1、項(xiàng)目十五：可變進(jìn)氣控制系統(tǒng),1、掌握可變氣門正時系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理； 2、掌握可變氣門升程系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理； 3、掌握可變進(jìn)氣系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理； 4、掌握渦輪增壓系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)及工作原理。,在現(xiàn)在的轎車發(fā)動機(jī)上，我們經(jīng)?？梢钥匆娤馰VT-i、VTEC-i、VVL、VVTL-i等技術(shù)標(biāo)號。這些顯赫的標(biāo)號都代表發(fā)動機(jī)采用了可變配氣的技術(shù)。,可可變配可變配氣技術(shù)，從大類上分，包括可變氣門正時和可變氣門升程兩,有些發(fā)動機(jī)只匹配可變氣門正時，如豐田的VVT-i發(fā)動機(jī)；,有些發(fā)動機(jī)只匹配了可變氣門升程，如本田的VTEC；,有些發(fā)動機(jī)既匹配的可變氣門正時又匹配的可變氣門升程，如

2、豐田的VVTL-i，本田的VTEC-i,可變配氣技術(shù)，從大類上分，包括可變氣門正時和可變氣門升程兩大類,一、可變氣門正時,在普通的發(fā)動機(jī)上，進(jìn)氣門和排氣門的開閉時間是固定不變的，這種固定不變的正時很難兼顧到發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速的工作需求。采用可變氣門正時（variable valve timing ,VVT）技術(shù)，改善了發(fā)動機(jī)在低、中轉(zhuǎn)速下的扭矩輸出，大大增強(qiáng)駕駛的操縱靈活性，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速也能夠設(shè)計(jì)得更高。,例如，日產(chǎn)的2升VVL發(fā)動機(jī)比沒有配備VVT的相同結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)，可以提供超過25的動力輸出。,為什么要進(jìn)行可變氣門正時,可變氣門正時可分為：連續(xù)可變氣門正時和不連續(xù)可變氣門正時；進(jìn)氣可變氣門正時

3、和進(jìn)排氣雙可變氣門正時,簡單的可變氣門正時系統(tǒng)只有兩段或三段固定的相位角可供選擇，通常是0或30中的幾個,更高性能的可變氣門正時系統(tǒng)能夠連續(xù)可變相位角，根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同，在030之間線性調(diào)控配氣相位角,有一些設(shè)計(jì)，像奔馳的雙可變氣門正時系統(tǒng)，它能同時改變進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸的相位角，從而獲得與轉(zhuǎn)速更匹配的氣門疊加角，因此其擁有效率更高的配氣效率。,ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等傳感器信號來控制凸輪軸調(diào)整機(jī)構(gòu)的機(jī)油壓力，從而改變進(jìn)、排氣門的開啟和關(guān)閉時刻，這樣的系統(tǒng)稱為智能可變氣門正時（variable valve timing-intelligent,VVT-i）。,VVT-i,VVT-i系統(tǒng)主

4、要包括VVT-i控制器、凸輪軸正時機(jī)油控制閥、凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器。,VVT-i系統(tǒng)利用曲軸位置傳感器和VVT傳感器（凸輪軸位置傳感器）感知凸輪軸轉(zhuǎn)動變化量，來獲知凸輪軸轉(zhuǎn)動方向及轉(zhuǎn)動量。,1.凸輪軸/曲軸位置傳感器,VVT-i控制器有葉片式、螺旋齒輪式、鏈?zhǔn)饺N類型。,（1）葉片式VVT-i控制器 葉片式VVT-i控制器由定時鏈條驅(qū)動的外殼、固定在凸輪軸上的葉片等組成。,葉片式VVT-i控制器的結(jié)構(gòu),2.VVT-i控制器,（2）螺旋齒輪式VVT-i控制器 由螺旋齒輪、直齒輪（內(nèi)齒為螺旋齒輪）、活塞、回位彈簧、齒轂（外殼）組成，螺旋齒輪與凸輪軸固連，如下圖所示：,當(dāng)機(jī)油壓力作用在活

5、塞上，克服彈簧力推動直齒輪軸向運(yùn)動，與之內(nèi)嚙合的螺旋齒輪則會旋轉(zhuǎn)，同時帶動凸輪軸轉(zhuǎn)動一定角度，改變了凸輪軸的位置。,（3）鏈?zhǔn)絍VT-i控制器 鏈?zhǔn)絍VT-i控制器是在進(jìn)、排氣凸輪軸之間安裝的一個鏈傳動機(jī)構(gòu)。排氣凸輪軸由曲軸通過皮帶直接驅(qū)動，進(jìn)氣凸輪軸通過鏈輪和鏈條由排氣凸輪軸驅(qū)動。機(jī)油壓力作用在活塞上推動鏈條張緊器上下的移動時，改變進(jìn)氣凸輪軸的轉(zhuǎn)動角度。這種調(diào)整結(jié)構(gòu)只改變進(jìn)氣凸輪軸的正時，大眾和奧迪車型即采用該種類型的結(jié)構(gòu)。,凸輪軸正時機(jī)油控制閥是由發(fā)動機(jī)ECU進(jìn)行占空比控制的，用于控制滑閥位置和分配流到VVT-i控制器提前側(cè)或延遲側(cè)的油壓。發(fā)動機(jī)停止時，進(jìn)氣門正時是處于最大延遲角度位置。,

6、凸輪軸正時機(jī)油控制閥,3.凸輪軸正時機(jī)油控制閥,智能可變氣門正時系統(tǒng)的工作原理,豐田進(jìn)氣門智能可變氣門正時系統(tǒng)的工作過程,二、可變氣門升程,發(fā)動機(jī)的氣門升程是受凸輪軸轉(zhuǎn)角長度控制的，在普通的發(fā)動機(jī)上，凸輪軸的轉(zhuǎn)角長度固定，氣門升程也是固定不變的。在高轉(zhuǎn)速時，采用長升程來提高進(jìn)氣效率，讓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣更順暢；在低速時，采用短升程，能產(chǎn)生更大的進(jìn)氣負(fù)壓及更多的渦流，讓空氣和燃油充分混合，因而提高低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出。,智能可變氣門升程系統(tǒng)（VVTL-i）,基于VVT機(jī)構(gòu)，VVTL采用凸輪轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，從而使發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，及時調(diào)整進(jìn)、排氣門的升程和開啟持續(xù)時間。為了更好地提高發(fā)動

7、機(jī)轉(zhuǎn)速和獲得更高的輸出，可變氣門升程系統(tǒng)對氣門開啟和關(guān)閉時刻進(jìn)行了優(yōu)化，大大提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)發(fā)動機(jī)低-中轉(zhuǎn)速時，由凸輪軸上的低-中速凸輪驅(qū)動搖臂，使進(jìn)、排氣門動作。一旦發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時，來自傳感器的信號使ECU控制機(jī)油控制閥動作，調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，使高速凸輪工作，這樣進(jìn)、排氣門的升程和開啟持續(xù)時間增加，發(fā)動機(jī)的充氣效率得以提高。,結(jié)構(gòu)原理,VVTL系統(tǒng)的組成與VVT-i相似，控制系統(tǒng)也包括曲軸/凸輪軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器和空氣流量計(jì)，而驅(qū)動部件則包括機(jī)油控制閥（OCV），特殊的凸輪軸和搖臂組件等。,VVTL-i系統(tǒng)的凸輪軸,VVTL-i系統(tǒng)的搖臂,機(jī)油壓力控

8、制閥中的伺服閥是由ECU進(jìn)行占空比控制的。當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，機(jī)油壓力控制閥開啟，機(jī)油直接通往凸輪轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，使高速凸輪起作用。,機(jī)油壓力控制閥,1. VTEC機(jī)構(gòu)的組成,同一缸有主進(jìn)氣門和次進(jìn)氣門，主搖臂驅(qū)動主進(jìn)氣門，次搖臂驅(qū)動次進(jìn)氣門，中間搖臂在主次之間，不與任何氣門直接接觸。,1、正時板 2、中間搖臂 3、次搖臂 4、同步活塞B 5、同步活塞A 6、正時活塞 7、進(jìn)氣門 8、主搖臂 9、凸輪軸,VTEC,1、同步活塞B 2、同步活塞A 3、彈簧 4、正時活塞 5、主搖臂 6、中間搖臂 7、次搖臂,與不同配氣機(jī)構(gòu)相比較，主要區(qū)別是：凸輪軸上的凸輪較多，且升程不等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,進(jìn)氣搖臂總成:,

9、2.VTEC機(jī)構(gòu)的工作原理,發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，電磁閥不通電使油道關(guān)閉，此時，三個搖臂彼此分離，主凸輪通過搖臂驅(qū)動主進(jìn)氣門，中間凸輪驅(qū)動中間搖臂空擺；次凸輪的升程非常小，通過次搖臂驅(qū)動次進(jìn)氣門微量開啟。配氣機(jī)構(gòu)處于單進(jìn)、雙排氣門工作狀態(tài)，單進(jìn)氣門由主凸輪軸驅(qū)動。 當(dāng)發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，電腦向VTEC電磁閥供電，使電磁閥開啟，來自潤滑油道的機(jī)油壓力作用在正時活塞一側(cè)，此時兩個活塞分別將主搖臂和次搖臂與中間搖臂接成一體，成為一個組合搖臂。此時，中間凸輪升程最大，組合搖臂受中間凸輪驅(qū)動，兩個進(jìn)氣門同步工作。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定值，電腦切斷電磁閥電流，正時活塞一側(cè)油壓下降，各搖臂油缸孔內(nèi)的活塞在回位彈簧

10、作用下，三個搖臂彼此分離而獨(dú)立工作。,VTEC機(jī)構(gòu)高、低速工作狀態(tài),VTEC機(jī)構(gòu)高速工作狀態(tài),1-中間凸輪 2-中間搖臂,VTEC機(jī)構(gòu)低速工作狀態(tài),1-主凸輪 2-次凸輪 3-次搖臂 4-阻擋活塞 5-同步活塞A 6-正時活塞 7-主搖臂 8-同步活塞B,3. VTEC系統(tǒng)電路,發(fā)動機(jī)控制ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度和車速信號控制VTEC電磁閥。電磁閥通電后，通過壓力開關(guān)給電腦提供一個反饋信號，以便監(jiān)控系統(tǒng)工作。,三、可變進(jìn)氣系統(tǒng),可變進(jìn)氣系統(tǒng)有兩種類型：動力閥控制系統(tǒng)和進(jìn)氣諧振系統(tǒng)（ACIS）,1.動力閥控制系統(tǒng),在進(jìn)氣量較少的低速、小負(fù)荷工況下：使進(jìn)氣道空氣流通截面積減小，提高進(jìn)

11、氣流速、增大進(jìn)氣慣性、加強(qiáng)氣缸內(nèi)的渦流強(qiáng)度，以提高發(fā)動機(jī)的充氣效率，改善發(fā)動機(jī)低速性能。,而在進(jìn)氣量較多的高速、大負(fù)荷工況下：增大進(jìn)氣空氣流通截面積，以減小進(jìn)氣阻力，有利于改善發(fā)動機(jī)的高速性能。,功能：控制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的空氣流通截面的大小，以適應(yīng)發(fā)動機(jī)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時的進(jìn)氣量需求，從而改善發(fā)動機(jī)的動力性。,動力閥控制系統(tǒng)的工作過程,控制進(jìn)氣道空氣流通截面積大小的動力閥安裝在進(jìn)氣管上，動力閥的開閉由真空控制閥控制動作，ECU根據(jù)各傳感器信號通過真空電磁閥（VSV）控制真空罐和真空控制閥的真空通道,當(dāng)發(fā)動機(jī)大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣量較多，ECU接通真空電磁閥搭鐵回路，真空罐中的真空不能進(jìn)入真空控制閥，控

12、制動力閥開啟，進(jìn)氣通道面積變大。,當(dāng)發(fā)動機(jī)小負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣量較少，ECU斷開真空電磁閥，真空罐中的真空進(jìn)入真空控制閥，動力閥處于關(guān)閉位置，進(jìn)氣通道面積變小。,2.進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng),進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)（ACIS）通過分階段改變進(jìn)氣歧管的長度，使發(fā)動機(jī)在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能提高扭矩輸出，尤其是在低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。對進(jìn)氣空氣控制閥進(jìn)行優(yōu)化控制以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣歧管長度分階段改變。ECU控制進(jìn)氣空氣控制閥的動作主要參考發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門開度信號。,進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)有兩階段和三階段進(jìn)氣歧管長度的變化。,奧迪A4發(fā)動機(jī)進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理,在對可變進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行檢測時，主要應(yīng)檢查:真空罐、進(jìn)氣室和真空管路有無漏

13、氣，真空電磁閥電路有無短路或斷路，真空電磁閥電阻是否符合標(biāo)準(zhǔn)。,兩階段變化的進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng),三階段變化的進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)采用兩個真空電磁閥,豐田1MZ-FE三階段進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)組成及工作原理,其他類型的進(jìn)氣諧振控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示:,1.機(jī)械式渦輪增壓器 空氣被由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)壓縮。 但是增大的輸出功率會損失一部分，這是因?yàn)閾p失的部分需要用來驅(qū)動壓縮機(jī)。 用來驅(qū)動機(jī)械式渦輪增壓器的功率占增大功率的15%。 因此，與具有同樣輸出功率的不增壓的發(fā)動機(jī)相比會燃料的消耗量比較大。 這種方式不夠經(jīng)濟(jì)。,四缸機(jī)械式渦輪增壓發(fā)動機(jī)的示意圖,四、渦輪增壓系統(tǒng),2.廢氣渦輪增壓器 在廢氣渦輪增壓器中，用來驅(qū)動渦輪的是排出的廢氣。該渦輪驅(qū)動與它同軸的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)將助燃空氣吸入，壓縮后提供給發(fā)動機(jī)。,四缸廢氣渦輪增壓發(fā)動機(jī)的示意圖,廢氣渦輪增壓器的優(yōu)點(diǎn)： 燃料的消耗量低于不增壓的發(fā)動機(jī)（因?yàn)榕艢馐綔u輪增壓器使用的是廢氣作為動力）。 功率與負(fù)載的比率 (千瓦 / 千克) 要高于不增壓的發(fā)動機(jī)。 可以改善渦輪增壓發(fā)動機(jī)的扭矩特性。 渦輪增壓發(fā)動機(jī)的高海拔特性好。 渦輪增壓發(fā)動機(jī)可在低排量的情況下使用。,渦輪增壓器是由公共軸連接的渦輪和壓縮機(jī)構(gòu)成的。 排出的廢氣驅(qū)動渦輪，給壓縮機(jī)提供動力。 壓縮機(jī)將助燃空氣吸入，壓縮后提供給發(fā)