可变进气系统、可变气门正时系统.ppt
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1、可变进气系统可变进气系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院功能功能自自然然进进气气的的现现代代汽汽油油发发动动机机,利利用用可可变变进进系系统统,以以达达到到提提高高低、中转速及高转速时的转矩目的。低、中转速及高转速时的转矩目的。可变进气系统的种类可变进气系统的种类 1 1利利用用可可变变进进气气歧歧管管长长度度及及断断面面积积之之方方式式时时,在在低低、中中转转速速,空空气气必必须须经经过过较较细细长长进进气气歧歧管管,由由于于进进气气流流速速快快,且且进进气气脉脉动动惯惯性性增增压压的的结结果果,使使较较多多的的混混合合气气进进入入气气缸缸,提提高高转转矩矩输输出出;而而在在高高转
2、转速速时时,空空气气则则经经过过较较短短的的进进气气歧歧管管,管管径变大,进气阻力小,充填效高,径变大,进气阻力小,充填效高,以维持高转矩输出以维持高转矩输出。2 2利用可变进气道之方式时,在利用可变进气道之方式时,在低转速低转速,一个进气道被,一个进气道被控制阀封闭,控制阀封闭,仅一个进气道气仅一个进气道气,进气气流增快,提高进气惯,进气气流增快,提高进气惯性,改善进气效率,且造成强横涡流或纵涡流,使燃烧迅速性,改善进气效率,且造成强横涡流或纵涡流,使燃烧迅速因而提高转矩输出;而在因而提高转矩输出;而在高转速时,两个进气道均进气高转速时,两个进气道均进气,进,进气充足,可维持高转矩输出气充足
3、,可维持高转矩输出 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院一、一、可变进气歧管长度及断面积式可变进气歧管长度及断面积式 1 1控制阀装在较粗短的副进气歧管上,当发动机低、控制阀装在较粗短的副进气歧管上,当发动机低、中转速时,控制阀关闭,空气从较细长的主进气歧管进入气中转速时,控制阀关闭,空气从较细长的主进气歧管进入气缸;当发动机高转速时,控制阀打开,空气从主副进气歧管缸;当发动机高转速时,控制阀打开,空气从主副进气歧管进入气缸。进入气缸。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院本田汽车采用的可变进气系统本田汽车采用的可变进气系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院日产汽车采用的可变进气
4、系统日产汽车采用的可变进气系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院如图丰田汽车公司采用的进气控制系统如图丰田汽车公司采用的进气控制系统(Acoustic(Acoustic controlinduc-tion systemcontrolinduc-tion system,ACIS)ACIS),其控制阀是装在每个,其控制阀是装在每个气缸的进气室气缸的进气室2 2之前,当发动机低、中转速时,控制阀关闭,之前,当发动机低、中转速时,控制阀关闭,可得到延长进气歧管长度相同的效应;当发动机高转速时,可得到延长进气歧管长度相同的效应;当发动机高转速时,控制阀打开,可得到缩短进气歧管长度相同的效应。控制
5、阀打开,可得到缩短进气歧管长度相同的效应。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院丰田汽车采用的进气控制系统作用丰田汽车采用的进气控制系统作用 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院如图为福特汽车公司采如图为福特汽车公司采用的可变进气控制系统用的可变进气控制系统(Variable induction(Variable induction control systemcontrol system,VICS)VICS),以发动机转速,以发动机转速4800r4800rminmin为控制阀关为控制阀关闭或打开的切换点,可闭或打开的切换点,可改变进气室与进气歧管改变进气室与进气歧管间的路径长度,以达到
6、间的路径长度,以达到如图所示,利用控制阀如图所示,利用控制阀的闭开,可得到较高的的闭开,可得到较高的转矩及较宽的转矩带。转矩及较宽的转矩带。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院SAABSAAB汽车采用的可变进气歧管汽车采用的可变进气歧管 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院如图为富豪汽车公司采用如图为富豪汽车公司采用之可变进气系统之可变进气系统(VOLVO(VOLVO Variable induction Variable induction systen V-VIS)systen V-VIS),有两条,有两条平行但不等长的进气歧管,平行但不等长
7、的进气歧管,控制阀也是装在短进气歧控制阀也是装在短进气歧管上,低转速时关,管上,低转速时关,i i转转速时开,可维持高转矩在速时开,可维持高转矩在宽广的范围内。宽广的范围内。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院如图是可变进气歧管长度及断面积式,但其控制阀系依发动机转如图是可变进气歧管长度及断面积式,但其控制阀系依发动机转速而渐改变开度,与上述各种系统的控制阀开启方式不相同。转速而渐改变开度,与上述各种系统的控制阀开启方式不相同。转矩与控制阀开度之关系如图所示。矩与控制阀开度之关系如图所示。可变进气歧管长度及断面积式进气系统的构造可变进气歧管长度及断面积式进气系统的构造河北农大机电工程学院河
8、北农大机电工程学院(1)(1)低低转转速速时时:副副进进气气歧歧管管上上的的控控制制阀阀全全关关,进进气气流流速速快快,加加上上进进气惯性效果,使充填效率提高,故输出转矩增加。气惯性效果,使充填效率提高,故输出转矩增加。(2)(2)中中转转速速时时:发发动动机机转转速速上上升升,控控制制阀阀慢慢慢慢打打开开,进进气气歧歧管管的的断断面面积积增增大大,使使进进气气阻阻力力减减小小,加加上上进进气气惯惯性性效效果果,故故输输出出转转矩增加。矩增加。(3)(3)高转速时:控制阀全开,进气断面积最大,进气阻力最小,高转速时:控制阀全开,进气断面积最大,进气阻力最小,充填效率最高,发动机输出马力及转矩均
9、增加。充填效率最高,发动机输出马力及转矩均增加。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院二、可变进气道式二、可变进气道式 如图所示为丰田汽车公司采用的可变进气系统如图所示为丰田汽车公司采用的可变进气系统(TOYOTA(TOYOTA Variable induction systemVariable induction system,T-VIS)T-VIS),系可变进气道式,在两,系可变进气道式,在两个进气道的其中一个装上控制阀,低、中转速时控制阀关闭,高个进气道的其中一个装上控制阀,低、中转速时控制阀关闭,高转速时控制阀打开,可得到如图所示的结果,以提高低转速时的转速时控制阀打开,可得到如图所
10、示的结果,以提高低转速时的转矩,同时也不会影响四气门发动机在高转速时高输出的特性。转矩,同时也不会影响四气门发动机在高转速时高输出的特性。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院采用可变进气系统的功能采用可变进气系统的功能 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院长进气道长进气道发动机在低转速时,空气经过长的进气发动机在低转速时,空气经过长的进气道,使气缸充气最佳,且扭矩增大。道,使气缸充气最佳,且扭矩增大。短进气道短进气道发动机在高转速时,空气流经短进气道,发动机在高转速时,空气流经短进气道,可提高效率。可提高效率。真空单真空单元元进气道进气道新技术新技术可变进气道可变进气道河北农大机电工程
11、学院河北农大机电工程学院1-油封油封 更换更换 注意安装位置注意安装位置2-10 Nm3-10 Nm4-O 型环型环 用于喷油阀用于喷油阀 更换更换5-燃油分配管燃油分配管 带喷油阀带喷油阀6-10 Nm7-10 Nm8-上部冷却液管上部冷却液管9-10 Nm10-O型环型环 用于上部冷却液管用于上部冷却液管 更换更换11-进气管进气管 检查转换功能检查转换功能:12-20 Nm13-Sttze 用于进气歧管用于进气歧管14-25 Nm河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院11-真空控制单元真空控制单元2-压力弹簧压力弹簧3-转换辊转换辊4-进气歧管进气歧管5-单向阀单向阀安装位置安装位置
12、蓝色一侧朝蓝色一侧朝Y件件6-Y-件件7-进气歧管转换阀进气歧管转换阀-N1568-10 Nm9-固定板固定板10-橡胶套橡胶套11-隔套隔套12-垫圈垫圈 锥面朝进气歧管锥面朝进气歧管13-油封油封损坏时,必须更换损坏时,必须更换14-油封油封用于转换辊用于转换辊15-6 Nm河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院扭矩带进气歧管转换的发动机扭矩曲线固定式进气歧管的扭矩曲线扭矩功率河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院功率带进气歧管转换的功率曲线 固定式进气歧管的功率曲线扭矩功率河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院可变可变气门正时系统气门正时系统
13、 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院配气相位配气相位 进气门早开角:进气顺畅进气门早开角:进气顺畅 进气门晚关角:利用惯性,进气门晚关角:利用惯性,增加气量增加气量 排气提前角:尽早自由排排气提前角:尽早自由排气气 排气迟后角:利用惯性,排气迟后角:利用惯性,减少废气残余减少废气残余1030 4080 4080 1030 以曲轴转角表示的进排气门开闭时刻及其开启持续的时以曲轴转角表示的进排气门开闭时刻及其开启持续的时间,称为间,称为配气相位配气相位。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院配气相位配气相位以曲轴转角表示的进排气门开闭时以曲轴转角表示的进排气门开闭时刻及其开启持续的时间,称
14、为刻及其开启持续的时间,称为配气配气相位相位。1030 4080 4080 1030 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院进气门开、关时刻:进气门开、关时刻:发动机转速低时,进气管内混合发动机转速低时,进气管内混合气随活塞运动,活塞运动慢气随活塞运动,活塞运动慢。进气门应提前关闭,以避免混合进气门应提前关闭,以避免混合气回流进气管。气回流进气管。发动机低速时,进气凸轮轴相位发动机低速时,进气凸轮轴相位应提前调整。应提前调整。可变进气相位可变进气相位河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院进气门开、关时刻:进气门开、关时刻:发动机转速高时,进气管内气流快,发动机转速高时,进气管内气流快,活塞
15、在向上运动过程中,混合气应活塞在向上运动过程中,混合气应可继续涌入气缸,为增加混合气量,可继续涌入气缸,为增加混合气量,进气门延迟关闭。进气门延迟关闭。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院日日产产汽汽车车公公司司的的VTCVTC设设计计,是是在在一一定定的的作作用用条条件件时时,使使进进气气门门提提早早打打开开,发发动动机机可可在在较较低低转转速速时时产产生生较较高高转转矩矩,可可变变气门正时只有一段变化气门正时只有一段变化;而而丰丰田田汽汽车车公公司司的的VVT-iVVT-i设设计计与与宝宝马马BMWBMW汽汽车车公公司司的的VANOSVANOS设设计计,均均为为连连续续可可变变气气门门
16、正正时时系系统统,气气门门开开度度即即举举升升是是一一定定的的,但但气气门门开开闭闭时时间间随随发发动动机机转转速速与与负负荷荷而而连连续续可可变变,可可达达到到省省油油、怠怠速速稳稳定定、提提高高转转矩矩、增增大大动动力力输输出出及及减减少少排排气污染的目的。气污染的目的。本田汽车公司的本田汽车公司的VTECVTEC设计,系可变气门正时与举升系统,设计,系可变气门正时与举升系统,其气门打开的举升可变其气门打开的举升可变,但气门举升改变是分段式,目前,但气门举升改变是分段式,目前最多分成三段,同样可达到低转速时省油、稳定、转矩提最多分成三段,同样可达到低转速时省油、稳定、转矩提高,及高转速时增
17、大动力输出的目的。高,及高转速时增大动力输出的目的。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院一、一、VTCVTC 日日产产汽汽车车公公司司称称为为气气门门正正时时控控制制(Valve(Valve timing timing controlcontrol,VTC)VTC),仅仅改改变变进进气气门门的的气门正时气门正时。由进气凸轮轴前由进气凸轮轴前端之控制器总成、端之控制器总成、气门正时控制电气门正时控制电磁阀、磁阀、ECMECM及各传及各传感器所构成。感器所构成。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院VTCVTC电路控制方块图电路控制方块图 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院ECMECM
18、由各传感器信号,使气门正时控制电磁阀由各传感器信号,使气门正时控制电磁阀OFFOFF或或ONON。当电磁当电磁阀阀OFFOFF时时,电磁阀打开,油压从电磁阀泄放,电磁阀打开,油压从电磁阀泄放,进气门正常时间开进气门正常时间开闭闭,由于无气门重叠角度,故怠速平稳;且由于进气门较晚关,由于无气门重叠角度,故怠速平稳;且由于进气门较晚关,故高转速时充填效率高。故高转速时充填效率高。当电磁阀当电磁阀ONON时时,电磁阀关闭,油压进,电磁阀关闭,油压进入控制器,使入控制器,使进气凸轮轴位置改变进气凸轮轴位置改变即可得到较高转矩。即可得到较高转矩。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院二、二、VANUS
19、VANUS1 1宝马汽车公司称为可变凸轮轴控制宝马汽车公司称为可变凸轮轴控制(Variable camshaR(Variable camshaR contrl)contrl),为,为连续可变气门正时系统连续可变气门正时系统。目前目前BMWBMW汽车的新汽车的新3 3系列及其他系列汽车均已陆续采用系列及其他系列汽车均已陆续采用Double Double VANOSVANOS,为,为双可变凸轮轴控制双可变凸轮轴控制,即进、排气凸轮轴均有,即进、排气凸轮轴均有VANOSVANOS装装置,进气门的可变角度达置,进气门的可变角度达4040度,而排气门为连续可变。度,而排气门为连续可变。在不同转速与负荷时
20、,控制电磁阀的位置,使凸轮轴改变位置,在不同转速与负荷时,控制电磁阀的位置,使凸轮轴改变位置,得到气门正时与重叠角度连续变化,得到气门正时与重叠角度连续变化,在低转速时,凸轮轴位于在低转速时,凸轮轴位于使进气门较晚开之位置使进气门较晚开之位置,减少气门重叠角度;而在,减少气门重叠角度;而在高转速时,高转速时,凸轮轴移到使进气门早开之位置凸轮轴移到使进气门早开之位置,使进气时间提早,并增加气,使进气时间提早,并增加气门重叠角度,如此使怠速稳定,低中转速转矩提高,高转速功门重叠角度,如此使怠速稳定,低中转速转矩提高,高转速功率大,并减少排气污染。率大,并减少排气污染。河北农大机电工程学院河北农大机
21、电工程学院排气凸轮轴排气凸轮轴进气凸轮轴进气凸轮轴凸轮轴调节阀凸轮轴调节阀N205液压缸液压缸排气凸轮轴排气凸轮轴进气凸轮进气凸轮轴轴 凸轮轴调整器凸轮轴调整器(与链条张紧器一(与链条张紧器一体)体)河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院功率调整功率调整调整功率时,链条下部短,上调整功率时,链条下部短,上部长,进气门延迟关闭。部长,进气门延迟关闭。进气管内气流速高,气缸充气进气管内气流速高,气缸充气量足。量足。因此高转速时,功率大。因此高转速时,功率大。排气凸排气凸轮轴轮轴进气凸进气凸轮轴轮轴凸轮轴调整凸轮轴调整器器河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院扭扭 矩调整矩调整凸轮轴调整器向下拉
22、长,于是链条凸轮轴调整器向下拉长,于是链条上部变短,下部变长。上部变短,下部变长。因为排气凸轮轴被齿形带固定了,因为排气凸轮轴被齿形带固定了,此时排气凸轮轴不能被转动,进气此时排气凸轮轴不能被转动,进气凸轮轴被转一个角度,进气门提前凸轮轴被转一个角度,进气门提前关闭。关闭。在这个位置时,在中、低转速,可在这个位置时,在中、低转速,可获得大扭矩输出获得大扭矩输出.河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院怠速怠速怠速时,进气门延迟关闭怠速时,进气门延迟关闭.扭矩调整扭矩调整转速在转速在1000rpm以上时,进气门提以上时,进气门提 前关闭。左侧前关闭。左侧凸轮轴调整器向下,右侧调整器向上运动。凸轮
23、轴调整器向下,右侧调整器向上运动。功率调整功率调整 转速在转速在3700rpm以上时,左侧凸轮轴调整器以上时,左侧凸轮轴调整器向上,右侧调整器向下运动,进气门延迟关向上,右侧调整器向下运动,进气门延迟关闭。闭。河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院三、三、VVT-iVVT-i 1 1丰丰田田汽汽车车公公司司称称为为智智能能型型可可变变气气门门正正时时(Variable(Variable valve valve timing-intelligenttiming-intelligent,VVT-i)VVT-i),为为连连续续可可变变气气门门正正时时系系统统,首首先先应应用用在在丰丰田田汽汽车车的
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