一、概述
发动机可变气门正时机构(Variable Valve Timing,简称VVT)在大众车系广泛使用。如宝来、奥迪A6和帕萨特B5等。配气相位角的大小,因车而异,总的目的是:利用气流的惯性和压差,使进气充分和排气彻底,提高动力性和经济性。
在配气相位的四个角度中,进气门晚关迟后角,在不同的转速时,对发动机性能的好坏影响最大(充气效率、转矩、功率)。其次为重叠角的大小,影响缸内排气效果好坏(容积效率)或产生回火现象。发动机的最大功率转速和最大转矩的转速不是对应的,最大转矩是发生在低速区,其曲线与充气效率ηv曲线相近似。
二、大众车系链条式可变气门正时机构
它由正时链条、链轮及可变相位调节器和电磁控制阀组成。其调节原理如图4-39所示。
图4-39 链条式配气相位工作原理图
1.驱动端(固定端)是排气凸轮轴,在正时皮带的驱动下顺时针转动,不可能逆转,相对进气凸轮轴而言为固定端。它拉动进气凸轮轴也顺时针旋转,驱动气门开闭。
2.自由端(浮动端)为进气凸轮轴,它不仅在排气凸轮轴的链条拉动下顺时针旋转,也可在可变配气正时调节器上下伸长时,转动一个θ角(拉、压合力)。
3.如图4-39(a),调节器弧形滑板下降,链条下降,拉动进气凸轮轴顺时针转动一个θ角。进气门即早开、早关,使重叠角加大,排气效果改善,容积效率提高,为低转速、大转矩工作段。
4.如图4-39(b),调节器弧形滑板上升,链条上升,拉动进气凸轮轴逆时针转动一个θ角,进气门即晚开、晚关,充分利用流体惯性,提高充气效率,为高转速、大功率工作段。
5.曲轴相位角的调节范围为20°—30°,只是早开、晚关的时间变了,配气相位角不变(时间平移),气门升程不变,但进、排气重叠角变了(它的大小影响废气排出量和回火)。
6.功率调节控制点为1 300 r/min:低速时,气流惯性小,进气门早开、早关、为大转矩区段,适于一般行驶工况;高速时,气流惯性大,进气门晚开、晚关,为大功率区段,适于高速行驶工况。
7.电脑ECU根据发动机转速信号和其他相关信号,通过电磁控制阀上的滑阀,使润滑系统的主油道油压驱动调节器中的控制活塞动作,使弧板分别上升或下降,进气凸轮轴即转动一个θ角,改变了气门的开闭时间。
8.V6发动机可变气门正时机构分左右两排,一个正时皮带驱动左右两排的排气凸轮轴,左右两侧调节器一前一后地安装,其液压操纵的方向相反,但原理相同。即左侧弧形滑板向上运动时,右侧弧形滑板向下运动,左右两排的进气凸轮轴都同向转过一个θ角。(www.xing528.com)
三、可变相位调节器、电磁控制阀的构造和工作原理
1.构造
它是在液压紧链器的基础上,加装了用ECU控制的电磁阀,形成了一个配气相位调节总成部件,如图4-40所示。
(1)紧链器上下弧形滑板,利用其筒孔套装在一起,各有其弹簧上下张开,使链条有一定的预紧度。发动机工作后,润滑系主油道的油压又通过止回阀进入筒内,推动上下弧形滑板产生张紧力,保证链条机构可靠地工作。
(2)下弧形滑板筒上有控制活塞,在液压作用下能上下移动,可分别对正时链条产生推力,能改变进气凸轮轴相对于排气凸轮轴的角度值,产生提前或迟后调节力。
(3)电磁控制阀线圈的电阻值为10—18 Ω控制滑阀轴向移动,滑阀上有四道隔墙,使控制油道转换,产生提前或迟后调节。滑阀的中间隔墙上有一沟槽,使滑阀微量轴移,即产生封闭或沟通作用。
(4)主油道进油口处有节流球,可使控制油压柔和地变化。回油道孔在滑阀末端隔墙内,保证B油道在不提前时泄油;提前时又封闭回油道。
图4-40 大众车系链条式配气相位调节机构
2.工作原理
(1)当发动机转速低于1 300 r/min时,电磁控制阀不通电,滑阀使A油道与主油道相通,控制油压即作用在控制活塞的下方,推动控制活塞向上运动,使上部链条变长,进气凸轮轴即反向转动一定角度θ,进气门早开角度变小,进、排气门的重叠角变小,防止发动机回火,低速运转平稳。
(2)当发动机转速高于1 300 r/min时,电磁控制阀通电,磁吸力使滑阀右移,沟通B油道和主油道,控制油压即作用在控制活塞的上方,推动控制活塞向下运动,使下部链条变长,进气凸轮轴即正向转动一定角度θ,进气门早开角度变大,进、排气门的重叠角变大,废气排出率提高,容积效率和转矩值也相应增加。
(3)当发动机转速高于3 600 r/min时,电磁控制阀又断电,调节工作结束,进气门又回到不提前的位置,晚开和晚关角度加大,可利用气体的惯性能量提高功率值。
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