可变气门(简介)2

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1、VVT简介1.前言发动机可变气门正时技术(VVT，VariableValveTiming)，是通过控制进气门开启角度提前和延迟来调节进气量，以达到低转速进气少，减少油耗，高转速进气大，增加动力的最终目的。由于低排、省油、高功，近些年来，VVT技术被广泛应用于现代车上。在国外，VVT技术已成为较成熟的新兴技术。HM系列发动机即采用了VVT技术。2.可变气门正时概述2.1配气相位（ValveTiming）2.1.1气门正时概念1/36`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表示（

2、图1）。理论上，四行程发动机进/排气门都是在活塞上/下止点开闭，延续时间都是180°CA，也就是进气/压缩/作功/排气各占180°CA。但这样的气门正时，未能使发动机充分地进气和排气，因为气门开启时其升程逐渐变大，关闭时逐渐变小，同时，进气和排气都有惯性。实际的发动机气门正时，一般都设定了气门提前角和气门滞后角。图1配气相位环形图2.1.2进气门正时进气门正时分进气门早开和进气门晚关。2/36`为了在进气开始时，进气门有较大的开度，减小进气阻力，使进气顺畅，一般设置进气门早开。当进气门在上止点之前开启所对应的曲轴转角称为进气门提前角

3、，用“IO”表示。一般四冲程汽油机中，IO=10°～15°CA。为充分利用气流惯性，以增加进气量，一般设置进气门晚关。进气门在下止点之后关闭所对应的曲轴转角为进气门晚关角，用“IC”表示。一般四冲程汽油机中，IC=40°～60°CA。此外，一般将180°+IO+IC曲轴角称为进气行程延续角。2.1.3排气门正时排气门正时分排气门早开和排气门晚关。为增加排气压力，提高排气速度，一般设置排气门早开。排气门在上止点之前开启所对应的曲轴转角为排气门提前角，用“EO”表示。一般四冲程汽油机中，EO=45°～60°CA。为充分利用排气惯性，以减

4、少废气残余，一般设置排气门晚关。排气门在下止点之后关闭所对应的曲轴转角为排气门晚关角，用“EC”表示。一般四冲程汽油机的EC=5°～20°CA。此外，一般将180°+EO+EC曲轴角称为排气行程延续角。2.1.4气门重叠角（Overlap）3/36`因进气门早开和排气门晚关，使活塞在上止点附近时，进/排气门同时开启的现象，称为气门重叠现象。气门重叠期间的曲轴转角称为气门重叠角，它等于进气提前角与排气晚关角之和，即IO+EC。由于进、排气门在一段时间内同时开启，但是由于新气和废气都有较大的流动惯性，它们仍然各行其辙，并不互相掺混。因此

5、，只要气门重叠角选用适当，则可以使进气更充分，排气更干净。当然，如果气门重叠角过大，也会引起不良后果。如，当进气提前角过大时，废气则可能流入进气歧管，减少了新鲜进气量；同样，若排气晚关角过大，新气则可能会随废气一起排出。图2发动机速度特性4/36`2.2VVT系统概述目前大多数VVT系统以凸轮相位可变方式为主，即利用发动机的机油压力，推动凸轮轴与凸轮正时链轮之间相对角度关系变化，从而实现气门正时的改变。研究表明，固定不变的气门正时，能使发动机的性能在特定工况下达到优最，因此，在理想情况下，如果气门正时随发动机工况变化，则可发挥发动机

6、的最大潜能，使发动机性能在全部工况范围内都达到最优，如图2所示。此外，通过VVT系统的调节，还可大大改善发动机油耗及排放。2.2.1VVT系统分类及特点一般发动机VVT系统主要有进气VVT系统、排气VVT系统、进/排气VVT系统等形式，随设计要求而定，具体如表1所示。5/36`对发动机性能的影响VVT配置相位调节示意图功率/扭矩怠速燃油经济性排放进气VVT●●●●排气VVT●●●排/排气VVT●●(等相位调节)进/排气VVT(相位连续调节)●●●●6/36`VVT对发动机性能、油耗、排放都有很大的效果（表1）。为实现发动机性能、油耗

7、、排放的最优化，技术上VVT主要控制下述2项内容：1)气门重叠角（ValveOverlap）控制；2)进气门正时控制。由表1可以看出，进气VVT的效果很大，对于较低级别的发动机，为兼顾发动机性能和成本，一般采用进气VVT配置，而为了更大程度地提高发动机性能，在高级别发动机上则采用进/排气VVT配置。此外，随着油耗和排放性能的不断强化，小排量发动机上也越来越多的采用进/排气VVT配置。2.2.2VVT系统调整特性与发动机性能不同的发动机工况（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

8、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，7/36`具体如表2、表3、图3所示。表2进气VVT系统调整特性效果发动机