任务十五 可变进气控制系统.pptx
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1、会计学1任务十五任务十五 可变进气控制系统可变进气控制系统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。第1页/共41页在现在的轿车发动机上,我们经常可以看见像在现在的轿车发动机上,我们经常可以看见像VVT-iVVT-i、VTEC-iVTEC-i、VVLVVL、VVTL-iVVT
2、L-i等技术标号。这些显赫的标号都代表发动机采用等技术标号。这些显赫的标号都代表发动机采用了可变配气的技术。了可变配气的技术。可可变配可变配气技术,从大类上分,包括可变气门正时和可变气门升程两有些发动机只匹配可变气门正时,如丰田的有些发动机只匹配可变气门正时,如丰田的VVT-iVVT-i发动机;发动机;有些发动机只匹配了可变气门升程,如本田的有些发动机只匹配了可变气门升程,如本田的VTECVTEC;有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门升程,如丰田的有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门升程,如丰田的VVTL-iVVTL-i,本田的,本田的VTEC-iVTEC-i 可变配气技术
3、,从大类上分,包括可变气门正时和可变气门升程两大类可变配气技术,从大类上分,包括可变气门正时和可变气门升程两大类第2页/共41页 一、可变气门正时一、可变气门正时在普通的发动机上,进气门和在普通的发动机上,进气门和排气门的开闭时间是固定不变排气门的开闭时间是固定不变的,这种固定不变的正时很难的,这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作兼顾到发动机不同转速的工作需求。采用可变气门正时需求。采用可变气门正时(variable valve timing variable valve timing,VVT,VVT)技术,改善了发动机在)技术,改善了发动机在低、中转速下的扭矩输出,大低、中转速下
4、的扭矩输出,大大增强驾驶的操纵灵活性,发大增强驾驶的操纵灵活性,发动机的转速也能够设计得更高。动机的转速也能够设计得更高。例如,日产的例如,日产的2 2升升VVLVVL发动机比没有配备发动机比没有配备VVTVVT的相同结构的发动机,可以提供超过的相同结构的发动机,可以提供超过2525的动力输出。的动力输出。为什么要进行可变气门正时为什么要进行可变气门正时第3页/共41页项目十五 可变进气控制系统 可变气门正时可分为:可变气门正时可分为:可变气门正时可分为:可变气门正时可分为:连续可变气门正时和不连续可变气门连续可变气门正时和不连续可变气门连续可变气门正时和不连续可变气门连续可变气门正时和不连续
5、可变气门正时;正时;正时;正时;进气可变气门正时和进排气双可变气门正时进气可变气门正时和进排气双可变气门正时进气可变气门正时和进排气双可变气门正时进气可变气门正时和进排气双可变气门正时简单的可变气门正时系统只有简单的可变气门正时系统只有两段或三段固定的相位角可供两段或三段固定的相位角可供选择,通常是选择,通常是00或或3030中的中的几个几个更高性能的可变气门正时系统能更高性能的可变气门正时系统能够连续可变相位角,根据转速的够连续可变相位角,根据转速的不同,在不同,在003030之间线性调控之间线性调控配气相位角配气相位角第4页/共41页有一些设计,像奔驰的双可变气门正时系统,它能同时改变进气
6、凸轮轴和排气凸轮轴的相位角,从而获得与转速更匹配的气门叠加角,因此其拥有效率更高的配气效率。有一些设计,像奔驰的双可变气门正时系统,它能同时改变进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角,从而获得与转速更匹配的气门叠加角,因此其拥有效率更高的配气效率。第5页/共41页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关闭时刻,这样的系统称为智能可变气门正时(variable valve timing-intelligent,V
7、VT-ivariable valve 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。制阀、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器。第6页/共41页VVT-iVVT-i系统利用曲轴系统利用曲轴位置传感器和位置传感器和VVTVVT传传感器(凸轮轴位置传感器(凸轮轴位置传感器)感知凸轮轴转感器)感知凸轮轴转动变化量,来获知凸动变化量,来获知凸轮轴转动方向及转动轮轴转动方向及转动量。量。1.凸轮轴凸轮轴/曲轴位置传感器曲轴位置传感器第7页
8、/共41页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控制器控制器第8页/共41页(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)组成,螺旋齿轮与凸轮轴固连,如下图所示:由螺旋齿轮、直
9、齿轮(内齿为螺旋齿轮)、活塞、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:当机油压力作用在当机油压力作用在活塞上,克服弹簧活塞上,克服弹簧力推动直齿轮轴向力推动直齿轮轴向运动,与之内啮合运动,与之内啮合的螺旋齿轮则会旋的螺旋齿轮则会旋转,同时带动凸轮转,同时带动凸轮轴转动一定角度,轴转动一定角度,改变了凸轮轴的位改变了凸轮轴的位置。置。第9页/共41页(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带带直直接接驱驱动动,
10、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。第10页/共41页 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,用进行占空比控制的,用于控制滑阀位置和分配流到于控制滑阀位置和分配流到VVT-iVVT-i控制器提前侧或延迟侧的油压。控制器
11、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。发动机停止时,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第11页/共41页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第12页/共41页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,使进气凸轮轴向气门正时的提前方向旋转。正时推
12、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。第13页/共41页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。第14页/共41页第15页/共41页二、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
13、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的扭扭力输出。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)第16页/共41页项目十五 可变进气控制系统 基于基于VVTVVT机构,机构,VVTLVVTL采用凸轮转换机构,从而使发动机在不同的转速工况下
14、由不同的凸轮控制,及时调整进、排气门的升程和开启持续时间。为了更好地提高发动机转速和获得更高的输出,可变气门升程系统对气门开启和关闭时刻进行了优化,大大提高了燃油经济性。当发动机低采用凸轮转换机构,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制,及时调整进、排气门的升程和开启持续时间。为了更好地提高发动机转速和获得更高的输出,可变气门升程系统对气门开启和关闭时刻进行了优化,大大提高了燃油经济性。当发动机低-中转速时,由凸轮轴上的低中转速时,由凸轮轴上的低-中速凸轮驱动摇臂,使进、排气门动作。一旦发动机高转速运行时,来自传感器的信号使中速凸轮驱动摇臂,使进、排气门动作。一旦发动机高转速运行时,来
15、自传感器的信号使ECUECU控制机油控制阀动作,调节摇臂活塞液压系统,使高速凸轮工作,这样进、排气门的升程和开启持续时间增加,发动机的充气效率得以提高。控制机油控制阀动作,调节摇臂活塞液压系统,使高速凸轮工作,这样进、排气门的升程和开启持续时间增加,发动机的充气效率得以提高。结构原理结构原理第17页/共41页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流量计,而驱动部件则包括机油控制阀(空气流量计,而驱动部件则包括机油
16、控制阀(OCVOCV),特殊),特殊的凸轮轴和摇臂组件等。的凸轮轴和摇臂组件等。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第18页/共41页机油压力控制阀中的机油压力控制阀中的伺服阀是由伺服阀是由ECUECU进行占进行占空比控制的。当发动空比控制的。当发动机高速运转时,机油机高速运转时,机油压力控制阀开启,机压力控制阀开启,机油直接通往凸轮转换油直接通往凸轮转换机构,使高速凸轮起机构,使高速凸轮起作用。作用。机油压力控制阀第19页/共41页当当发发动动机机低低-中中速速运运转转时时,由由低低-中中速速凸凸轮轮推推动动摇摇臂臂滚滚柱柱,使使两
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