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saigon - 2003/12/27 19:08:00
本田汽车公司在1989年推出了自行研制的“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”,英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”,缩写就是“VTEC”,是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。与普通发动机相比,VIEC发动机同样是每缸4气门(2进2排)、凸轮轴和摇臂等,不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。

以雅阁F22B1发动机进气凸轮轴为例,除了原有控制两个气门的一对凸轮(主凸轮a和次凸轮b)和一对摇臂(主摇臂A和次摇臂B)外,还增加了一个较高的中间凸轮c和相应的摇臂(中间摇臂C),三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。






发动机低速时,小活塞在原位置上,三根摇臂分离,主凸轮a和次凸轮b分别推动主摇臂A和次摇臂B,控制两个进气门的开闭,气门升量较少,情形好像普通的发动机。虽然中间凸轮c也推动中间摇臂C,但由于摇臂之间已分离,其它两根摇臂不受它的控制,所以不会影响气门的开闭状态。

发动机达到某一个设定的高转速(3500转/分)时,电脑即会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根ABC摇臂锁成一体,一起由中间凸轮c驱动,由于中间凸轮比其它凸轮都高,升程大,所以进气门开启时间延长,升程也增大了。

当发动机转速降低到某一个设定的低转速时,摇臂内的液压也随之降低,活塞在回位弹簧作用下退回原位,三根摇臂分开。

整个VTEC系统由发动机主电脑(ECU)控制,ECU接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理,输出相应的控制信号,通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制,影响进气门的开度和时间。

VTEC系统已经有十余年的历史,面对目益严格的排放及动力性能要求,已有一点“力不从心”的感觉。例如VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段,它们之间的转换不够平滑,在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同,连发出的声音也不一样。为了改善VTEC系统的性能,近年本田推出了i-VTEC系统。

简单地说,i-VTEC系统是在现有系统的基础上,添加一个称为“可变正时控制”VTC(Variable timing control),即一组进气门凸轮轴正时可变控制机构,通过ECU控制程序,控制进气门的开启关闭。它的原理是当发动机低转速时令每缸其中一只进气门关闭,让燃烧室内形成一道稀薄的混合气涡流,结集在火花塞周围点燃作功。发动机高转速时则在原有基础上提高进气门的开度及时间,以获取最大的充气量。VTC令气门重叠时间更加精确,达到最佳的进、排气门重叠时间,并将发动机功率提高20%。同时,i-VTEC系统发动机采用进气歧管放在前,排气歧管放在后(靠车厢一端)的布置。在进气歧管上增设了可变长度装置,低转速时增长进气行程提高气流速度,有利于提升扭矩;而排气歧管则缩短了长度,也就是缩短了与三元催化器之间的距离,使三元催化器更快进入适当的工作温度,能有效控制废气排放。由于发动机一启动后i-VTEC系统就进入状态,不论低转速或者高转速VTC都在工作,也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷。
低速时

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附件: 1.gif
saigon - 2003/12/27 19:08:00
高速时

附件: 2.gif
saigon - 2003/12/27 19:13:00
与此技术类似的还有TOYOTA的VVT-I
近年生产的丰田轿车,大都装配了标注有“VVT-i”字样的发动机,经过商业宣传,很多人已经知道VVT-i这一新名词,但它的具体内容却鲜为人知。VVT是英文缩写,全称是“Variable Valve Timing”,中文意思是“可变气门正时”,由于采用电子控制单元(ECU)控制,因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴,又多了一个小尾巴“i”,就是英文“Intake”(进气)的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。

VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置,它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性,降低尾气的排放。

VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值,曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算,计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置,也就是改变液压流量,把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器的不同油道上。

VVT-i系统视控制器的安装部位不同而分成两种,一种是安装在排气凸轮轴上的,称为叶片式VVT-i,丰田PREVIA(大霸王)安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的,称为螺旋槽式VVT-i,丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样,但作用是相同的。

叶片式VVT-i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成,来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上,导致VVT-i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴,连续改变进气正时。当油压施加在提前侧油腔转动壳体时,沿提前方向转动进气凸轮轴;当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时,沿滞后方向转动进气凸轮轴;当发动机停止时,凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。

螺旋槽式VVT-i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮,以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞,活塞表面有螺旋形花键,活塞沿轴向移动,会改变内、外齿轮的相位,从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧,迫使活塞右移,由于活塞上的螺旋形花键的作用,进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的石侧,迫使活塞左移,就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时,凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡,活塞停止移动。

现在,先进的发动机都有“发动机控制模块”(ECM),统管点火、燃油喷射、排放控制、故障检测等。丰田VVT-i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时,并控制凸轮轴正时液压控制阀,并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时,然后再执行反馈控制,补偿系统误差,达到最佳气门正时的位置,从而能有效地提高汽车的功率与性能,尽量减少耗油量和废气排放。

本文主要参考资料由丰田汽车(中国)有限公司广州办事处提供

[ Last edited by saigon on 2003-12-27 at 07:14 PM ]

附件: vvt1.jpg
saigon - 2003/12/27 19:14:00
凌志的VVT-I

附件: vvt2.jpg
saigon - 2003/12/27 19:20:00
国产的M6也使用了类似的技术
具体原理还不太清楚
HONDA也不是最早使用此技术的厂家
最早是英国人使用的但只用在4缸车上
HONDA是在摩托车上最早使用此技术的著名的CB系列街车就使用了VTEC
可变正时控制也是BMW最早开发的
saigon - 2003/12/27 19:20:00
使用VTEC的S2000

附件: S2000.jpg
西瓦 - 2003/12/31 2:30:00
好,,科普贴,,顶叻
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