任务十五 可变进气控制系统知识讲解.ppt

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1、任务十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统1 1、掌握可变气门正时系统的作用、结构及工作原理掌握可变气门正时系统的作用、结构及工作原理；2 2、掌握掌握可变气门升程系统的作用、结构及工作原理可变气门升程系统的作用、结构及工作原理；3 3、掌握、掌握可变进气系统的作用、结构及工作原理可变进气系统的作用、结构及工作原理；4 4、掌握涡轮增压系统、掌握涡轮增压系统的作用、结构及工作原理。的作用、结构及工作原理。项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统有有一一些些设设计计，像像奔奔驰驰的的双双可可变变气气门门正正时时系系统统，它

2、它能能同同时时改改变变进进气气凸凸轮轮轴轴和和排排气气凸凸轮轮轴轴的的相相位位角角，从从而而获获得得与与转转速速更更匹匹配配的的气气门门叠叠加加角角，因因此此其其拥拥有有效效率率更更高高的的配配气气效效率。率。项目十五 可变进气控制系统ECUECU根据发动机转速和负荷等传感器信号来控制凸轮轴根据发动机转速和负荷等传感器信号来控制凸轮轴调整机构的机油压力，从而改变进、排气门的开启和关调整机构的机油压力，从而改变进、排气门的开启和关闭时刻，这样的系统称为智能可变气门正时（闭时刻，这样的系统称为智能可变气门正时（variable variable valve timing-intelligent,V

3、VT-ivalve timing-intelligent,VVT-i）。）。VVT-iVVT-iVVT-i系统主要包括系统主要包括VVT-iVVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制控制器、凸轮轴正时机油控制阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器。阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器。项目十五 可变进气控制系统VVT-iVVT-i系统利用曲轴位系统利用曲轴位置传感器和置传感器和VVTVVT传感器传感器（凸轮轴位置传感器）（凸轮轴位置传感器）感知凸轮轴转动变化感知凸轮轴转动变化量，来获知凸轮轴转量，来获知凸轮轴转动方向及转动量。动方向及转动量。1.凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器曲轴位置传感器项目十五 可变

4、进气控制系统VVT-iVVT-i控制器有叶片式、螺旋齿轮式、链式三种类型。控制器有叶片式、螺旋齿轮式、链式三种类型。（1 1）叶片式）叶片式VVT-iVVT-i控制器控制器叶片式叶片式VVT-iVVT-i控制器由定时控制器由定时链条驱动的外链条驱动的外壳、固定在凸壳、固定在凸轮轴上的叶片轮轴上的叶片等组成。等组成。叶片式叶片式VVT-i控制器的结构控制器的结构2.VVT-i2.VVT-i控制器控制器项目十五 可变进气控制系统（2 2）螺旋齿轮式）螺旋齿轮式VVT-iVVT-i控制器控制器由螺旋齿轮、直齿轮（内齿为螺旋齿轮）、活塞、回位弹簧、齿毂（外壳）由螺旋齿轮、直齿轮（内齿为螺旋齿轮）、活塞

5、、回位弹簧、齿毂（外壳）组成，螺旋齿轮与凸轮轴固连，如下图所示：组成，螺旋齿轮与凸轮轴固连，如下图所示：当机油压力作用在活当机油压力作用在活塞上，克服弹簧力推塞上，克服弹簧力推动直齿轮轴向运动，动直齿轮轴向运动，与之内啮合的螺旋齿与之内啮合的螺旋齿轮则会旋转，同时带轮则会旋转，同时带动凸轮轴转动一定角动凸轮轴转动一定角度，改变了凸轮轴的度，改变了凸轮轴的位置。位置。项目十五 可变进气控制系统（3）链式）链式VVT-i控制器控制器链链式式VVT-iVVT-i控控制制器器是是在在进进、排排气气凸凸轮轮轴轴之之间间安安装装的的一一个个链链传传动动机机构构。排排气气凸凸轮轮轴轴由由曲曲轴轴通通过过皮皮

6、带带直直接接驱驱动动，进进气气凸凸轮轮轴轴通通过过链链轮轮和和链链条条由由排排气气凸凸轮轮轴轴驱驱动动。机机油油压压力力作作用用在在活活塞塞上上推推动动链链条条张张紧紧器器上上下下的的移移动动时时，改改变变进进气气凸凸轮轮轴轴的的转转动动角角度度。这这种种调调整整结结构构只只改改变变进进气气凸凸轮轮轴轴的的正正时时，大大众众和和奥奥迪迪车型即采用该种类型的结构车型即采用该种类型的结构。项目十五 可变进气控制系统 凸轮轴正时机油控制阀是由发动机凸轮轴正时机油控制阀是由发动机ECUECU进行占空比控制的，用于进行占空比控制的，用于控制滑阀位置和分配流到控制滑阀位置和分配流到VVT-iVVT-i控制

7、器提前侧或延迟侧的油压。发动控制器提前侧或延迟侧的油压。发动机停止时，进气门正时是处于最大延迟角度位置。机停止时，进气门正时是处于最大延迟角度位置。凸轮轴正时机油控制阀凸轮轴正时机油控制阀3.3.凸轮轴正时机油控制阀凸轮轴正时机油控制阀项目十五 可变进气控制系统智能可变气门正时系统的工作原理智能可变气门正时系统的工作原理项目十五 可变进气控制系统丰田进气门智能可变气门正时系统的工作过程丰田进气门智能可变气门正时系统的工作过程图示工作过程凸轮轴正时机油控制阀的占空比工作过程说明正时提前当由发动机ECU发送给凸轮轴正时机油控制阀的占空比变大，阀位置处于如图所示位置，油压作用于气门正时提前侧的叶片室

8、，使进气凸轮轴向气门正时的提前方向旋转。正时推迟当由发动机ECU发送给凸轮轴正时机油控制阀的占空比变小，阀位置处于如图所示位置，油压作用于气门正时延迟侧的叶片室，使进气凸轮轴向气门正时的推迟方向旋转。项目十五 可变进气控制系统图示工作过程凸轮轴正时机油控制阀的占空比工作过程说明正时保持发动机ECU根据各传感器的信息进行处理，并计算出气门正时角度，当达到目标气门正时以后，凸轮轴正时机油控制阀通过关闭油道来保持油压。如图所示是保持现在的气门正时的状态。项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统二、可变气门升程二、可变气门升程发发动动机机的的气气门门升升程程是是受受凸凸轮轮轴轴转转角角长长

9、度度控控制制的的，在在普普通通的的发发动动机机上上，凸凸轮轮轴轴的的转转角角长长度度固固定定，气气门门升升程程也也是是固固定定不不变变的的。在在高高转转速速时时，采采用用长长升升程程来来提提高高进进气气效效率率，让让发发动动机机的的进进气气更更顺顺畅畅；在在低低速速时时，采采用用短短升升程程，能能产产生生更更大大的的进进气气负负压压及及更更多多的的涡涡流流，让让空空气气和和燃燃油油充充分分混混合合，因因而而提提高高低低转转速速时时的扭力输出。的扭力输出。智能可变气门升程系统（智能可变气门升程系统（VVTL-iVVTL-i）项目十五 可变进气控制系统 基基于于VVTVVT机机构构，VVTLVVT

10、L采采用用凸凸轮轮转转换换机机构构，从从而而使使发发动动机机在在不不同同的的转转速速工工况况下下由由不不同同的的凸凸轮轮控控制制，及及时时调调整整进进、排排气气门门的的升升程程和和开开启启持持续续时时间间。为为了了更更好好地地提提高高发发动动机机转转速速和和获获得得更更高高的的输输出出，可可变变气气门门升升程程系系统统对对气气门门开开启启和和关关闭闭时时刻刻进进行行了了优优化化，大大大大提提高高了了燃燃油油经经济济性性。当当发发动动机机低低-中中转转速速时时，由由凸凸轮轮轴轴上上的的低低-中中速速凸凸轮轮驱驱动动摇摇臂臂，使使进进、排排气气门门动动作作。一一旦旦发发动动机机高高转转速速运运行行

11、时时，来来自自传传感感器器的的信信号号使使ECUECU控控制制机机油油控控制制阀阀动动作作，调调节节摇摇臂臂活活塞塞液液压压系系统统，使使高高速速凸凸轮轮工工作作，这这样样进进、排排气气门门的的升升程和开启持续时间增加，发动机的充气效率得以提高。程和开启持续时间增加，发动机的充气效率得以提高。结构原理结构原理项目十五 可变进气控制系统VVTLVVTL系统的组成与系统的组成与VVT-iVVT-i相似，控制系统也包括曲轴相似，控制系统也包括曲轴/凸轮轴凸轮轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器和空气位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器和空气流量计，而驱动部件则包括机油控制阀（流

12、量计，而驱动部件则包括机油控制阀（OCVOCV），特殊的凸），特殊的凸轮轴和摇臂组件等。轮轴和摇臂组件等。VVTL-iVVTL-i系统的凸轮轴系统的凸轮轴 VVTL-i VVTL-i系统的摇臂系统的摇臂项目十五 可变进气控制系统机油压力控制阀中的伺机油压力控制阀中的伺服阀是由服阀是由ECUECU进行占空进行占空比控制的。当发动机高比控制的。当发动机高速运转时，机油压力控速运转时，机油压力控制阀开启，机油直接通制阀开启，机油直接通往凸轮转换机构，使高往凸轮转换机构，使高速凸轮起作用。速凸轮起作用。机油压力控制阀机油压力控制阀项目十五 可变进气控制系统当当发发动动机机低低-中中速速运运转转时时，由

13、由低低-中中速速凸凸轮轮推推动动摇摇臂臂滚滚柱柱，使使两两个个气气门门动动作作，此此时时高高速速凸凸轮轮也也会会推推动动摇摇臂臂衬衬垫垫，但但由由于于摇摇臂臂衬衬垫垫处处于于自自由由状状态态，不不会会影响影响摇摇臂和两个气臂和两个气门动门动作。作。当当发发动动机机处处于于低低、中中转转速速时时，ECUECU读读取取各各传传感感器器信信号号，控控制制机机油油压压力力控控制制阀阀关关闭闭，回回油油侧侧开开启启，机机油回流。油回流。项目十五 可变进气控制系统当当发发动动机机高高速速运运转转时时，机机油油压压力力推推动动摇摇臂臂销销，摇摇臂臂销销插插栓栓在在摇摇臂臂衬衬垫垫下下，使使摇摇臂臂衬衬垫垫锁

14、锁住住。由由于于高高速速凸凸轮轮轮轮廓廓比比低低速速凸凸轮轮大大，高高速速凸凸轮轮推推动动摇摇臂臂衬衬垫垫，此此时时由由高高速速凸凸轮轮驱驱动动两两个个气气门门，气气门门的的升升程程和和开开启启持持续续时时间间得得以以延延长长。当当发发动动机机高高速速运运转转时时，机机油油压压力力控控制制阀阀开开启启，机机油油直直接接通通往往在在凸凸轮轮转转换换机机构构上上，使高速凸使高速凸轮轮起作用。起作用。项目十五 可变进气控制系统1.VTEC机构的组成机构的组成同同一一缸缸有有主主进进气气门门和和次次进进气气门门，主主摇摇臂臂驱驱动动主主进进气气门门，次次摇摇臂臂驱驱动动次次进进气气门门，中中间间摇摇臂

15、臂在在主主次次之之间间，不不与与任任何何气门直接接触。气门直接接触。1 1、正时板、正时板 2 2、中间摇臂、中间摇臂3 3、次摇臂、次摇臂 4 4、同步活塞、同步活塞B B5 5、同步活塞、同步活塞A 6A 6、正时活塞、正时活塞7 7、进气门、进气门 8 8、主摇臂、主摇臂 9 9、凸轮轴、凸轮轴VTECVTEC项目十五 可变进气控制系统1、同步活塞、同步活塞B2、同步活塞、同步活塞A3、弹簧、弹簧4、正时活塞、正时活塞5、主摇臂、主摇臂6、中间摇臂、中间摇臂7、次摇臂、次摇臂与不同配气机构相比与不同配气机构相比较，主要区别是：凸轮较，主要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升轴上的凸轮较多，且

16、升程不等，结构复杂。程不等，结构复杂。进气摇臂总成进气摇臂总成:项目十五 可变进气控制系统2.VTEC2.VTEC机构的工作原理机构的工作原理发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开启。轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开启。配气机构处于单进、配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴驱动。双排气门工作状态，单进气门由主凸轮轴

17、驱动。当发动机高速运转，电脑向当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次滑油道的机油压力作用在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，摇臂与中间摇臂接成一体，成为一个组合摇臂。此时，中间凸轮升程最大，组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。组合摇臂受中间凸轮驱动，两个进气门同步工作。当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油当发动机转速下降到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压下降

18、，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而压下降，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧作用下，三个摇臂彼此分离而独立工作。独立工作。项目十五 可变进气控制系统VTEC机构高、低速工作状态机构高、低速工作状态 VTEC机构高速工作状态机构高速工作状态1-中间凸轮中间凸轮 2-中间摇臂中间摇臂VTEC机构低速工作状态机构低速工作状态 1-主凸轮主凸轮 2-次凸轮次凸轮 3-次摇臂次摇臂 4-阻挡活塞阻挡活塞 5-同步活塞同步活塞A 6-正时活塞正时活塞 7-主摇臂主摇臂8-同步活塞同步活塞B项目十五 可变进气控制系统3.VTEC系统电路系统电路发动机控制发动机控制ECUECU根据发动机转

19、速、负荷、冷却液温度和车速信号控制根据发动机转速、负荷、冷却液温度和车速信号控制VTECVTEC电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监电磁阀。电磁阀通电后，通过压力开关给电脑提供一个反馈信号，以便监控系统工作。控系统工作。项目十五 可变进气控制系统三、可变进气系统三、可变进气系统可变进气系统有两种类型：动力阀控制系统和进气谐振可变进气系统有两种类型：动力阀控制系统和进气谐振系统（系统（ACISACIS）1.动力阀控制系统动力阀控制系统在进气量较少的低速、小负荷工况下：使进气道空气流通截面积减在进气量较少的低速、小负荷工况下：使进气道空气流通截面积减小，提高进气流速、增

20、大进气惯性、加强气缸内的涡流强度，以提小，提高进气流速、增大进气惯性、加强气缸内的涡流强度，以提高发动机的充气效率，改善发动机低速性能。高发动机的充气效率，改善发动机低速性能。而在进气量较多的高速、大负荷工况下：增大进气空气流通截面积，而在进气量较多的高速、大负荷工况下：增大进气空气流通截面积，以减小进气阻力，有利于改善发动机的高速性能。以减小进气阻力，有利于改善发动机的高速性能。功能：控制发动机进气道的空气流通截面的大小，以适应发动机不功能：控制发动机进气道的空气流通截面的大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力

21、性。项目十五 可变进气控制系统动力阀控制系统的工作过程动力阀控制系统的工作过程控制进气道空气流通截面积大控制进气道空气流通截面积大小的动力阀安装在进气管上，小的动力阀安装在进气管上，动力阀的开闭由真空控制阀控动力阀的开闭由真空控制阀控制动作，制动作，ECUECU根据各传感器信根据各传感器信号通过真空电磁阀（号通过真空电磁阀（VSVVSV）控）控制真空罐和真空控制阀的真空制真空罐和真空控制阀的真空通道通道当发动机大负荷运转时，当发动机大负荷运转时，进气量较多，进气量较多，ECUECU接通真接通真空电磁阀搭铁回路，真空电磁阀搭铁回路，真空罐中的真空不能进入空罐中的真空不能进入真空控制阀，控制动力真

22、空控制阀，控制动力阀开启，进气通道面积阀开启，进气通道面积变大。变大。当发动机小负荷运转当发动机小负荷运转时，进气量较少，时，进气量较少，ECUECU断开真空电磁阀，真断开真空电磁阀，真空罐中的真空进入真空罐中的真空进入真空控制阀，动力阀处空控制阀，动力阀处于关闭位置，进气通于关闭位置，进气通道面积变小。道面积变小。项目十五 可变进气控制系统2.2.进气谐振控制系统进气谐振控制系统 进进气气谐谐振振控控制制系系统统（ACISACIS）通通过过分分阶阶段段改改变变进进气气歧歧管管的的长长度度，使使发发动动机机在在整整个个转转速速范范围围内内都都能能提提高高扭扭矩矩输输出出，尤尤其其是是在在低低转

23、转速速范范围围内内。对对进进气气空空气气控控制制阀阀进进行行优优化化控控制制以以实实现现进进气气歧歧管管长长度度分分阶阶段段改改变变。ECUECU控控制制进进气气空空气气控制阀的动作主要参考发动机转速和节气门开度信号。控制阀的动作主要参考发动机转速和节气门开度信号。进气谐振控制系统有两阶段和三阶段进气歧管长度的变化。进气谐振控制系统有两阶段和三阶段进气歧管长度的变化。项目十五 可变进气控制系统 奥迪奥迪A4A4发动机进气谐振控制系统结构与工作原理发动机进气谐振控制系统结构与工作原理在在对对可可变变进进气气系系统统进进行行检检测测时时，主主要要应应检检查查:真真空空罐罐、进进气气室室和和真真空空

24、管管路路有有无无漏漏气气，真真空空电电磁磁阀阀电电路路有有无无短短路路或或断断路路，真真空空电电磁磁阀阀电电阻阻是是否否符符合标准。合标准。两阶段变化的进气谐振控制系统两阶段变化的进气谐振控制系统项目十五 可变进气控制系统三阶段变化的进气谐振控制系统采用两个真空电磁阀三阶段变化的进气谐振控制系统采用两个真空电磁阀 丰田丰田1MZ-FE1MZ-FE三阶段进气谐振控制系统组成及工作原理三阶段进气谐振控制系统组成及工作原理其他类型的进气谐振控制系其他类型的进气谐振控制系统的结构如下图所示统的结构如下图所示:项目十五 可变进气控制系统1.1.机械式涡轮增压器机械式涡轮增压器空气被由发动机驱动的压缩机空

25、气被由发动机驱动的压缩机压缩。压缩。但是增大的输出功率会损失一但是增大的输出功率会损失一部分，这是因为损失的部分需部分，这是因为损失的部分需要用来驱动压缩机。要用来驱动压缩机。用来驱动机械式涡轮增压器的用来驱动机械式涡轮增压器的功率占增大功率的功率占增大功率的15%15%。因此，与具有同样输出功率的因此，与具有同样输出功率的不增压的发动机相比会燃料的不增压的发动机相比会燃料的消耗量比较大。消耗量比较大。这种方式不够经济。这种方式不够经济。四缸机械式涡轮增压发动机的示意图四缸机械式涡轮增压发动机的示意图由发动机驱由发动机驱动的压缩机动的压缩机压缩后的空气压缩后的空气四、涡轮增压系统四、涡轮增压系

26、统项目十五 可变进气控制系统2.废气涡轮增压器废气涡轮增压器在废气涡轮增压器中，用在废气涡轮增压器中，用来驱动涡轮的是排出的废来驱动涡轮的是排出的废气。该涡轮驱动与它同轴气。该涡轮驱动与它同轴的压缩机。压缩机将助燃的压缩机。压缩机将助燃空气吸入，压缩后提供给空气吸入，压缩后提供给发动机。发动机。四缸废气涡轮增压发动机的示意图四缸废气涡轮增压发动机的示意图涡轮涡轮压缩机压缩机压缩的助压缩的助燃空气燃空气排出的废气排出的废气项目十五 可变进气控制系统废气涡轮增压器的优点：废气涡轮增压器的优点：燃料的消耗量低于不增压的发燃料的消耗量低于不增压的发动机（因为排气式涡轮增压器动机（因为排气式涡轮增压器使

27、用的是废气作为动力）。使用的是废气作为动力）。功率与负载的比率功率与负载的比率(千瓦千瓦/千克千克)要高于不增压的发动机。要高于不增压的发动机。可以改善涡轮增压发动机的扭可以改善涡轮增压发动机的扭矩特性。矩特性。涡轮增压发动机的高海拔特性涡轮增压发动机的高海拔特性好。好。涡轮增压发动机可在低排量的涡轮增压发动机可在低排量的情况下使用。情况下使用。涡轮涡轮压缩机压缩机压缩的助燃空压缩的助燃空气气排出的废气排出的废气项目十五 可变进气控制系统涡轮增压器是由公共轴连接涡轮增压器是由公共轴连接的涡轮和压缩机构成的。的涡轮和压缩机构成的。排出的废气驱动涡轮，给压排出的废气驱动涡轮，给压缩机提供动力。缩机

28、提供动力。压缩机将助燃空气吸入，压压缩机将助燃空气吸入，压缩后提供给发动机。缩后提供给发动机。压缩机压缩机:通常使用离心式压缩机通常使用离心式压缩机涡轮涡轮:涡轮增压器的涡轮是由涡轮增压器的涡轮是由涡轮涡轮叶轮叶轮和和涡轮壳涡轮壳构成的。构成的。涡轮增压器的结构和功能涡轮增压器的结构和功能项目十五 可变进气控制系统涡轮涡轮:涡轮将气压能转换成机械能，涡轮将气压能转换成机械能，来驱动压缩机。来驱动压缩机。空气由于受涡轮流量截面积的空气由于受涡轮流量截面积的限制，在进口和出口处产生压限制，在进口和出口处产生压力差和温度差。力差和温度差。涡轮将这个压力差转化为动力，涡轮将这个压力差转化为动力，来驱动涡轮叶轮。来驱动涡轮叶轮。排出的废排出的废气气进气管进气管压缩机压缩机涡轮叶轮涡轮叶轮连接压缩机和涡轮连接压缩机和涡轮的公共轴的公共轴涡轮壳涡轮壳排气管排气管项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统涡轮壳涡轮壳中间壳中间壳排气管排气管压缩机侧压缩机侧SlideNo.15涡轮装配件涡轮装配件项目十五 可变进气控制系统项目十五 可变进气控制系统结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！42