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VANOS

VANOS

    宝马的VANOS系统是一个由车辆发动机管理系统操纵的液压和机械相结合的凸轮轴控制设备。VANOS系统基于一个能够调整进气凸轮轴与曲轴相对位置的调整机构。双VANOS则增加了对进排气凸轮轴的调整机构。

    VANOS系统根据发动机转速和加速踏板位置来操作进气凸轮轴。在发动机转速达到最低时,进气门将随后开启以改善怠速质量及平稳度。发动机处于中等转速时,进气门提前开启以增大扭矩并允许废气在燃烧室中进行再循环从而减少耗油量和废气的排放。最后,当发动机转速很高时,进气门开启将再次延迟,从而发挥出最大功率。

    VANOS系统极大增强了尾气排放管理能力,增加了输出和扭矩,提供了更好的怠速质量和燃油经济性。VANOS系统的最新版是双VANOS,被用于新M3车型上。该技术于1992年被首次应用于宝马5系车型的M50发动机上。

    在顶置凸轮轴发动机中,凸轮轴通过一根皮带或者链条和齿轮与曲轴相连。在宝马VANOS系统发动机内有一根链条和一些链轮。曲轴驱动排气凸轮上的链轮,排气凸轮链轮被螺栓固定于排气凸轮上,第二套齿轮驱动穿过进气凸轮的第二根链条,进气凸轮上的大链轮没有固定在凸轮上,因为其中间有个大孔,孔内有一套螺旋形的齿,在凸轮的一端有一个外侧也是螺旋形的齿轮,但它太小,无法与大链轮内侧的齿轮相连接。有一小块杯状带有螺旋形齿轮的金属,其内侧与凸轮相配合,外侧与链轮配合。VANOS系统的可变性就是源于齿轮的螺旋形。杯状装置由作用于受DME(数字式电子发动机管理系统)控制依靠油压的液压机构驱动。

    怠速时,凸轮正时延迟。在非怠速状态下,DME为电磁线圈通电控制油压推动杯状齿轮,在中等转速下推动凸轮提前12.5度,然后在5000转/分时,允许其回到初始位置。中速运转时推力越大气缸充气越好,扭矩也就越大。我们听到的噪声是因公差而造成的杯状装置进出时链轮的轻微摆动声音。

    在油门踏板位置和发动机转速的作用下,进排气凸轮轴的气门正时根据发动机所需的功率进行了调整,双VANOS系统(双可变凸轮轴控制)以此使扭矩得到了显著提升。

    在多数使用单VANOS系统的宝马发动机中,进气凸轮正时仅在两个明显的转数点变化。而双VANOS系统中,进气和排气凸轮的正时在大部分转数范围内持续变化。

    使用双VANOS系统,气门升程增加了0.9毫米,使得进气门的开启时间因而延迟了12度。为迅速而精确的调整凸轮轴,双VANOS系统需要非常高的油压,以确保在发动机低转速下能提供更大的扭矩,在高转速时有更大的功率。随着不完全燃烧气体的减少,发动机怠速得到了改善。预热阶段的特殊发动机管理控制系统能帮助催化转化器更快地达到工作温度。

    双VANOS系统改善了低转速功率,使扭矩曲线趋于平缓并能为该组凸轮轴扩展功率带。双VANOS系统发动机的扭矩峰值比单VANOS低450转,功率峰值高200转/分,1500-3800转/分下的扭矩曲线也得到了改善。同时,扭矩下降的速度不会超过功率峰值。

    双VANOS系统的优点在于在各种工作状态下,系统能够单独控制热的废气流入进气歧管。这被称为“内部”废气再循环,使得废气中的可用成分得以进行再循环。

    在发动机加热过程中,VANOS系统改善了油/气混合气,并有助于快速将催化转化器加热至正常工作温度。当发动机怠速时,系统能够保持怠速转速的平稳和连贯,这归功于废气再循环被减少到了最低程度。在部分负载条件下,废气再循环提高到更高水平,允许发动机在更大的蝶形气门开启角度下工作以获得更佳的燃油经济性。全负荷件下,系统恢复较低的再循环容量以为各缸提供尽可能多的氧气。

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