可变气门升程技术的原理及应用.pptx

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011-9-26,#,单击此处编辑母版标题样式,目录,可变配气机构,VVT,的结构及控制机理,VVT,的实验分析,I,、可变配气机构,一、配气机构简介,1,、功用,按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时,开闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量,(,汽油机为可燃混合气,),得以及,时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。,2,、充量系数,表示充满气缸的程度,(0.8-0.9,，增压可能,1),新鲜充量燃烧放出热值功率转矩动力性,3,、可变配气机构 发动机工况 提前或滞后开闭进排气门,合适的气门正时充气效率 动力性和经济性,低速转矩，改善废气排放,怠速稳定性和低速平稳性,因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。,I,、可变配气机构,4,、可变配气机构分类,可变气门升程,VVL(Variable Valve Lift)VVA,可变进气系统,VIS(Variable Valve System),传统凸轮轴,可变机构,可变气门正时,VVT(Variable Valve Timing),无凸轮机构,包括电磁式、电气式及电液式全可变气门机构,典型机构：,VTEC,机构、,VVT-i,、,张紧轮式,VVT,、叶片式,VVT,、可变升程机构,VVA,技术的发展趋势与分类、如图,1,传统机械式,由图,凸轮轴无凸轮轴,非连续可变连续可变,这里主要介绍叶片式,VVT,II,、,VVT,的结构及控制机理,配气相位,气门正时（配气相位）是以曲轴转角表示的进,/,排气门开启时刻和气门开启延续时间，通常以配气相位环形图,2,表示。,由,图,3,：通过,VVT,系统的调节，使发动机性能在全部工况范围内都达到最优，改善发动机油耗及排放。,图,2,配气相位图,图,3,发动机速度特性,表,1,II,、,VVT,的结构及控制机理,VVT,系统分类及特点：,一般,VVT,系统：,IVVT,、,EVVT,、,DVVT,，随设计要求而定。,VVT,系统调整特性与发动机性能,不同的发动机工况,(,转速、负荷、温度等,),，要求不同的配气相位。因为当发动机工况,(,如转速,),改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。,VVT,系统会随发动机工况不同而调整其特性以满足发动机不同性能需求，具体如表,2,、表,3,所示。,II,、,VVT,的结构及控制机理,进排气,VVT,系统调整特性,II,、,VVT,的结构及控制机理,VVT,系统的控制机理,在不同工况下,OCV,电磁阀,VVT(,提前 或滞后,),ECU,相位传感器,VVT,系统控制图,II,、,VVT,的结构及控制机理,VVT,工作原理,滞后：,VVT,通过相位传感器接到从,ECU,传给电磁阀的信号，要完成相位滞后状态，此时叶片位于相位最提前状态，从主油道过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔，当油压大于锁止销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，,VVT,逆时针转动，此时,滞后腔油压为,P,提前腔压力,T,，叶,片两侧有压力差，此时滞后腔进油，,提前腔中低压油通过油道随凸轮轴,环形带泄油，当叶片转到最滞后位,置，完成相位滞后过程。同理提前,过程。图,6,II,、,VVT,的结构及控制机理,II,、,VVT,的结构及控制机理,OCV,电磁阀工作原理,OCV,按照,ECU,的指令，通过滑阀,(Spool Valve),的轴向位置来调节机油,的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。,电磁阀由,PMW,脉宽信号输入,系统工作电压通常为,10,16V,占空比通常由,128Hz,的脉宽来调节,在闭环控制方式中，约,15ms,执行一次循环。,II,、,VVT,的结构及控制机理,电磁控制阀：占空比最大状态,(,提前,),供油方向,B,A,II,、,VVT,的结构及控制机理,电磁控制阀：中等占空比状态,供油孔阻塞,B,A,15,II,、,VVT,的结构及控制机理,供油方向,B,A,泻油孔,电磁控制阀：断电,状态,(,滞后,),II,、,VVT,的结构及控制机理,VVT,发动机结构和工作原理演示,III,、,VVT,的实验分析,VVT,机构在发动机燃烧中的影响分析,以某款,2.0L,直列4,缸,DOHC,自然吸气汽油机为基础,用软件模拟分析进、排气门开启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。,表,1,整车的参数,表,2,变速器参数,表,3 90km/h,等速行驶优化油耗数据,表,4 120km/h,等速行驶优化油耗数据,结论,:,以,90km/h,等速行驶时采用,VVT,技术可节省燃料消耗,14.4%;,进气门提前,53,排气门不变。,结论,:,以,120km/h,等速行驶时采用,VVT,技术可节省燃料消耗,7.7%;,进气门提前,43,排气门基本不变。,III,、,VVT,的实验分析,表,5,分段等速行驶优化油耗数据 由表作图,表,6,分段加速行驶优化油耗数据,由表作图,III,、,VVT,的实验分析,分析结论,VVT,在整车低速行驶时省油非常明显,而在高速时,效果有所降低。因为该发动机在设计时,是以高速省油为目标,在设计进、排气门相位角时,优先考虑高速的经济性。,VVT,在匀速行驶工况下,省油明显。因为在加速过程中,发动机负荷加大,需要提高充气效率,所以调整气门重叠角不能过大,因此与原来进气相位角相差,45 50,而匀速行驶,负荷相比较低,气门重叠角比较大,(,与原来相位角相差,50,以上,),进气管负压降低,减少动力损失,因此油耗明显。,分析结论,III,、,VVT,的实验分析,CVVT,发动机与普通汽油机万有特性的对比,对象：,4,缸直列、,16,气门汽油机,设备：电涡流测功机、火花塞式压力传,感器、油耗仪、,DSP,多通道数据采集系统,发动机,CVVT,的万有特性,图,1,和图,2,中曲线为燃油消耗率的等值线，,对比图,1,和图,2,可以看出,CVVT,发动机的低燃油消耗率的分布区域比普通汽油机的宽广。由此可知,CVVT,发动机具有更经济、适用范围广的优点。,表,1,发动机技术参数,III,、,VVT,的实验分析,CVVT,调节相位的万有特性,图,3,为发动机,CVVT,调节的万有特性。图中等位线为,CVVT,动作的凸轮转角，从图中可以看出,CVVT,动作比较大的区域是,2 000,5 000 r/min,的转速范围、,20,80 kW,功率的范围内,该转速和功率范围正是发动机最常工作的区域,是希望经济性好的区域。对比图,1,万有特性可以得到,发动机在这个区域也是经济性最好的区域。,由图,3,：,a.,功率较小且转速较低时,CVVT,动作较小。这是因为如果进气门迟关角较大,会有严重的进气倒流产生,而采用,CVVT,系统减小进气门迟关角,可以有效避免进气倒流,保证充气效率,从而达到改善燃烧稳定性、提高燃油经济性的目的。,b,.,转速较高时,CVVT,动作较大,进气迟关角,增大。这是为了最大限度地利用惯性充气,提高充,气效率,以满足动力性要求。,请领导点评！,问题解答,相位提前，顺时针？曲轴,