈條緊邊在下邊，右側(cè)鏈條緊邊在上邊。調(diào)節(jié)器向下移動(dòng)時(shí)，緊邊鏈條都是由短變長?！　‘?dāng)PassatB5轎車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于1000r/min時(shí)，要求進(jìn)氣門關(guān)閉得較早，如圖4(a)所示。左列缸對(duì)應(yīng)的可變氣門正時(shí)調(diào)節(jié)器向下運(yùn)動(dòng)，上部鏈條由長變短，下部鏈條由短變長。右列缸