VVT技术介绍课件
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VVT技术介绍
2019/9/22
1
目录
一、什么是VVT 二、VVT的优势 三、VVT的分类 四、VVT的结构
五、VVT工作原理 六、VVT控制过程 七、VVT控制策略 八、VVT标定
九、VVT缺点 十、VVT制作商 十一、VVT未来发展方向
2019/9/22
2
什么是VVT：
——VVT是Variable Valve Timing的简写，顾名思义即可变气门正时。 众所周知，内燃机的气门正时取决于凸轮轴的相位，一旦凸 轮轴的相位确定，其进排气门开启和关闭的相位一定；通常 情况下，凸轮轴在设计时很难兼顾到内燃机所有工况下的性 能，而VVT是一种通过改变凸轮相位来调整气门正时的装置。
转子与定子之间没有发生
相对转动，及凸轮轴相对
于曲轴正时没有调节。通
常进气VVT基准位置为进
气配气相位滞后位置，即
进气门滞后打开和关闭。
2019/9/22
13
VVT控制过程
工作位置
输入OCV的PWM信号占空 比逐渐加大，阀芯移动到 最远的位置，相位器中左 侧油腔压力逐渐加大，解 锁后，当左侧油腔中压力 大于右侧油腔压力，并克 服凸轮轴摩擦转矩以及相 位器内部摩擦转矩等之后， 转子相对定子有顺时针转 动，凸轮轴向正时提前方 向调节，即进气门将提前 打开和关闭。
扭矩 / 功率
舒适性
怠速稳定 性
FE ~ - 4-6 %
NOx ~ - 50 %
HC
-
torque/power -
DEP S
2019/9/22
6
VVT的结构
VVT系统由液压调相器，机油控 制阀（OCV），凸轮轴相位传感 器，曲轴相位传感器，发动机控 制单元等组成。其电液图如右：
VVT 机油控制阀
10
VVT的工作原理
右图是吉利发动机VVT技术机械
原理，请点击查看动画演示
2019/9/22
11
VVT的工作原理
VVT技术的控制原理
发动机ECU根据节气门开度传感器，发动机水温传感器，转速传感器， 进气压力传感器等传来的信号，查找MAP图所对应的气门正时角，即目 标位置；同时，发动机ECU根据曲轴位置传感器和凸轮位置传感器传来 的反馈信号计算得出的凸轮轴的实际位置。ECU将目标位置和实际位置 进行比较，并根据ECU的控制策略，向 机油控制阀（OCV）发出作动信 号，改变控制阀中阀芯的位置，从而改变油路中机油流向和流量大小， 把提前、滞后、保持不变等信号以油压方式反馈至VVT相位器空腔内， 来实现相位器内部定子和外部转子之间的相对转动 ，来调节凸轮轴的正 时角度，从而达到调整进气（排气）的量，和气门开闭时间。
2019/9/22
5
VVT分类
FE ~ - 3% NOx ~ - 50% HC ~ - 10% torque/power + 5%
IPS
排放
内部 EGR 催化器加热
燃油经济性
FE ~ - 3 % NOx ~ - 70 % HC ~ - 15 % torque/power
EPS
DIP S
FE ~ - 5 % NOx ~ - 70 % HC ~ - 15 % torque/power + 10%
2019/9/22
机油泵 油底壳
14
VVT控制过程
稳定位置
即转子相对定子顺时针 转动一定角度后，输入 OCV的PWM信号占空比 大约在50%左右，相位 器左右两侧油腔同时供 油，转子和定子保持在 该相对位置。通常VVT 介入调节后，大部分时 间工作在某一角度的动 态稳定位置。
VVT系统为闭环控制，PID控制法。
2019/9/22
12
VVT控制过程
为了更好的说明VVT系统的工作过程，下面以进气VVT为例，分别概述其三个最基本的工作过程：
VVT的初始位置
机油泵
输入OCV的PWM信号占空
油底壳
比通常为0%，阀芯没有移
动。相位器右侧油腔油压
大于左侧油腔油压，叶片
左侧紧靠在定子台肩上，
9
VVT的结构
机油供给方案
2019/9/22
VVT系统的所有工作均需通过机油完成，为保 证VVT及时、准确的工作，必须保证油压在工 作范围内，为此，一般VVT发动机均有单独的 VVT油路，机油从油底壳被机油泵输送到凸轮 轴，然后经过OCV阀，然后OCV控制进入相位 器内部空腔中的机油量和机油流入/流出方向。 OCV按照ECU的指令，通过阀芯的轴向位置来 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
8
VVT的结构
机油控制阀（OCV）结构
2019/9/22
VVT系统的OCV阀为比例阀，即阀芯的 移动位置与发动机ECU向OCV线圈提供 的PWM占空比大小是成正比的。占空 比逐渐加大时，线圈电磁力也逐渐加 大，铁芯总成在螺线管中移动，并克 服弹簧力推动阀芯前移，当占空比信 号逐渐减小时，电磁力也逐渐减小， 阀芯在弹簧力的作用下逐渐回位。阀 芯在移动过程中，与阀套配合实现油 路的切换，从而控制机油进出OCV阀 的方向和流量，进而控制流入/流出相 位器油腔的机油流量。
Hale Waihona Puke Baidu
凸轮相位传感器 传感器环
曲轴相位传感器
2019/9/22
机油 － 连接至机油泵 机油 － 连接至油底壳
发动机管理系统
7
VVT的结构
液压调相器结构
2019/9/22
链轮，定子和罩板共同组成液压空腔， 并被带有油封的星型转子分割为两个油 腔，油腔分别于凸轮轴和OCV进出油孔 对应相连。其中转子与凸轮轴通过中央 螺栓固定在一起，转子与凸轮轴的转动 永远是同步的；而定子与链轮或带轮通 过定子螺栓固定在一起，链轮或带轮以 及定子与曲轴的转动是同步的。转子相 对于定子有相对转动时，也就意味着凸 轮轴就相对于曲轴有正时提前或滞后。
2019/9/22
3
VVT优势
通俗讲发动机的进排气就好比人的呼吸，发动机一成不变的“呼吸” 节奏阻碍发动机效率的提升，VVT就相当让发动机在各种负荷和转 速下自由调整“呼吸”，从而提升动力表现，提高燃烧效率。
2019/9/22
4
VVT分类
VVT系统可分为分段式调节和连续调节，而连续调节式VVT又可分为如下四类： （1）单进气VVT,简称IPS （2）单排气VVT, 简称EPS （3）进、排气独立调节VVT,简称DIPS （4）进、排气等相位调节VVT, 简称DEPS 目前，市面上不同汽车厂商命名的如VVT,VCT,VVT-i, CVVT, DVVT,VCP,CVCP等，其实都是 上述技术中的一种，名字不同而已。 此外，还有一种配气技术叫可变气门升程（VVL），还有既可变气门正时（VVL） 和又可变气门升程（VVTL，VTEC）
2019/9/22
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目录
一、什么是VVT 二、VVT的优势 三、VVT的分类 四、VVT的结构
五、VVT工作原理 六、VVT控制过程 七、VVT控制策略 八、VVT标定
九、VVT缺点 十、VVT制作商 十一、VVT未来发展方向
2019/9/22
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什么是VVT：
——VVT是Variable Valve Timing的简写，顾名思义即可变气门正时。 众所周知，内燃机的气门正时取决于凸轮轴的相位，一旦凸 轮轴的相位确定，其进排气门开启和关闭的相位一定；通常 情况下，凸轮轴在设计时很难兼顾到内燃机所有工况下的性 能，而VVT是一种通过改变凸轮相位来调整气门正时的装置。
转子与定子之间没有发生
相对转动，及凸轮轴相对
于曲轴正时没有调节。通
常进气VVT基准位置为进
气配气相位滞后位置，即
进气门滞后打开和关闭。
2019/9/22
13
VVT控制过程
工作位置
输入OCV的PWM信号占空 比逐渐加大，阀芯移动到 最远的位置，相位器中左 侧油腔压力逐渐加大，解 锁后，当左侧油腔中压力 大于右侧油腔压力，并克 服凸轮轴摩擦转矩以及相 位器内部摩擦转矩等之后， 转子相对定子有顺时针转 动，凸轮轴向正时提前方 向调节，即进气门将提前 打开和关闭。
扭矩 / 功率
舒适性
怠速稳定 性
FE ~ - 4-6 %
NOx ~ - 50 %
HC
-
torque/power -
DEP S
2019/9/22
6
VVT的结构
VVT系统由液压调相器，机油控 制阀（OCV），凸轮轴相位传感 器，曲轴相位传感器，发动机控 制单元等组成。其电液图如右：
VVT 机油控制阀
10
VVT的工作原理
右图是吉利发动机VVT技术机械
原理，请点击查看动画演示
2019/9/22
11
VVT的工作原理
VVT技术的控制原理
发动机ECU根据节气门开度传感器，发动机水温传感器，转速传感器， 进气压力传感器等传来的信号，查找MAP图所对应的气门正时角，即目 标位置；同时，发动机ECU根据曲轴位置传感器和凸轮位置传感器传来 的反馈信号计算得出的凸轮轴的实际位置。ECU将目标位置和实际位置 进行比较，并根据ECU的控制策略，向 机油控制阀（OCV）发出作动信 号，改变控制阀中阀芯的位置，从而改变油路中机油流向和流量大小， 把提前、滞后、保持不变等信号以油压方式反馈至VVT相位器空腔内， 来实现相位器内部定子和外部转子之间的相对转动 ，来调节凸轮轴的正 时角度，从而达到调整进气（排气）的量，和气门开闭时间。
2019/9/22
5
VVT分类
FE ~ - 3% NOx ~ - 50% HC ~ - 10% torque/power + 5%
IPS
排放
内部 EGR 催化器加热
燃油经济性
FE ~ - 3 % NOx ~ - 70 % HC ~ - 15 % torque/power
EPS
DIP S
FE ~ - 5 % NOx ~ - 70 % HC ~ - 15 % torque/power + 10%
2019/9/22
机油泵 油底壳
14
VVT控制过程
稳定位置
即转子相对定子顺时针 转动一定角度后，输入 OCV的PWM信号占空比 大约在50%左右，相位 器左右两侧油腔同时供 油，转子和定子保持在 该相对位置。通常VVT 介入调节后，大部分时 间工作在某一角度的动 态稳定位置。
VVT系统为闭环控制，PID控制法。
2019/9/22
12
VVT控制过程
为了更好的说明VVT系统的工作过程，下面以进气VVT为例，分别概述其三个最基本的工作过程：
VVT的初始位置
机油泵
输入OCV的PWM信号占空
油底壳
比通常为0%，阀芯没有移
动。相位器右侧油腔油压
大于左侧油腔油压，叶片
左侧紧靠在定子台肩上，
9
VVT的结构
机油供给方案
2019/9/22
VVT系统的所有工作均需通过机油完成，为保 证VVT及时、准确的工作，必须保证油压在工 作范围内，为此，一般VVT发动机均有单独的 VVT油路，机油从油底壳被机油泵输送到凸轮 轴，然后经过OCV阀，然后OCV控制进入相位 器内部空腔中的机油量和机油流入/流出方向。 OCV按照ECU的指令，通过阀芯的轴向位置来 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
8
VVT的结构
机油控制阀（OCV）结构
2019/9/22
VVT系统的OCV阀为比例阀，即阀芯的 移动位置与发动机ECU向OCV线圈提供 的PWM占空比大小是成正比的。占空 比逐渐加大时，线圈电磁力也逐渐加 大，铁芯总成在螺线管中移动，并克 服弹簧力推动阀芯前移，当占空比信 号逐渐减小时，电磁力也逐渐减小， 阀芯在弹簧力的作用下逐渐回位。阀 芯在移动过程中，与阀套配合实现油 路的切换，从而控制机油进出OCV阀 的方向和流量，进而控制流入/流出相 位器油腔的机油流量。
Hale Waihona Puke Baidu
凸轮相位传感器 传感器环
曲轴相位传感器
2019/9/22
机油 － 连接至机油泵 机油 － 连接至油底壳
发动机管理系统
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VVT的结构
液压调相器结构
2019/9/22
链轮，定子和罩板共同组成液压空腔， 并被带有油封的星型转子分割为两个油 腔，油腔分别于凸轮轴和OCV进出油孔 对应相连。其中转子与凸轮轴通过中央 螺栓固定在一起，转子与凸轮轴的转动 永远是同步的；而定子与链轮或带轮通 过定子螺栓固定在一起，链轮或带轮以 及定子与曲轴的转动是同步的。转子相 对于定子有相对转动时，也就意味着凸 轮轴就相对于曲轴有正时提前或滞后。
2019/9/22
3
VVT优势
通俗讲发动机的进排气就好比人的呼吸，发动机一成不变的“呼吸” 节奏阻碍发动机效率的提升，VVT就相当让发动机在各种负荷和转 速下自由调整“呼吸”，从而提升动力表现，提高燃烧效率。
2019/9/22
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VVT分类
VVT系统可分为分段式调节和连续调节，而连续调节式VVT又可分为如下四类： （1）单进气VVT,简称IPS （2）单排气VVT, 简称EPS （3）进、排气独立调节VVT,简称DIPS （4）进、排气等相位调节VVT, 简称DEPS 目前，市面上不同汽车厂商命名的如VVT,VCT,VVT-i, CVVT, DVVT,VCP,CVCP等，其实都是 上述技术中的一种，名字不同而已。 此外，还有一种配气技术叫可变气门升程（VVL），还有既可变气门正时（VVL） 和又可变气门升程（VVTL，VTEC）