一种新型的电驱可变气门正时系统.pdf

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1、王京堂肖广飞：一种新型的电驱可变气门正时系统13一种新型的电驱可变气门正时系统王京堂肖广飞(上海汽车集团股份有限公司)(摘要]本文介绍了一种新型的电驱可变气门正时系统，其通过执行电机直接调整发动机凸轮轴的相位，实现气门正时的精确控制。该系统可克服传统液压驱动的可变气门正时系统(VVT)受润滑系统油压影响的缺点。CAE分析表明该系统具有结构紧凑、功耗低、响应快的优点。[关键词]电驱可变气门正时系统发动机Abstract：Thispaperintroducesanewtypeofelectricdriv

2、evariablevalvetimingsystem(E—VVT)，whichdirectlyadjustthephaseofenginecamshafttoachieveprecisecontrolofvalvetimingbytheservomotor．thesystemCallavoidtheshortcomingsoftraditionalhydraulicdrivevariablevalvetimingsystem(VVT)whoseadjustmentisaffectedbytheoil

3、pressureoflubricationsystem．CAEanalysisshowsthatthesystemhastheadvantagesofcompactstructure，lowpowerconsumptionandfastresponse．0引言为改善发动机燃油经济性、减少排放污染和提高动力性能，越来越多的汽车发动机采用可变气门正时系统(通常简称VVT)。当前普遍使用的VVT系统，依靠发动机自带的机油泵产生的高压润滑油驱动其工作，存在如下缺陷：第一，发动机起动前机油泵不工作，没有机油压

4、力，因而在发动机起动时，气门正时不能迅速的被驱动到目标位置，引起发动机异响和振动，并产生较大的排放污染物；第二，当发动机应用一些新技术时(例如起停技术，Atkinson循环技术)，希望在发动机起动前能将气门相位调整到要求的位置或需要更大的调节角度。但现有液压驱动的VVT系统不能较好的满足上述要求；第三，液压驱动的VvT系统受机油压力波动的影响，难以精确控制气门正时，且响应时间较长；第四，液压驱动的VVT系统的调相器体积和质量都较大。体积大对布置空间要求大；调相器质量大，使转动惯量大，在发动机的转速变

5、化时，会增加正时驱动皮带或链条的载荷，导致驱动皮带或链条寿命缩短甚至损坏。第五，在发动机运转而VVT系统调相器不调相时，机油泵仍然被发动机驱动供应较大的润滑油量，而大部分供油量被泄压阀释放掉，产生较大的能耗浪费。电驱的VⅥ系统的驱动电源来自车载电池，根据需要在发动机起动前就可以调整正时，其良好的性能表现已逐渐得到重视。全球许多公司正在对其进行研究开发之中，目前仅DensoCorporation开发出电驱VVT系统¨J，并将产品推了向市场。本文介绍了一种新型的电驱可变气门正时系统(以下简称E—VVT)

6、，并通过CAE对该系统的关键数据进行了分析∽J。1E—VVT结构布置和工作原理14内燃机与配件2015年第4期图1展示了E—VVT系统组成，包含凸轮轴1、扭簧2、内滑套3、外滑套4、卡簧5、驱动轴6、执行电机总成7、驱动轮8。图3E—VVT系统的应用布置图4E—VVT相位调节示意图图2为E—VVT系统装示意图。驱动轮8通过螺栓与驱动轴6连接，曲轴通过正时链条(或齿带)带动驱动轮8转动(图中未示出)，从而带动驱动轴6转动，驱动轴6的螺旋齿与内滑套3的一组螺旋滑槽配合，驱动轴6的转动带动与之配合的内滑套

7、3的转动。内滑套3的另一组反向螺旋滑槽与凸轮轴1的螺旋齿相配合。内滑套3的转动则带动凸轮轴1转动，从而驱动气门运动。扭簧2的一端插入驱动轴6端面的扭簧固定孔内，另一端则插入凸轮轴1端面的扭簧固定孔内，将来自驱动轴6的扭矩直接传递给凸轮轴1，减少内滑套3的螺旋槽与驱动轴6和凸轮轴1的螺旋齿的啮合力，便于内滑套3轴向移动。外滑套4一端设计有径向凸缘，另一端设计有卡簧槽，当内滑套3装入外滑套4后，用卡簧5将内滑套3限制在外滑套4内。这样内滑套3可相对外滑套4转动，轴向却一同移动。外滑套4外壁上设计有环形齿

8、，可被执行电机总成7驱动杆上的驱动齿轮沿轴向驱动。驱动轴6和内滑套3上还设计有与缸盖油道相通的油孔，通过油孔将润滑油输送到各配合面。图3显示了E—VVT系统在某发动机气缸盖上的应用布置。凸轮轴1和驱动轴6的轴向被固定在缸盖上，仅可以绕轴转动，不能轴向移动。E—VVT相位调节原理：图4为E—VVT相位调节示意图。当发动机需要调整气门正时时，发动机ECU控制执行电机总成7驱动外滑套4沿轴向移动，由于外滑套4与内滑套3轴向被锁定。因此外滑套4轴向移动时带动内滑套3沿轴向移动