丰田花冠发动机的结构组成和工作原理分析

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1、第二节丰田花冠发动机的结构组成和工作原理分析2.1丰田花冠发动机的结构组成发动机的结构如图（2-1）：图2-1图2-2此发动机在设计时将发动机活塞的行程设计的很长，是一台长行程发动机，此类发动机在中低速扭力充沛，驾驶性良好，燃烧也完全，能降低HC的污染，也能节省燃油，曲轴采用偏心放置，相对于曲轴中心来说，缸孔中心向进气侧偏移8mm（图2-2左）。从而在最大压力作用时侧压力减小，同时也能改善燃油经济性。凸轮轴采用正时链条来驱动（图2-2右）。正时链条的寿命长，在正常的使用状况下，发动机用到报废都不需要调整与更换，可靠度比正时皮带高很多。气门采用新的技术，不使用气门调隙片，而以直接选配的方法来

2、控制气门间隙，轻量化使得此发动机使用弹簧系数较低的气门弹簧，进而降低摩擦损失，行驶起来更加省油。2.1.1进气系统:图2-3此发动机气门采用较小的气门夹角，且没有采用传统的气门座，而是以激光在汽缸头镀上一层较薄的耐磨耗合金来取代气门座（图2-3），使得整个汽缸盖的体积显得特别的紧凑、燃烧室空间增大，从而能够使用较大的气门，让进排气量更大，高速性能得以充分提高。图2-4图2-5气缸盖采用垂直的进气道，以增加进气效率。喷油器安装在气缸盖上，防止燃油附在进气道壁上，同时减少废气排放量。气缸盖上水套通路使冷却性能最优，此外，冷却水旁通道设置在进气道下面，以减少部件数量，同时达到减轻重量的目的。进气

3、门和排气门的角度小并设置在29度，以获得一紧凑型气缸盖。采用锥形挤压式燃烧室，使发动机抗爆燃性和燃油利用率得到提高（图2-4）。液压间隙调节器位于滚针式摇臂的支点，主要由柱塞、柱塞弹簧、单向球和单向球弹簧组成，通过气缸盖和内置弹簧提供的发动机机油使液压间隙调节器工作。机油压力和弹簧力作用在柱塞上，推动滚针式摇臂抵住凸轮，以调整开启和关闭气门期间产生的气门间隙，从而降低了配气机构的工作噪音（图2-5）。最关键的VVT-I系统是通过凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感、节气门位置传感器、空气流量计和水温传感器将信号传给发动机ECU，再由发动机ECU控制凸轮轴正时机油控制阀来实现系统的正常工作。下面我

4、们来详细的了解一下它的控制。图2-6VVT-I正时控制器的内部结构VVT-I系统控制器与进气凸轮轴耦合的叶片和从动正时链的壳体组成。与进气凸轮轴上的提前或滞后油路传送机油压力，使VVT-I控制器实行控制。主正时链驱动进气侧的VVT-I控制器外壳的链轮，外壳上的另一链轮驱动副正时链，并同时驱动排气侧VVT-I控制器外壳。VVT-I控制器（图2-6）的内部结构主要由控制器外壳、叶轮、锁销、叶轮回位弹簧、端盖及螺栓等组成。叶轮与凸轮轴是固定的，即为“硬连接”，而控制器外壳与叶轮之间不是硬连接，它们之间可以有相对运动。这一相对运动是由气门正时提前室和滞后室的容积决定，显然容积改变即改变了叶轮与控制

5、器外壳之间的相对角度，也就改变了气门的配气相位。因此，当提前室容积增大，滞后室容积减小，叶轮相对于控制器外壳的转动方向与外壳的转动方向相同，则凸轮轴的相位也就提早，反之亦然。当发动机停止时进气凸轮轴多处在滞后状态，以确保启动性。图2-7如果液压没有传递至VVT-I控制器紧接着就启动发动机，这时候会对发动机VVT-I系统造成损坏。因此，就必须有一个控制元件来对系统进行保护，这就是锁销（图2-7），锁销就相当于一个单向阀，在发动机某种情况下不需要VVT-I系统工作时，就锁止叶片。而在发动机需要系统工作时，则要开启锁销，使叶片能自由转动。回位弹簧的作用是使叶轮回到最滞后的位置，这一位置是发动机停

6、止运转位置，此时提前室容积最小，锁止销在弹簧力作用下被推入控制器外壳的销孔内，于是外壳与叶轮处于“硬连接”，这有利于发动机正常启动；当发动机启动后，由于系统建立了油压，锁止销在油压的作用下使弹簧被压缩，随之锁止销从控制器外壳销孔内脱出，于是外壳与叶轮之间就可以有相对运动，从而实现对提前室和滞后室容积的控制，能同时对进、排气门的开启和关闭正时进行控制，也就是能控制进、排气门打开和关闭的最大提前角和最大迟闭角。这一系统根据发动机不同的工作状态，连续地调节进、排气门的闭合角度，以实现对凸轮轴相位进行实时智能调节，发动机的工作状态大致分为4个区域（如图2-8右所示），VVT-I系统根据不同的区域（

7、如图所示的A、B、C及D区域）可以完全实现对配气相位进行智能调整。图2-8气门在不同工作状态下实现的正时功能：图2-9A区域工况（图2-9）：怠速、轻载、低温和启动时，发动机转速低，进气量少，为防止出现缸内新鲜充量向进气管内的倒流，VVT-I控制进气门相位滞后，排气门相位提前，即减少了进排气门的叠开角，以便稳定燃烧，增加低速转矩，提高燃油经济性和环保性。图2-10B区域工况（图2-10）：中等载荷，发动机属于正常工况，为