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提问者:2013-01-01 00:00

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可变气门正时技术详解 1、概述 近几十年来,基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求,许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。目前,这些新技术和新方法,有的已在内燃机上得到应用,有些正处于发展和完善阶段,有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种,发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。 2、可变气门正时理论 合理选择配气正时,保证最好的充气效率hv,是改善发动机性能极为重要的技术问题。分析内燃机的工作原理,不难得出这样的结论:在进、排气门开闭的四个时期中,进气门迟闭角的改变对充气效率hv影响最大。进气门迟闭角改变对充气效率hv和发动机功率的影响关系可以通过图1进一步给以说明。 图1中每条充气效率hv曲线体现了在一定的配气正时下,充气效率hv随转速变化的关系。如迟闭角为40°时,充气效率hv是在约1800r/min的转速下达到最高值,说明在这个转速下工作能最好地利用气流的惯性充气。当转速高于此转速时,气流惯性增加,就使一部分本来可以利用气流惯性进入汽缸的气体被关在汽缸之外,加之转速上升,流动阻力增加,所以使充气效率hv下降。当转速低于此转速时,气流惯性减小,压缩行程初始时就可能使一部分新鲜气体被推回进气管,充气效率hv也下降。 图中不同充气效率hv曲线之间,体现了在不同的配气正时下,充气效率hv随转速变化的关系。不同的进气迟闭角与充气效率hv曲线最大值相当的转速不同,一般迟闭角增大,与充气效率hv曲线最大值相当的转速也增加。迟闭角为40°与迟闭角为60°的充气效率hv曲线相比,曲线最大值相当的转速分别为1800r/min和2200r/min 。由于转速增加,气流速度加大,大的迟闭角可充分利用高速的气流惯性来增加充气。 改变进气迟闭角可以改变充气效率hv曲线随转速变化的趋向,以调整发动机扭矩曲线,满足不同的使用要求。不过,更确切地说,加大进气门迟闭角,高转速时充气效率hv增加有利于最大功率的提高,但对低速和中速性能则不利。减小进气迟闭角,能防止气体被推回进气管,有利于提高最大扭矩,但降低了最大功率。因此,理想的气门正时应当是根据发动机的工作情况及时做出调整,应具有一定程度的灵活性。显然,对于传统的凸轮挺杆气门机构来说,由于在工作中无法做出相应的调整,也就难于达到上述要求,因而限制了发动机性能的进一步提高。 3、在Passat B5轿车上的应用 3.1 可变气门正时的结构与传动 Passat B5轿车最新选用2.8升V6发动机,该发动机对可变气门正时进行了特别设计。从俯视观察,其传动方式以及进排气凸轮轴分布如图2所示,排气凸轮轴安装在外侧,进气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带首先驱动排气凸轮轴,排气凸轮轴通过链条驱动进气凸轮轴。 3.2 可变气门正时调节器 如图3所示,(a)图为发动机在高速状态下,为了充分利用气体进入汽缸的流动惯性,提高最大功率,进气门迟闭角增大后的位置(轿车发动机通常工作在高速状态下,所以这一位置为一般工作位置)。(b)图为发动机 在低速状态下,为了提高最大扭矩,进气门迟闭角减少的位置。进气凸轮轴由排气凸轮轴通过链条驱动,两轴之间设置一个可变气门正时调节器,在内部液压缸的作用下,调节器可以上升和下降。 当发动机转速下降时,可变气门正时调节器下降,上部链条被放松,下部链条作用着排气凸轮旋转拉力和调节器向下的推力。由于排气凸轮轴在曲轴正时皮带的作用下不可能逆时针反旋,所以进气凸轮轴受到两个力的共同作用:一是在排气凸轮轴正常旋转带动下链条的拉力;二是调节器推动链条,传递给排气凸轮的拉力。进气凸轮轴顺时针额外转过θ角,加快了进气门的关闭,亦即进气门迟闭角减少θ度。 当转速提高时,调节器上升,下部链条被放松。排气凸轮轴顺时针旋转,首先要拉紧下部链条成为紧边,进气凸轮轴才能被排气凸轮轴带动旋转。就在下部链条由松变紧的过程中,排气凸轮轴已转过θ角,进气凸轮才开始动作,进气门关闭变慢了,亦即进气门迟闭角增大θ度。 3.3 两种工作状态 从图2和图3不难看出,该发动机左侧和右侧的可变气门正时调节器操作方向始

回答者:2016-01-01 00:00

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