vvt發(fā)動機_VVT 可變氣門正時技術(shù)是一種怎樣的技術(shù)?原理是什么?
時機:讓引擎在正確的時間做正確的事情
因為發(fā)動機的配氣機構(gòu)是用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的進排氣效果,以保證發(fā)動機在一定工況下的效率。但是,發(fā)動機的工況是不斷變化的,定時開啟和關(guān)閉氣門必然不能滿足發(fā)動機全工況下對進氣效率的需求。
因此,可以通過硬件機構(gòu)實現(xiàn)閥門的提前和延遲變化時間,配合電控系統(tǒng)的精確控制,實現(xiàn)閥門在一定范圍內(nèi)的智能變量調(diào)節(jié)。這項技術(shù)就是我們通常所說的VVT可變氣門正時技術(shù)。如果加上電控系統(tǒng),就是電子可變氣門正時。如本田的ivtec,豐田的vvt-i等。
與不帶可變氣門正時的發(fā)動機相比,它們具有以下主要優(yōu)點:
提高燃油經(jīng)濟性
改善低速穩(wěn)定性和扭矩輸出
有助于增加力量
減少排放污染
與沒有VVT的發(fā)動機相比,燃油經(jīng)濟性提高10%-20%,功率提高5%-10%。
讓我用通俗易懂的語言分享一下它是個什么樣的技術(shù)?為什么要使用它?四沖程發(fā)動機一個完整的循環(huán)包括:吸氣、壓縮、做功、排氣。由于每個沖程都需要活塞從上止點移動到下止點完成180度,曲軸在整個循環(huán)過程中實際上旋轉(zhuǎn)了720度。
凸輪軸是發(fā)動機完成配氣的主體。凸輪軸由曲軸通過正時皮帶驅(qū)動,但進氣門和排氣門只需打開一次即可完成一個完整的行程,因此它們之間的傳動比固定為2:1。即,對于曲軸的兩轉(zhuǎn),僅需要凸輪軸的一轉(zhuǎn)。
按理說,閥門的開關(guān)不應(yīng)該嚴(yán)格按照每180度一個行程來開啟和關(guān)閉嗎?例如,在吸氣行程中,活塞開始下降時打開閥門,當(dāng)活塞到達下止點時,還沒準(zhǔn)備好向上運動,閥門就關(guān)閉;在排氣沖程中,排氣門在工作結(jié)束前的一瞬間打開,活塞向上運動,排出廢氣。理論上,這樣的配氣是不是很合適?但現(xiàn)實往往不允許,因為發(fā)動機的運轉(zhuǎn)極其復(fù)雜多變,無論是阻力、摩擦、進氣效率、溫度、壓力、廢氣循環(huán)等因素都會影響發(fā)動機的綜合性能。與配氣系統(tǒng)相比,發(fā)動機的進氣效率對其運轉(zhuǎn)起著極其重要的作用,而配氣系統(tǒng)與氣門正時有著直接的關(guān)系。
發(fā)動機理想的工作狀態(tài)是進氣充足,排氣干凈。因此,雖然固定的氣門啟閉時間很適合發(fā)動機在某種情況下的配氣要求,但固定的啟閉時間并不適合多變的發(fā)動機工況。不能滿足不同的配氣要求。一般來說,發(fā)動機的進氣量不能盡可能地滿足燃料的燃燒,廢氣也不能完全排除。所以在VVT沒出來的時候,大家通過改變凸輪結(jié)構(gòu)來延長進排氣門的開閉時間。這種方法可以保證在發(fā)動機開始吸氣之前閥門提前打開,吸氣結(jié)束后閥門延遲關(guān)閉,以獲得更高的充氣效率。排氣前閥門提前開啟,排氣后閥門延遲關(guān)閉,以提高排氣效率。這時就會出現(xiàn)一種情況:排氣門未關(guān)閉時進氣門打開,曲軸轉(zhuǎn)過進氣門打開和排氣門打開時的角度。稱為“氣門重疊角”。
VVT與氣門重疊角有什么關(guān)系?氣門重疊角的存在完全是為了滿足發(fā)動機的實際工況而設(shè)定的,因為發(fā)動機在實際工況下的進氣效率不可能達到系數(shù)1(自吸)。因此,通過這種方式,盡可能提高進排氣效率,從而使燃燒效率和排氣效率相應(yīng)提高。實際上,由凸輪引起的氣門重疊角類似于一種簡單的“固定氣門正時”效應(yīng),可以保證氣門在發(fā)動機所有工況下的“早開晚關(guān)”效果。至于如何讓它達到“可變”的效果,就是下面要說的可變正時技術(shù),因為可以說VVT的運作是基于氣門重疊角。
既然氣門重疊角是固定的,那么如果我想在不同轉(zhuǎn)速和正常工況下,最大限度地提高發(fā)動機的進氣效率,提高排氣效率,減少泵氣損失,提高EGR效率,使發(fā)動機達到不同的發(fā)動機在不同工況下的性能。影響。例如,在低速時,減小氣門重疊角,以保證燃燒效率、穩(wěn)定性和經(jīng)濟的泵送損失等;在高速時,增加氣門重疊角以提高進氣效率和動力輸出。
如何實現(xiàn)?結(jié)構(gòu)原理是如何實現(xiàn)的?如果在一定的工況下凸輪軸提前或延遲一個角度,就可以保證凸輪提前或延遲氣門頂桿上的壓力,從而提前或延遲氣門的啟閉時間。
這里使用的是VVT移相器,也就是調(diào)節(jié)曲軸轉(zhuǎn)動的執(zhí)行機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)是在一個扁平圓筒的封閉液室內(nèi)有若干個獨立的液室,每個獨立的液室被轉(zhuǎn)子葉片分成兩個小液室,分別為滯后室和提前室。轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連,相位器由電控液壓控制,接收ECU信息對滯后室和提前室的液壓油進行加壓,使液壓壓力較大的一側(cè)驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動提前或旋轉(zhuǎn)一定角度,最后通過凸輪軸實現(xiàn)可變氣門開啟時間。
比如在高速情況下,我需要提前打開進氣門。此時ECU會向電控系統(tǒng)發(fā)出提前開啟指令。電控系統(tǒng)控制液壓油擠壓相位器液腔的提前室,液壓推動風(fēng)扇葉片。旋轉(zhuǎn)帶動凸輪軸定時旋轉(zhuǎn)一個角度,此時凸輪提前接觸氣門頂桿,緩慢打開氣門開口。
總結(jié):VVT其實是一個折衷方案。雖然可以提升低速扭力和高速動力,提升燃油經(jīng)濟性,但中段輸出偏弱。但是,由于凸輪的行程是固定的,所以無法兼顧凸輪的開閉。最后的標(biāo)定是通過N次實驗來求出解。現(xiàn)在很多車企也配備了雙VVT(DVVT),既照顧到了進氣側(cè),也照顧到了排氣側(cè),讓進排氣盡可能的達到更好的效果。與VVT相比,燃油經(jīng)濟性和性能提升會更好。
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