可变配气相位机构
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配气相位与可变配气相位机构
180º+γ+δ
⑦气门重叠：在某一时间内，进气门、排气门同时开启的现 象。
⑧气门重叠角α+δ ：气门重叠时的曲轴转角。
气门重叠与气门重叠角
1.气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气 门同时开启的现象。
2.气门重叠角：气门同时开启的角度（+ ）。
气门重叠角
排气过程
进气过程
配 气 相 位 示 意 图
位，增大进气 地利用高转速时的气流惯
迟闭角；提前 性，充分进行过后充气，
排气门相位， 提高充气效率；排气门相
增大排气提前 位提前，满足发动机高速
角
时动力性的要求
适当推迟排气 推迟排气相位，充分利用 相位，减小排 燃烧压力；进气门相位提 气提前角；提 前，提高充气效率，减小 前 进 气 门 相 位 ，泵气损失，使发动机获得 减 小 进 气 迟 闭 最大转矩。 角
进气侧凸轮正时提前示意图
配气相位保Hale Waihona Puke 示意图进气侧凸轮正时延迟示意图
（4）Dual VVT-i机构在不同工作情况下实现的正时功能
怠速、轻 载、低温 和起动
中等负荷 时
进气门相位延迟，排 防 止 出 现 缸 内 气门相位提前，减小 新 鲜 充 量 向 进 进排气门的重叠角， 气 管 的 倒 流 ，
配气相位动态演示
二、 可变配气相位机构
1.发动机双智能可变气门正时机构（Dual VVT-i） （1）Dual VVT-i机构组成及控制原理
Dual VVT—i机构控制原理
（2）Dual VVT-i机构的结构
VVT-i控制器
进气侧凸轮轴正时机油控制阀
（3）Dual VVT-i机构工作原理
配气相位与可变配气相位机构
⑦气门重叠：在某一时间内，进气门、排气门同时开启的现 象。
⑧气门重叠角α+δ ：气门重叠时的曲轴转角。
气门重叠与气门重叠角
1.气门重叠：当进气门早开和排气门迟关时，出现的进排气 门同时开启的现象。
2.气门重叠角：气门同时开启的角度（+ ）。
气门重叠角
排气过程
进气过程
配 气 相 位 示 意 图
位，增大进气 地利用高转速时的气流惯
迟闭角；提前 性，充分进行过后充气，
排气门相位， 提高充气效率；排气门相
增大排气提前 位提前，满足发动机高速
角
时动力性的要求
适当推迟排气 推迟排气相位，充分利用 相位，减小排 燃烧压力；进气门相位提 气提前角；提 前，提高充气效率，减小 前 进 气 门 相 位 ，泵气损失，使发动机获得 减 小 进 气 迟 闭 最大转矩。 角
进气侧凸轮正时提前示意图
配气相位保Hale Waihona Puke 示意图进气侧凸轮正时延迟示意图
（4）Dual VVT-i机构在不同工作情况下实现的正时功能
怠速、轻 载、低温 和起动
中等负荷 时
进气门相位延迟，排 防 止 出 现 缸 内 气门相位提前，减小 新 鲜 充 量 向 进 进排气门的重叠角， 气 管 的 倒 流 ，
配气相位动态演示
二、 可变配气相位机构
1.发动机双智能可变气门正时机构（Dual VVT-i） （1）Dual VVT-i机构组成及控制原理
Dual VVT—i机构控制原理
（2）Dual VVT-i机构的结构
VVT-i控制器
进气侧凸轮轴正时机油控制阀
（3）Dual VVT-i机构工作原理
配气相位与可变配气相位机构
可变配气相位
况变化而变化。而传统发动机配气相位是固定不变的，是一
种折衷方案，不能在各种情况下提供最佳正时。
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二 改变配气相位的方法
1 改变凸轮轴和曲轴的相对位置 ---使凸轮轴偏转一个角度
2 改变凸轮的形状
----不同工况使用不同的凸轮
2019/2/12 机电工程系 13
三
常见可变配气相位装置
迟后角越大。当汽油机小负荷运转时，由于进气压力较低，
要求气门重叠角减小，否则会出现废气倒流，使进气量减少。
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可变配气相位技术简介
一 为何使用可变配气相位技术
1 配气相位对发动机的动力性、经济性及排放有着重要的影响。 2 为了获得较好的发动机性能，配气相位应随着发动机不同工
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机电工程系
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工作过程控制 • VTEC系统气门工作状态的切换由控制系统控制。 • 主要由传感器、控制单元和执行器组成。
发动机ECU根据转速传 感器、车速传感器、水温传 感器、负荷传感器等信号进 行判断，输出相应的控制信 号，通过电磁阀调节摇臂内 活塞液压系统，使发动机在 不同的工况下由不同的凸轮 控制，从而使进气门的开度 和正时处于较佳状态。
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2
2 影响充气效率ηv的因素：
1 ) 气缸进气终了温度 Ta 2 ) 气缸进气终了压力 Pa 3 ) 残余废气 4 ) 配气相位
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3 提高充气效率的措施：
1
2 3 4
5 6
减少进、排气阻力；如气道光滑、形状合理、 取消化油器等 使用多气门技术，改善换气效果 进、排气道分置，采用增压中冷技术 合理设计配气相位；尤其是采用可变配气正时 电控技术，优化气门开、闭时间和气门升程； 采用进气谐波控制技术 使用增压技术
可变配气相位机构
气相位控制机构的结构示意图
可变配气相位控制机构的结构
• 可变配气相位控制装置由传感器、控制部分和 执行机构组成。执行部分由可变配气相位机构 中的凸轮、摇臂和同步活塞等组成；控制部分 和执行机构由发动机ECM、可变配气相位电磁 阀和压力开关等组成；在发动机工作中，各种 传感器不断地向ECM输入发动机转速和负荷的 变化。当转换条件符合后，ECM操纵可变配气 相位电磁阀打开油路，机油压力推动同步活塞 把三个摇臂连锁在一起，实行可变配气相位， 以改变进气量，提高发动机功率。
四川汽车职业技术学院龚兰兰可变配气相位控制机构的结构可变配气相位控制机构可以使发动机在高速运转时改变气门开启时间和升程并由ecm电控组件控制同时也可以改变高速时进排气门开启的重叠时间使发动机在高速范围由于可变配气相位的作用输出更大的功率
可变配气相位机构
可变配气相位控制机构的结构
• 可变配气相位控制机构，可以使发动 机在高速运转时改变气门开启时间和升 程，并由ECM电控组件控制，同时也可 以改变高速时进、排气门开启的“重叠 时间”，使发动机在高速范围由于可变 配气相位的作用输出更大的功率。可变 配气相位控制机构由气门（每个气缸有 两个进气门和两个排气门）、凸轮、摇 臂、同步活塞A和B、正时活塞等组成。
可变配气相位控制机构的检修
• （3）检查摇臂 • ① 拆下气缸盖罩，在压缩上止点时，用
手推动三个摇臂，应能独立自由动作， 不应连锁。
• ② 从检查油孔注入压力为400kPa的压缩 空气，并堵住泄油孔，用手指将正时板 推高2~3mm，同步活塞应能把三个摇臂 连锁。
• ③ 不往检查油孔注入压缩空气，三个摇 臂能分开独立动作。
可变配气相位控制机构工作原理
• 在中、低转速时，凸轮轴内没有机油压力， 三个摇臂各自独立运动，互相不干涉。这 时两个进气门分别由主、次凸轮驱动，主 摇臂驱动主气门，次摇臂驱动副气门。由 于主凸轮升程大，气门开度大，而次凸轮 升程小，气门开度小，因而进入气缸的混 合气也相对较少。因此，发动机在中、低 速时，可变配气相位不起作用。
可变配气相位控制机构的结构
• 可变配气相位控制装置由传感器、控制部分和 执行机构组成。执行部分由可变配气相位机构 中的凸轮、摇臂和同步活塞等组成；控制部分 和执行机构由发动机ECM、可变配气相位电磁 阀和压力开关等组成；在发动机工作中，各种 传感器不断地向ECM输入发动机转速和负荷的 变化。当转换条件符合后，ECM操纵可变配气 相位电磁阀打开油路，机油压力推动同步活塞 把三个摇臂连锁在一起，实行可变配气相位， 以改变进气量，提高发动机功率。
四川汽车职业技术学院龚兰兰可变配气相位控制机构的结构可变配气相位控制机构可以使发动机在高速运转时改变气门开启时间和升程并由ecm电控组件控制同时也可以改变高速时进排气门开启的重叠时间使发动机在高速范围由于可变配气相位的作用输出更大的功率
可变配气相位机构
可变配气相位控制机构的结构
• 可变配气相位控制机构，可以使发动 机在高速运转时改变气门开启时间和升 程，并由ECM电控组件控制，同时也可 以改变高速时进、排气门开启的“重叠 时间”，使发动机在高速范围由于可变 配气相位的作用输出更大的功率。可变 配气相位控制机构由气门（每个气缸有 两个进气门和两个排气门）、凸轮、摇 臂、同步活塞A和B、正时活塞等组成。
可变配气相位控制机构的检修
• （3）检查摇臂 • ① 拆下气缸盖罩，在压缩上止点时，用
手推动三个摇臂，应能独立自由动作， 不应连锁。
• ② 从检查油孔注入压力为400kPa的压缩 空气，并堵住泄油孔，用手指将正时板 推高2~3mm，同步活塞应能把三个摇臂 连锁。
• ③ 不往检查油孔注入压缩空气，三个摇 臂能分开独立动作。
可变配气相位控制机构工作原理
• 在中、低转速时，凸轮轴内没有机油压力， 三个摇臂各自独立运动，互相不干涉。这 时两个进气门分别由主、次凸轮驱动，主 摇臂驱动主气门，次摇臂驱动副气门。由 于主凸轮升程大，气门开度大，而次凸轮 升程小，气门开度小，因而进入气缸的混 合气也相对较少。因此，发动机在中、低 速时，可变配气相位不起作用。
汽车发动机配气相位机构
汽车发动机配气相位机构Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】可变配气相位机构由于发动机进气的循环进行，导致进气管内的气体波动，以致汽缸进气量的忽高忽低，进而出现发动机工作的不稳定，动力性下降，而且随着转速的提高越加严重。
为此，现代许多发动机设有可变配气机构、可变进气管等装置。
一、可变配气机构许多发动机的配气相位通常是兼顾发动机各种工况下性能而采用一种折衷办法，其结果是发动机性能没有得到充分发挥。
随着轿车汽油机的高速化和废气排放法规的日趋严格，配气相位固定不变的缺点显得越来越突出。
因此，可变配气机构的研究和应用引起了人们的高度重视。
由于高速汽油机配气相位的设置通常偏重于高转速，进气门关闭角较大，而发动机在低速运行时，汽缸内的混合气会反窜至进气管中，致使汽缸内燃烧不稳定，功率下降，怠速不稳定。
采用可变配气相位机构后，发动机的进气门关闭角在低速时自动减小，可消除上述现象，改善低速和怠速性能。
可变配气相位机构是发动机设计的新技术，近十几年发展迅速。
可变配气相位机构主要有电磁式、液压式和机械式三大类。
国外研制的此机构有数10种，每种形式都有能改变发动机配气相位的功能，但均有各自优缺点。
可变气门配气相位和气门升程电子控制系统图1所示为日本本田公司90年代初开发的一种可变气门配气相位和气门升程电子控制系统，称为“VTEC”机构。
它是既可以改变配气定时，又能改变气门运动规律的可变配气定时一升程的控制机构。
其配气凸轮轴上布置了高速和低速两种凸轮轴，采用了设计特殊的摇臂，根据发动机转速的高低，自动切换凸轮，使摇臂分别被高速凸轮或低速凸轮驱动。
由于凸轮的更换，从而实现了配气定时和气门运动规律均可变化的目的。
其工作原理为：凸轮轴9上的高速凸轮11处在中摇臂2的位置，左右各自有一个低速凸轮10和12，分别处在主摇臂8和3的位置，在三个摇臂内装有同步柱塞4和5、定时柱塞6以及阻挡柱塞13。
可变凸轮轴配气相位机构的测试及分析的开题报告
可变凸轮轴配气相位机构的测试及分析的开题报告一、研究背景随着发动机的不断发展，配气系统对于发动机性能和排放的影响已经变得越来越重要。
可变凸轮轴配气相位机构是一种先进的配气系统，通过改变凸轮轴的相位控制气门的开启和关闭时机，从而实现更好的性能和更低的排放。
然而，可变凸轮轴配气相位机构的测试和分析需要先进的设备和技术，这也是当前研究中一个重要的问题。
二、研究目的本文的研究目的是探索可变凸轮轴配气相位机构的测试和分析方法，包括结合先进的测量设备进行实验测试，研究机构对于发动机性能和排放的影响，以及分析机构的优缺点等方面。
最终目的是为进一步发展和改进可变凸轮轴配气相位机构提供参考和指导。
三、研究内容和方法1. 研究可变凸轮轴配气相位机构的结构和工作原理；2. 采用先进的测量设备进行实验测试，包括排气分析仪、烟度计、动力性测试仪等；3. 分析可变凸轮轴配气相位机构对发动机性能和排放的影响，并进行数据处理和分析；4. 对可变凸轮轴配气相位机构的优缺点进行分析和总结。
四、研究意义本文的研究意义在于：1. 探索可变凸轮轴配气相位机构的测试和分析方法，为未来的研究提供方法和指导；2. 研究机构对于发动机性能和排放的影响，为新能源汽车等领域提供技术支持；3. 推动可变凸轮轴配气相位机构的进一步发展和改进，提高其工作效率和性能。
五、预期成果本文的预期成果包括：1. 可变凸轮轴配气相位机构结构和工作原理的分析；2. 实验测试数据的记录和分析；3. 可变凸轮轴配气相位机构对于发动机性能和排放的影响的分析报告；4. 机构的优缺点总结和评价。
六、研究进度安排本研究计划共分为以下四个阶段：1. 研究可变凸轮轴配气相位机构的结构和工作原理，撰写文献综述和开题报告；2. 现有设备和工具的准备和安装，进行实验测试；3. 分析实验数据，撰写论文；4. 完成论文编辑和审核，准备答辩。
七、预算和资源需求本研究的预算和资源需求包括：1. 测量设备：排气分析仪、烟度计、动力性测试仪等，约10万人民币；2. 实验所需材料、工具和人工等支出，约5万人民币；3. 出差、会议和出版等注册费用，约3万人民币。
可变配气相位课件
02
03
减少排放
优化后的进气、排气过程有助于 减少燃烧不完全产物的生成，降 低尾气排放。
04
02可变配气相位的类型连续可变配气相位定义
连续可变配气相位是指发动机在 运转过程中，进、排气门的开启 和关闭时刻可以连续地调整，以 适应不同转速和负荷下的需求。
实现方式
通过配备可变气门正时机构或连 续可变气门升程机构来实现。
3
故障三
控制系统故障。控制系统的电路或芯片 出现故障，也会导致配气相位异常。解 决方法是检查并修复控制系统电路，或 更换故障芯片。
可变配气相位的维修与保养
保养一
定期清洗。定期清洗配气机构和 传感器，防止积碳和污垢影响配
气相位准确性。
保养二
定期更换磨损部件。根据使用情况 和厂家推荐，定期更换配气机构中 的磨损部件，确保机构运转顺畅。
拓展应用领域
随着技术的进步，可变配气相位系统将不仅限于汽车发动机领域，未来有望拓展至航空、船舶、能源等 其他领域，提高各类动力系统的效率。
更高性能的可变配气相位系统研发
提高响应速度
通过优化控制系统和机械结构，提高可变配气相位系统的 响应速度，使发动机能够在更短时间内适应工况变化，提 高动力输出。
降低能耗
02
适应新能源发动机需 求
随着新能源发动机的普及，可变配气 相位系统需要适应新能源发动机的特 性，如更高的压缩比、更低的排放要 求等，以实现更佳的性能和环保效果 。
03
集成化设计
为了适应新能源汽车的发展需求，可 变配气相位系统需要朝着集成化、轻 量化的方向发展，降低系统体积和重 量，提高空间利用率。
进一步提高可变配气相位系统的能量利用效率，降低系统 本身的能耗，有助于提高发动机整体燃油经济性。
四种形式的可变配气机构 2
三、工作原理：
1、怠速工况—转速较低，混合气流速慢，进气提前 角应较小，使进气重叠角减小，以防止发动机回火。 为此，电磁阀的控制电流较小，磁吸力较小，使滑 阀应处于“保持状态”，油道内无油压，锁销处于 锁止状态，进气门不提前开启，保证怠速平稳运转。
2、中等负荷工况—转速较高，混合气流速加快，惯性 能量较大，进气门应早开，加大重叠角，可使废气排 出量加大，提高容积效率。滑阀应处于“提前状态”， 以加大发动机的扭矩值。为此，电磁阀的电流随之加 大，滑阀在较大的磁吸力作用下，可左移到极限位置， 出油孔和回油孔随动开启。使转子右旋转，进气门开
（一）构造—它是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU 控制的电磁阀，形成了一个“配气相位调节总成”部件。
只能对进气凸轮轴进行调 整。排气凸轮轴被曲轴正 时齿带驱动，不能调整。 进气凸轮轴通过正时链条 被排气凸轮轴驱动。 凸轮轴调整是通过电控液 压活塞将油压作用于链条 张紧器来完成的。凸轮轴 调整机构的工作油路与气 缸盖上的油道相通。
启程度随之加大，最大可达40° 曲轴转角。
3、大负荷工况—转速相对降低，混合气流速变慢，应使进气门早 开程度减小，以防止发动机回火，用加大晚关程度来加大扭矩值。 为此，电磁阀不通电，不产生磁吸力，滑阀在其弹簧的作用下，被 推到右端极限位置。其出油道和回油道反向转换，转子反向左转， 进气门早开程度减小，滑阀应处于“迟后状态”，保证了发动机扭
丰田车系
智能可变气门正时系统(VVT—i系 统)
VVT—i（Variable Valve Timing intelligent）
智能可变气门正时系统，用来控制进气凸轮轴在 40°角范围内，自动保持最佳的气门正时，以适应 发动机工作状况的需要，实现了在所有速度范围内， 使配气相位智能化的变化（保持、提前、迟后）。从 而，提高了发动机的扭矩和燃油经济性及净化性。
第三章第四节 可变配气相位
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
23
三、雅阁F22B1 3.0L V6发动机VTEC
辅助进 气摇臂 中间进 气摇臂 进气门
凸轮轴 主进气 摇臂 排气门
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
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1.低转速时VTEC的工作原理
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
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2.高转速时VTEC的工作原理
可变气门正时、可变气门升程
汽车发动机构造与维修 第三章 配气机构构造与维修 1
本次课程任务
1.大众可变进气相位原理：2方面 2. VVT结构原理：2方面 3.VTEC功用及原理：2方面
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
2
当前在中国生产、采用可变气门技术的轿车
车型 花冠 皇冠 威姿 雅阁 奥德赛 飞度 CR-V 天籁 颐达 骐达 制造商 天津丰田 天津丰田 天津一汽 广本 广本 广本 东风本田 东风日产 东风日产 东风日产 供应商 电装 电装 电装 本田 本田 本田 本田 日立 日立 日立 车型 凯迪拉克CTS 凯迪拉克SRS 宝马3系 宝马5系 马自达6 御翔 宝来A4 奥迪A4 高尔夫Plus 帕萨特 途安 制造商 上海通用 上海通用 华晨宝马 华晨宝马 一汽 北京现代 一汽大众 一汽大众 一汽大众 上海大众 供应商 爱幸 爱幸 爱幸 爱幸 Melco 电装 Hilite Hilite Hilite Hilite
1.VTEC功用及原理：2方面 2.大众可变进气相位原理：2方面 3.丰田的VVTL-i结构原理：2方面 4.BMW的Valvetronic结构原理：2方面
汽车发动机构造与维修
第三章 配气机构构造与维修
配气相位及可变机构课件
A
B
滑阀在左侧
滑阀在右侧
➢液压控制阀原理
机油泵
油底壳 A B
通过电磁阀占空比控制，改变A、 B侧分别接通进、回油的时间比， 控制液压油的方向与流量
➢工作过程
机油泵 油底壳
顺时针旋转
➢工作过程
机油泵 油底壳
逆时针旋转
实现进气门配气相位连续可调
➢工作过程
实现进气门配气相位连续可调
➢工作过程
小结
知识点回顾
根据发动机工作需要，适时开、闭进、 排气门
第一节 配气机构的功用及组成
第二节 气门组 第三节 气门传动组
气门组 气门传动组
第四节 配气相位及可变配气机构
课前讨论
四冲程发动机气门工作过 程
课前讨论
四冲程发动机气门工作过
程
配气机构要求：
进气充足、排气彻底
进气冲程： 气门上止点开，下止点关
怠速：
怠速时，进气门延迟关闭
扭矩调整： 转速在1000r/min以上时，进气门提前关闭。
功率调整： 转速在3700rpm以上时，进气门延迟关闭
排气冲程： 气门下止点开，上止点关
能满足要求吗？ 需要可调吗？
第四节
内容及要求
一
配气相位及可变配气机构
二
三
配气相位
配气相位图
可变 配气机构
掌握
了解
熟悉
一、配气相位
定义：
以活塞上、下止点为基准，气门开启和关闭的时刻及开启的持续时间， 用曲轴转角来表示。
➢进气门早开： ➢进气门晚关： ➢排气门早开：
➢ PassatB5可变机构工作原理
张紧器供油管路
调节阀不通电：
滑阀在左侧
四种形式的可变配气机构课件
人们梦想能实现"高速区和低速区相位值能自动转 换"，本田发动机率先成功地设置了这种机构，使汽车 的动力性、经济性、净化性得到大幅度的提高。
PPT学习交流
3
一、概述
发动机配气相位角的大小因车而异，总的目的是：利用气流的惯性和压差， 使进气充分、排气彻底，提高动力性和经济性。
可变配气相位改变了配 气相位固定不变的状态， 在发动机运转工况范围 内提供最佳的配气正时， 提高了充气系数，较好 地解决了高转速与低转 速、大负荷与小负荷下 动力性与经济性的矛盾， 在一定程度上改善了废 气排放、怠速稳定性和 低速平稳性，降低了怠 速转速。
1．两个排气门由单独的凸轮和摇臂驱动；两个进气门由单独的不 同升程和相位的凸轮和摇臂驱动，主次摇臂之间装有中间摇臂，它 不与任何气门直接接触，三者依靠专门的柱塞联动，利用主油道油 压控制。如图：
PPT学习交流
10
２．中间凸轮升程最大，它是按发动机“双进双排”、高转速、大功 率的工作状态设计的。主凸轮的升程小于中间凸轮，它是按“单进双 排”、低转速工作状态设计的。次凸轮升程最小，最高处只是稍微高 于基圆，其作用是在低转速时微开，防止喷出的燃油不能进缸。
PPT学习交流
14
2. 高速运转时—当信号达到规定值时，ECM指令VTEC电磁阀开启液 压油道，油压推动3个柱塞移动，3个摇臂栓为一体。由于中间凸轮 的升程大于另外两个凸轮，且凸轮的相位角也大，主次进气门即大 幅度地同步开闭。此时，处于“双进双排”工作状态，功率明显加大。
PPT学习交流
15
3．汽车在静止状态空转时，VTEC机构不投入工作。动态投入工作 时，车速有明显提高。 4．VTEC机构技术状态的好坏，除电控部件外，对机油品质、润滑 系统相关部件和大小瓦的配合间隙要求严格（0.02~0.04mm），必 须使用本田机油，完成润滑和锁止控制。
PPT学习交流
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一、概述
发动机配气相位角的大小因车而异，总的目的是：利用气流的惯性和压差， 使进气充分、排气彻底，提高动力性和经济性。
可变配气相位改变了配 气相位固定不变的状态， 在发动机运转工况范围 内提供最佳的配气正时， 提高了充气系数，较好 地解决了高转速与低转 速、大负荷与小负荷下 动力性与经济性的矛盾， 在一定程度上改善了废 气排放、怠速稳定性和 低速平稳性，降低了怠 速转速。
1．两个排气门由单独的凸轮和摇臂驱动；两个进气门由单独的不 同升程和相位的凸轮和摇臂驱动，主次摇臂之间装有中间摇臂，它 不与任何气门直接接触，三者依靠专门的柱塞联动，利用主油道油 压控制。如图：
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２．中间凸轮升程最大，它是按发动机“双进双排”、高转速、大功 率的工作状态设计的。主凸轮的升程小于中间凸轮，它是按“单进双 排”、低转速工作状态设计的。次凸轮升程最小，最高处只是稍微高 于基圆，其作用是在低转速时微开，防止喷出的燃油不能进缸。
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2. 高速运转时—当信号达到规定值时，ECM指令VTEC电磁阀开启液 压油道，油压推动3个柱塞移动，3个摇臂栓为一体。由于中间凸轮 的升程大于另外两个凸轮，且凸轮的相位角也大，主次进气门即大 幅度地同步开闭。此时，处于“双进双排”工作状态，功率明显加大。
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3．汽车在静止状态空转时，VTEC机构不投入工作。动态投入工作 时，车速有明显提高。 4．VTEC机构技术状态的好坏，除电控部件外，对机油品质、润滑 系统相关部件和大小瓦的配合间隙要求严格（0.02~0.04mm），必 须使用本田机油，完成润滑和锁止控制。
配气相位及可变气门正时控制系统
情景二 可变气门正时控制系统
四、可变气门正时及升程控制系统 发动机可变气门正时技术（VVT， Variable Valve Timing）是近些
年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可变气门 正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可 以得到进一步的提高。
可变气门正时技术调整了发动机的进气和排气时间，但是并没有改 变进气通道的大小。就像是人体跑步时，没有大口大口的呼吸，而是通 过延长鼻子吸气的时间增加吸氧量。为了让发动机更顺畅的呼吸，可以 增大进气通道的技术——可变气门升程控制系统应运而生。
当发动机处于低负荷时，电磁驱动器使凸轮轴向左移动，切换到低角度凸轮， 以减少气门的升程。
情景二 可变气门正时控制系统
宝马可变气门升程系统
宝马可变气门升程系统，主要是通过在 其配气机构上增加偏心轴、伺服电机和中间 推杆等部件来改变气门升程。当电动机工作 时，蜗轮蜗杆机构会驱动偏心轴发生旋转， 再通过中间推杆和摇臂推动气门。从而实现 对气门升程的控制。（图中红色为高速区域）
配气相位是指进、排气 门的实际开闭时刻，通常用 相对于曲轴上下止点曲拐位 置的曲轴转角来表示。
情景二 可变气门正时控制系统
2、配气相位对发动机性能的影响 在进、排气门开、闭的四个阶段中，进气门迟闭角和进、排气门重
叠角对充气效率均有较大的影响。
1）进气门迟闭角 设置进气门迟闭角的目的是利用进气气
流的过后充气现象来增加气缸循环充量。此 外，合适的进气门迟闭角还能获得良好的燃 烧室扫气，降低高温零部件的热负荷，使发 动机运行可靠。
三、可变进气相位结构与工作原理 1、可变进气相位控制系统的结构
目前发动机上采用了双顶置凸轮轴相位可变（气门正时可变）的配气机 构（VVT 系统）。发动机每列气缸的汽缸盖上，排气凸轮轴安装在外侧，进 气凸轮轴安装在内侧。曲轴通过齿形皮带驱动排气凸轮轴，排气凸轮轴通过 链条驱动进气凸轮轴。其中的排气凸轮轴由发动机曲轴通过传动皮带直接驱 动，其相位不可改变。排气凸轮轴通过凸轮轴调整器（包括链条和链条张紧 器）驱动进气凸轮轴，当链条张紧器的高度变化时，进气凸轮轴的相位随之 变化，也就改变了进气门的气门正时。
发动机排气门电液驱动可变配气相位机构的设计
发动机排气门电液驱动可变配气 相位机构的设计
组长： 组员：
西华大学
XIHUA UNIVERSITY
第三组
可变配气相位机构按结构特点和驱动方式的不同分类
① 凸轮驱动机构 ② 无凸轮驱动机构
电液驱动可变配气相位机构是无凸轮驱动机构的一种, 采用了 电控液压回路, 液压驱动气门开闭的工作原理。
交通与汽车工程学院
交通与汽车工程学院
西华大学
XIHUA UNIVERSITY
第三组
从气门升程整个曲线分析，电液驱动可变配气相位机构使排气时间截 面积大大增加，提高了发动机的换气能力，降低了残余废气压力，有利于 提高充气效率，进而提高发动机功率，降低燃油消耗。驱动压力为12MPa 时，气门开启时间约为6ms，关闭时间约为9.375ms。
3.3 电液驱动可变配气相位机构的气门开启特性 对驱动压力为12MPa，转速为1000r/min时气门升程曲线进行相关试验分析， 得单循环气门升程曲线如下： 开启阶段：升程曲线以较大的 斜率直线上升，斜率几乎不变，即 可以实现接近瞬态气门开度达到最 大的目的。 保持阶段：升程曲线在最大升 程位置有较长的保持期。 关闭阶段：升程曲线以较大的 斜率下降，大大缩短了气门落座的 时间，为维持气门的最大开启段创 造了条件。
交通与汽车工程学院
西华大学
XIHUA UNIVERSITY
第三组
2.2 液压缸柱塞设计 为适应气门开闭规律及减小落座和开启的冲击,液压缸柱塞为套式双柱塞结 构(如图2) 。
柱塞运动分为2个阶段: 第1阶段,两柱塞同时运动开启气门,获 得较大的气门开启速度,缩短气门开启时间。 第2阶段,大直径柱塞被限位停止运动, 小直径柱塞继续运动延续气门开启过程,直 至气门达最大升程位置,这样可减小气门到 达最大开启位置时的冲击力。 柱塞直径根据相关公式计算得出:大直 径柱塞直径d1=12mm;小直径柱塞直d2=8mm。
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西华大学
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第三组
可变配气相位机构按结构特点和驱动方式的不同分类
① 凸轮驱动机构 ② 无凸轮驱动机构
电液驱动可变配气相位机构是无凸轮驱动机构的一种, 采用了 电控液压回路, 液压驱动气门开闭的工作原理。
交通与汽车工程学院
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第三组
从气门升程整个曲线分析，电液驱动可变配气相位机构使排气时间截 面积大大增加，提高了发动机的换气能力，降低了残余废气压力，有利于 提高充气效率，进而提高发动机功率，降低燃油消耗。驱动压力为12MPa 时，气门开启时间约为6ms，关闭时间约为9.375ms。
3.3 电液驱动可变配气相位机构的气门开启特性 对驱动压力为12MPa，转速为1000r/min时气门升程曲线进行相关试验分析， 得单循环气门升程曲线如下： 开启阶段：升程曲线以较大的 斜率直线上升，斜率几乎不变，即 可以实现接近瞬态气门开度达到最 大的目的。 保持阶段：升程曲线在最大升 程位置有较长的保持期。 关闭阶段：升程曲线以较大的 斜率下降，大大缩短了气门落座的 时间，为维持气门的最大开启段创 造了条件。
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西华大学
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第三组
2.2 液压缸柱塞设计 为适应气门开闭规律及减小落座和开启的冲击,液压缸柱塞为套式双柱塞结 构(如图2) 。
柱塞运动分为2个阶段: 第1阶段,两柱塞同时运动开启气门,获 得较大的气门开启速度,缩短气门开启时间。 第2阶段,大直径柱塞被限位停止运动, 小直径柱塞继续运动延续气门开启过程,直 至气门达最大升程位置,这样可减小气门到 达最大开启位置时的冲击力。 柱塞直径根据相关公式计算得出:大直 径柱塞直径d1=12mm;小直径柱塞直d2=8mm。
四种形式的可变配气机构
耐高温性能差
电磁铁在高温环境下容易退磁，导致 性能下降。因此，电磁式可变配气机 构在高温环境下的可靠性有待提高。
05
电机式可变配气机构详解
工作原理
电机驱动
电机式可变配气机构通过电机驱动气门开度的变化，实现进、排 气门正时和升程的连续可调。
传感器信号输入
根据发动机负荷、转速等传感器信号，控制单元计算出最佳气门正 时和升程，并通过电机执行器实现精确控制。
闭环控制
通过反馈信号对气门开度进行闭环控制，确保实际气门开度与目标 值一致，提高控制精度。
结构组成
控制单元
接收传感器信号，计算并输出控制指 令，驱动电机执行器工作。
电机执行器
将控制单元的指令转化为机械运动， 驱动气门开度变化。
传感器
监测发动机负荷、转速等参数，为控 制单元提供输入信号。
气门机构
包括气门、气门弹簧、气门座等部件 ，与电机执行器配合实现气门开度的 连续可调。
四种形式的可变配气机构
汇报人：XX
目 录
• 引言 • 四种形式的可变配气机构概述 • 液压式可变配气机构详解 • 电磁式可变配气机构详解 • 电机式可变配气机构详解 • 复合式可变配气机构详解 • 四种形式的可变配气机构比较与选择
01
引言
目的和背景
提高发动机性能
随着汽车技术的不断发展，对发动机性能的要求也越来越高。可变配气机构作 为一种能够优化发动机性能的技术，受到了广泛关注。
成本效益原则
在满足性能需求的前提下，尽量选择 成本较低的可变配气机构类型。例如 ，对成本要求较高的车型可考虑选择 机械式可变配气机构。
可靠性原则
选择经过验证且可靠性高的可变配气 机构类型，以确保发动机长期稳定运 行。
电磁铁在高温环境下容易退磁，导致 性能下降。因此，电磁式可变配气机 构在高温环境下的可靠性有待提高。
05
电机式可变配气机构详解
工作原理
电机驱动
电机式可变配气机构通过电机驱动气门开度的变化，实现进、排 气门正时和升程的连续可调。
传感器信号输入
根据发动机负荷、转速等传感器信号，控制单元计算出最佳气门正 时和升程，并通过电机执行器实现精确控制。
闭环控制
通过反馈信号对气门开度进行闭环控制，确保实际气门开度与目标 值一致，提高控制精度。
结构组成
控制单元
接收传感器信号，计算并输出控制指 令，驱动电机执行器工作。
电机执行器
将控制单元的指令转化为机械运动， 驱动气门开度变化。
传感器
监测发动机负荷、转速等参数，为控 制单元提供输入信号。
气门机构
包括气门、气门弹簧、气门座等部件 ，与电机执行器配合实现气门开度的 连续可调。
四种形式的可变配气机构
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• 引言 • 四种形式的可变配气机构概述 • 液压式可变配气机构详解 • 电磁式可变配气机构详解 • 电机式可变配气机构详解 • 复合式可变配气机构详解 • 四种形式的可变配气机构比较与选择
01
引言
目的和背景
提高发动机性能
随着汽车技术的不断发展，对发动机性能的要求也越来越高。可变配气机构作 为一种能够优化发动机性能的技术，受到了广泛关注。
成本效益原则
在满足性能需求的前提下，尽量选择 成本较低的可变配气机构类型。例如 ，对成本要求较高的车型可考虑选择 机械式可变配气机构。
可靠性原则
选择经过验证且可靠性高的可变配气 机构类型，以确保发动机长期稳定运 行。
配气相位
24
34
44
44
8
8
5
讨论： 配气相位的实现
凸轮轮廓的设计： 控制气门的运动
凸轮轴的正确安装：和曲轴有正确的相位关系
不可改变的配气相位
只能在某一转速时充分利用了气体流动惯性
能否任何转速都可以充分利用气体流动惯性？
6
三、可变配气机构
定义：配气正时、气门升程根据发动机工况 变化作出相应实时调整的机构。
第三节
配气相位及可变配气机构
配气相位
配气相位图
可变配气机构
1
一、配气相位
定义：进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间。 进气门早开： 气门已有一定开度，使进气顺利。
进气门晚关： 利用进气流惯性，继续进气。 排气门早开： 减小推出废气所耗的功。 排气门晚关： 利用排气流惯性，多排气。
类型：
VANOS、VVT-i
有级可变进气相位： 连续可变配气相位：
有级可变配气相位及气门升程： VTEC 连续可变配气相位及有级可变气门升程： VVTL-i 、i-VTEC
连续可变配气相位及可变气门升程:
Valvetronic
7
当前在中国生产、采用可变气门技术的轿车
车型 花冠 皇冠 威姿 雅阁 奥德赛 制造商 天津丰田 天津丰田 天津一汽 广本 广本 供应商 电装 电装 电装 本田 本田 车型 凯迪拉克CTS 凯迪拉克SRS 宝马3系 宝马5系 马自达6 制造商 上海通用 上海通用 华晨宝马 华晨宝马 一汽 供应商 爱幸 爱幸 爱幸 爱幸 Melco
连续可变配气相位：叶轮式液压控制
无级可变气门升程：中间摇臂
23
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4.2.1 VTEC机构的组成 机构的组成
5
第4章 可变配气相位机构
4.2.2 TEC机构的工作原理 机构的工作原理
1、发动机低速运转时 ECM无工作指令，油道内无控制油压，各摇臂中的柱塞都在各自的柱塞孔中， 各摇臂独自摆动，互不影响。主摇臂随主凸轮开闭主进气门，次凸轮推动 次摇臂微开次进气门；中间摇臂只是“空转”。 2、发动机高速运转时 当发动机转速达到2 300~2 500r/min时，车速达到10km/h以上时；节气门开度 达到25%以上时；冷却液温度在60℃以上时。ECM指令VTEC电磁阀开启 液压油道，油压推动正时柱塞、同步柱塞和限位柱塞移动，将三个摇臂栓 为一体。由于中间凸轮的升程大于另外两个凸轮，且凸轮的相位角也加大， 主次进气门都大幅度地同步开闭。此时，发动机处于“双进双排”工作状 态，功率明显的加大。可见栓联时有轻微噪音，是正常现象。 3、汽车在静止状态空转时 VTEC机构不投入工作。
10
第4章 可变配气相位机构
4.4
丰田车系智能可变气门正时系统VVT-i
VVT-i（Variable Valve Timing intelligent）系统用来控制进气凸轮轴在40°曲 轴转角范围内，保持最佳的气门正时，以适应发动机工作状况，从而实现 在所有速度范围提高转矩和燃油经济性，减少废气排放量。这种结构只是 改变进气门开、关时间的早晚，配气相位角值不变（时间平移—即早开、 早关；晚开、晚关），不改变进气门升程的大小。
进气门晚关时对ηv和Ne的影响
4
第4章 可变配气相位机构
4.2 本田车系可变气门相位与升程电子控制机 构（VTEC）
VTEC机构在本田轿车车系许多车上采用，VTEC是英文缩写，其全称为： Varble Valve Timing & Valve Lift Elecctronic Control ，意思是可变气门相 位与升程电子控制。
8
第4章 可变配气相位机构
4.3.2可变相位调节器和电磁控制阀 可变相位调节器和电磁控制阀
1、构造 可变相位调节器是在液压紧链器的基础上，加装了用ECU控制的电磁阀，形 成了一个“配气相位调节总成”部件
大众车系链条式配气相位调节机构
9
第4章 可变配气相位机构
2、工作原理
1）当发动机转速低于1 300r/min时，电磁控制阀不通电，进气凸轮轴即反向 转动一定角度θ，进气门早开角度变小，进、排气门的重叠角变小，防止 发动机回火，低速运转平稳。 2）当发动机转速高于1 300r/min时，电磁控制阀通电，进气门早开角度变大， 进、排气门的重叠角变大，废气排出率加大，提高了容积效率和转矩值。 3）当发动机转速高于3 600r/min时，电磁控制阀又断电，调节工作结束，进 气门又回到不提前的位置，晚开和晚关角度加大，可利用气体的惯性能量， 提高功率值。 大众车系可变气门正时机构的特点是只改变进气门开、关时间的早晚，配气 相位角值不变（时间平移—即早开、早关；晚开、晚关），不改变进气门 升程的大小。
7
第4章 可变配气相位机构
4.3
大众车系可变气门正时机构VVT原理
采用双顶置凸轮轴、4气门结构。排气凸轮轴通过正时齿形皮带与曲轴相连接， 进、排气土林轴之间采用链条驱动，链条上装有油压张紧器。 4.3.1 结构
a)低速时—早开、早关，重叠角加大；b)高速时—晚开、晚关，重叠角减小 链条式配气相位工作原理图
11
第4章 可变配气相位机构
智能可变气门正时系统结构图
12
第4章 可变配气相位机构
4.4.1主要部件结构 主要部件结构
丰田车系可变配气相位调节机构VVT-i由外壳、四齿转子、锁销、控制油道、 电磁控制阀等组成
图4-9 电磁控制阀结构图
图4-7
丰田车系可变配气相位调节机构工作原理简图
13
第4章 可变配气相位机构
用曲轴转角表示的进、排气门开闭 时刻和开启持续时间，称为配 气相位。进气配气相位为 180°+进气提前角α+进气迟后 角β，排气配气相位为180°+排 气提前角γα+排气迟后角δ。
3
第4章 可变配气相位机构 试验证明：在进、排气门早开、晚关的过程中，进气门的晚关，对充气效率 影响最大，其次是重叠角的大小，人们多在进气门方面改善性能指标。 通过试验证明，两种进气迟后角的充气效率（ηv）和功率（Ne）变化规律是： 1、低速时，晚关60°的充气效率ηv低、发动机功率Ne升高迟后。 2、高速时，超过2300~2500r/min后，晚关60°的充气效率ηv和功率Ne ，明 显优于40°的相位角。
6
第4章 可变配气相位机构
4、VTEC机构技术状态的好坏，除电控部件外，主要决定于滑润系统的特 设油道油压值。对机油品质、润滑系统相关部件和曲轴的轴承配合间隙要 求严格（0.02～0.04mm）,必须使用本田车系的专用纯正机油。 5、另外本田系列的采用可调气门间隙的配气机构，气门间隙的调整必须在冷 态下进行。 6、VTEC机构的正时柱塞处，尚有惯性锁止片，用扭簧控制，片端插入正 时柱塞的锁止槽中，该锁止片依靠高速时的惯性力解脱。
4.4.2 控制原理
丰田车系的配气相位和发动机转矩特性
14
第4章 可变配气相位机构
15
第4章 可变配气相位机构
第4章 可变配气相位机构 章
1
第4章 可变配气相位机构
本田车系可变气门相位与升程电子控制机构（VTEC）结构与基本工作原理； 大众车系链条式可变气门正时机构结构与基本工作原理； 丰田车系智能可变气门正时系统VVT-i结构与基本工作原理。
2
第4章 可变配气相位机构
4.1概述