汽車發動機可變氣門正時是怎麼工作的?

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汽車發動機可變氣門是怎麼工作的?我們在跑步時,都會調節自己的呼吸,而達到最佳的運動狀態,特別是運動員更是尤為重要。這就好比發動機的進、排氣系統,進、排氣的早晚(氣門正時)直接影響到發動機油氣(混合氣體)的比例,是否達到最佳而充分燃燒,進而關係到其功率、扭矩的輸出效率。



氣門正時: 發動機在運行進氣行程過中,活塞由上止點移至下止點時,進氣門打開、排氣門關閉。排氣行程中,活塞由下止點移至上點時,進氣門關閉、排氣門打開。也就是氣門開啟和關閉的時刻,即為氣門正時。氣門正時是為了保證發動機有效的工作。


氣門正時工作解析: 發動機的進、排氣由配氣機構(主要包括正時齒輪系、凸輪軸、氣門傳動組件如氣門、推杆、搖臂等),根據發動機的工作情況,適時的開啟和關閉各氣缸的進、排氣門,使空氣進入氣缸與燃油混合充分燃燒,排出廢氣。簡單的說,主要由凸輪軸負責進、排氣門的開啟和關閉。即凸輪軸在曲軸的帶動下不斷旋轉,凸輪便不斷地下在氣門搖臂或頂杆,從而實現控制進氣門和排氣門開啟和關閉的功能。


發動機上標有: OHV~為頂置氣門底置凸輪軸、OHC~為頂置凸輪軸、SOHC~為單頂置凸輪軸、DOHC~為雙頂置凸輪軸。

可變氣門正時、升程:發動機在高轉速時,每個氣缸在一個工作循環內,吸氣和排氣的時間是非常短的,為了提高充氣效率,需延長氣缸的吸氣和排氣時間,就要求增大氣門的重疊角。

發動機在低轉速時,過大的氣門重疊角則容易使得廢氣倒灌,吸氣量會下降,導致發動機怠速不穩,低速扭矩偏低。




為了解決以上發動機高、低轉速這兩種工況,可變氣門正時應運而生。可變氣門正時可以根據發動機轉速和工況的不同而進行調節,使發動機在兩種轉速下都可獲得理想的進、排氣效率。但是可變氣門正時系統只能改變氣門的開啟和關閉時間,卻不能改變單位時間內的進氣量,為了改變這狀況,控制氣門的開啟角度大小(或是重疊角),這就是氣門升程,氣門升程就解決了這個問題。
可變氣門正時系統有: 豐田VⅤT-ⅰ、本田ⅰ-VTEC、寶馬Vαlvetronⅰc、奧迪Avs系統等,可參考之前回答的《汽車發動機的DVⅤT和CVⅤT是什麼意思?》文章瞭解更多。

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發動機可變氣門正時技術(VVT,Variable Valve Timing)原理是根據發動機的運行情況,調整進氣(排氣)的量,和氣門開合時間,角度。使進入的空氣量達到最佳,提高燃燒效率。優點是省油,功升比大。可變正時氣門VVT(Variable Valve Timing)可變氣門正時系統。該系統通過配備的控制及執行系統,對發動機凸輪的相位進行調節,從而使得氣門開啟、關閉的時間隨發動機轉速的變化而變化,以提高充氣效率,增加發動機功率。

VVT中文意思是“可變氣門正時”,由於採用電子控制單元(ECU)控制,因此豐田起了一個好聽的中文名稱叫“智慧型可變氣門正時系統”。該系統主要控制進氣門凸輪軸,又多了一個小尾巴“i”,就是英文“Intake”(進氣)的代號。這些就是“VVT-i”的字面含義了。VVT—i.系統是豐田公司的智能可變氣門正時系統的英文縮寫,最新款的豐田轎車的發動機已普遍安裝了VVT—i系統。豐田的VVT—i系統可連續調節氣門正時,但不能調節氣門升程。它的工作原理是:當發動機由低速向高速轉換時,電子計算機就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪,這樣,在壓力的作用下,小渦輪就相對於齒輪殼旋轉一定的角度,從而使凸輪軸在60度的範圍內向前或向後旋轉,從而改變進氣門開啟的時刻,達到連續調節氣門正時的目的。


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活塞式發動機通常通過提升節流閥來進氣與排氣,提升閥直接或間接地被凸輪軸上的凸輪驅動。在每個進氣排氣循環中,凸輪驅動氣門打開(升程)一定時間(重疊時間)。

在高轉速下,發動機需要更多的空氣,但是進氣氣門可能在所需空氣完全進入前關閉,造成性能降低,因此氣門打開和關閉的正時十分重要。持續打開的氣門會導致燃料未經燃燒便排出發動機,會降低發動機的性能並增加排氣汙染,所以比賽用發動機怠速不能過低。另一方面,如果凸輪持續令氣門打開較長時間,像賽車的情況,在較低轉速下便會出現問題。

曲軸通過正時皮帶、齒輪或鏈條來驅動凸輪軸,凸輪軸上凸輪的輪廓與位置通常是為特定的發動機轉速而優化,通常這會降低發動機在低轉速情況下的扭矩和高轉速情況下的功率。VVT技術能夠使其根據發動機工況進行改變,提高了發動機的效率與動力。

優點:

可變配氣技術在大幅度提升發動機性能的同時,在節能和環保方面也有其獨特的優勢,達到減小燃料消耗和降低廢氣排放的目的。

不管是本田VTEC,豐田VVT,還是寶馬和奔馳的複雜結構。目的是通過改善進氣效率,得到額外的空氣量再燃燒相應額外的油從而實現單位排量的大功率輸出以及減排節油的目的。


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可變氣門正時的作用,是在發動機所有運轉工況下,提供足量的空氣來實現燃油的充分燃燒,從而實現節能。

工作原理是改變氣閥的開啟和關閉角度,這個角度是指曲軸轉動到距離上止點的角度,也可以用開啟或者關閉時間來表示,所以稱作正時。是根據發動機轉速和負荷來確定的。

高級的發動機,可以實現連續可變。還有的發動機還可以同時實現氣閥升程的改變,增加進氣截面,從而可以進入更多空氣,可以燃燒更多的燃油,提升發動機功率。典型的有本田的i-vtec.神車飛度1.5自然吸氣發動機,131匹馬力,96Kw. 寶馬的發動機,也有可變氣門升程技術。


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可變氣門正時(VVT, Variable Valve Timing),是一種用於汽車活塞式發動機中的技術。VVT技術可以調節發動機進氣排氣系統的重疊時間與正時(其中一部分或者全部),降低油耗並提升效率。

中文名

可變氣門正時

外文名

Variable valve timing

優點省油,功升比大

缺點中段轉速扭矩不足

目的提高燃燒效率

應用於發動機

定義

可變氣門正時系統OCV VCT由電磁閥(OCV)和可變凸輪軸相位調節器(VCT)組成,通過調節發動機凸輪相位,使進氣量可隨發動機轉速的變化而改變,從而達到最佳燃燒效率,提高燃油經濟性。

工作原理

活塞式發動機通常通過提升節流閥來進氣與排氣,提升閥直接或間接地被凸輪軸上的凸輪驅動。在每個進氣排氣循環中,凸輪驅動氣門打開(升程)一定時間(重疊時間)。

在高轉速下,發動機需要更多的空氣,但是進氣氣門可能在所需空氣完全進入前關閉,造成性能降低,因此氣門打開和關閉的正時十分重要。持續打開的氣門會導致燃料未經燃燒便排出發動機,會降低發動機的性能並增加排氣汙染,所以比賽用發動機怠速不能過低。另一方面,如果凸輪持續令氣門打開較長時間,像賽車的情況,在較低轉速下便會出現問題。

曲軸通過正時皮帶、齒輪或鏈條來驅動凸輪軸,凸輪軸上凸輪的輪廓與位置通常是為特定的發動機轉速而優化,通常這會降低發動機在低轉速情況下的扭矩和高轉速情況下的功率。VVT技術能夠使其根據發動機工況進行改變,提高了發動機的效率與動力。





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汽車發動機可變氣門正時技術:英文(VVT, Variable Valve Timing)

是近些年來被逐漸應用於現代轎車上的新技術中的一種,發動機採用可變氣門正時技術可以提高進氣充量,使充量係數增加,發動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。











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汽車發動機可變氣門正時的工作是:通過發動機電腦控制電磁閥,打開或關閉機油油道孔,從而改變凸輪軸轉角而改變配氣相位。因為凸輪軸轉角改變正時從而改變。(早期的本田只是改變氣門的升程與氣門數,沒有改變正時)。也就是發動機高速時,發動機電腦控制電磁閥打開,機油油壓推動凸輪軸齒輪內的可變氣門正時控制器,使凸輪軸與凸輪軸齒轉角改變,從而改變正時,從而凸輪軸提前頂開氣門,低速時靠可變氣門正時控制器內的彈簧回位到標準正時,汽車發動機可變氣門正時工作就這麼簡單。


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簡單來說它的工作原理就是當發動機由低速向高速轉換時,發動機電腦計算自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪,這樣,在壓力的作用下,小渦輪就相對於齒輪殼旋轉一定的角度,從而使凸輪軸在60度的範圍內向前或向後旋轉,從而改變進氣門開啟的時刻,達到連續調節氣門正時的目的。所以在上述結構的作用下,可以保證發動機按照不同的路況改變氣門開啟、關閉時間,在保證輸出足夠牽引力的同時提高燃油經濟性


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汽車採用的智能型可變氣門正時裝置由可變氣門正時控制器、機油控制閥、可變氣門正時傳感器(也叫凸輪軸位置傳感器)、機油泵和曲軸位置傳感器等組成。在可變氣門正時控制器中,在活塞上固定有帶內、外螺旋齒的齒圈,凸輪軸外螺旋齒輪固定在進氣凸輪軸上,且與活塞上的齒圈齧合(內齧合)。該裝置受發動機ECU控制,對氣門正時實行無級調節。 在汽車行駛過程中,發動機ECU根據發動機的工況信號(主要為可變氣門正時傳感器信號和曲軸位置傳感器信號)確定氣門正時,然後通過機油控制閥改變活塞前、後的壓力,使可變氣門正時控制器中活塞及活塞上的齒圈作軸向移動。這時,在後者內螺旋齒的作用下,凸輪軸外螺旋齒輪旋轉一個角度,致使進氣凸輪軸相對正時帶輪轉動一個相應的角度,從而改變氣門正時(氣門重疊角,也就是配氣相角)。當活塞固定不動時,氣門正時不變。


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工作原理

活塞式發動機通常通過提升節流閥來進氣與排氣,提升閥直接或間接地被凸輪軸上的凸輪驅動。在每個進氣排氣循環中,凸輪驅動氣門打開(升程)一定時間(重疊時間)。

在高轉速下,發動機需要更多的空氣,但是進氣氣門可能在所需空氣完全進入前關閉,造成性能降低,因此氣門打開和關閉的正時十分重要。持續打開的氣門會導致燃料未經燃燒便排出發動機,會降低發動機的性能並增加排氣汙染,所以比賽用發動機怠速不能過低。另一方面,如果凸輪持續令氣門打開較長時間,像賽車的情況,在較低轉速下便會出現問題。

曲軸通過正時皮帶、齒輪或鏈條來驅動凸輪軸,凸輪軸上凸輪的輪廓與位置通常是為特定的發動機轉速而優化,通常這會降低發動機在低轉速情況下的扭矩和高轉速情況下的功率。VVT技術能夠使其根據發動機工況進行改變,提高了發動機的效率與動力。



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