可变气门升程技术的原理及应用

结论: 以90km/ h 等速行驶时采用VVT 技
术可节省燃料消耗14.4%; 进气门提前53 °, 排气门不变。
结论: 以120km/ h 等速行驶时采用VVT 技术可
节省燃料消耗7.7%; 进气门提前43°, 排气门 基本不变。
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III、VVT的实验分析
表5 分段等速行驶优化油耗数据
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II、VVT的结构及控制机理
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II、VVT的结构及控制机理
OCV电磁阀工作原理
OCV 按照ECU 的指令，通过滑阀(Spool Valve)的轴向位置来调节机油 的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。
➢ 电磁阀由PMW脉宽信号输入
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目录
I. 可变配气机构 II. VVT的结构及控制机理 III. VVT的实验分析
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I、可变配气机构
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一、配气机构简介 1、功用
按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时 开闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量(汽油机为可燃混合气)得以及 时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。 2、充c量系MM数o 进c 进 气气 状过 态程 下中 充实 满际 气充 缸入 工作 气缸 容新 积鲜 理充 论量 充量
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I、可变配气机构
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4、可变配气机构分类
可变气门升程VVL (Variable Valve Lift) VVA
可变进气系统VIS (Variable Valve System)
可变气门正时VVT (Variable Valve Timing)
传统凸轮轴可变机构
无凸轮机构包括电磁式、电气式及电液式全可变气门机构
由表作图
表6 分段加速行驶优化油耗数据
由表作图
图4 VVT总成构造 (带回位弹簧)
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II、VVT的结构及控制机理
机油控制阀(OCV)构造
➢ OCV 主要由阀体(含电磁线圈、控制模块接头等)、滑阀、复位弹簧等部 分组成 如图5所示
➢ 在这里，OCV供油槽是来自机油泵主油道的机油,其压力>提前腔和滞后腔 进油槽压力P>回油槽压力T
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II、VVT的结构及控制机理
➢ 进排气VVT系统调整特性
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II、VVT的结构及控制机理
VVT 系统构造及工作原理
➢ VVT 总成构造（叶片式）
VVT 总成主要由正时链（皮带）轮、定子（壳体）、转子、锁销、回位弹 簧（排气VVT）及密封组件等部分组成，如图4 所示。转子与凸轮轴相连， 正时时带动凸轮轴转动，定子通过螺栓固定在链轮上。
不同的发动机工况(转速、负荷、温度等)，要求不同的配气相位。因为当 发动机工况(如转速)改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也 随之改变，因此在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果 将会不同。VVT 系统会随发动机工况不同而调整其特性以满足发动机不同 性能需求，具体如表2、表3 所示。
系统工作电压通常为10～16V 占空比通常由128Hz的脉宽来调节 在闭环控制方式中，约15ms执行一次循环。
PWM 信号
15
10
电压
5
0
0
0.5
1
1.5
2
通路时间
循环周期 = 1/f （频率）
1 个循环
占空比 = 通路时间/循环周期
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II、VVT的结构及控制机理
电磁控制阀：占空比最大状态(提前)
B
A
供油方向
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II、VVT的结构及控制机理
电磁控制阀：中等占空比状态
B
A
供油孔阻塞
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II、VVT的结构及控制机理
电磁控制阀：断电状态(滞后)
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B
A
泻油孔
供油方向
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II、VVT的结构及控制机理
VVT发动机结构和工作原理演示
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表示充满气缸的程度(0.8-0.9，增压可能>1)
3、c↑可→变配新气鲜机充构量↑→根据燃烧发放动出机热工值况↑→通功过率↑提→前转或矩滞↑后→开动闭力进性排↑气
门→低速提供转矩↑合，适改的善气废门气正排时放→↑充,气怠效速率稳↑定→性动和力低性速和平经稳济性性↑↑
因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。
表1
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图2 配气相位图
由
➢ 图3：通过VVT系统的调节，使发动机性能在 全部工况范围内都达到最优，改善发动机油 耗及排放。
图3 发动机速度特性
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II、VVT的结构及控制机理
VVT 系统分类及特点：
➢ 一般VVT 系统：IVVT 、EVVT 、DVVT，随设计要求而定。 ➢ VVT 系统调整特性与发动机性能
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在不同工况下
OCV电磁阀 VVT(提前 或滞后 )
反馈
ECU
相位传感器
VVT系统控制图
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II、VVT的结构及控制机理
VVT工作原理
滞后：VVT通过相位传感器接到从ECU传给电磁阀的信号，要完 成相位滞后状态，此时叶片位于相位最提前状态，从主油道 过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔，当油压大于锁止 销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，VVT逆时针转动，此时 滞后腔油压为P>提前腔压力T，叶 片两侧有压力差，此时滞后腔进油， 提前腔中低压油通过油道随凸轮轴 环形带泄油，当叶片转到最滞后位 置，完成相位滞后过程。同理提前 过程。图6
III、VVT的实验分析
VVT 机构在发动机燃烧中的影响分析
以某款2.0L 直列4 缸DOHC 自然吸气汽油机为基础, 用软件模拟分析进、
排气门开启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。
表1 整车的参数
表2 变速器参数
表3 90km / h 等速行驶优化油耗数据
表4 120km / h 等速行驶优化油耗数据
典型机构：VTEC机构、VVT-i、张紧轮式VVT、叶片式VVT、可变升程机构
VVA技术的发展趋势与分类、如图1
由图
传统→机械式 凸轮轴→无凸轮轴
非连续可变→连续可变
这里主要介绍叶片式VVT
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II、VVT的结构及控制机理
配气相位
➢ 气门正时（配气相位）是以曲轴转角表示的 进/排气门开启时刻和气门开启延续时间，通 常以配气相位环形图2表示。