近年生产的丰田轿车,大都装配了可变气门正时(VVT-i,Variable Valve Timing-intelli-gence)的发动机,采用发动机电子控制单元控制。该系统主要控制进气门凸轮轴,当发动机在不同的运转速度时,需要有不同的气门正时,以提供最佳的气门开闭控制,使动力及燃烧效率最佳。
丰田公司在控制进气门的凸轮轴上加装VVT-i机构,来调整气门正时。安装在发动机的进气端的凸轮轴机构,在凸轮轴与传动链轮之间具有油压离合装置,使进气门凸轮轴与链轮之间转动的相位差可以改变。其控制油压的机构,共用发动机的机油系统的机油,由电磁阀及控制回路调整油压。
在发动机不同的转速条件下,凸轮轴与链轮之间的角度不同,使进气门在不同的时机开启与闭合,达到可变气门正时的目的,并使得发动机在各转速区域内,均有充足而适量的混合气供应,并输出充沛的动力。
VVT-i系统以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,使用的机型有丰田PREVIA(大霸王);另一种是安装在进气凸轮轴上的,称为螺旋槽式VVT-i,使用的机型有丰田凌志400、430等高级轿车。两者构造有些不一样,但作用是相同的。
2007年款的丰田凯美瑞(Camry)2GR-FE发动机装备有VVT-i机构,其性能如图13-3所示。
现代发动机装备有发动机电子控制单元,控制点火、燃油喷射、废气排放、故障自诊断等功能。丰田VVT-i发动机电子控制单元在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置及冷却液温度的最佳气门正时,来控制凸轮轴正时液压控制阀,并通过各个传感器的信号来检测实际气门正时,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,减少耗油量和废气排放。
汽油机VVT-i技术的优点是:
①改善怠速稳定性和低速平稳性。
②提高发动机功率和扭矩。
③扩大发动机转速范围。
④降低部分负荷燃油消耗率;改善废气排放。
2.气门正时的控制(www.xing528.com)
VVT-i系统利用油压来优化调整进气凸轮轴转角气门正时,从而提高功率输出、改善燃料消耗率和减少废气排放。
如图13-4、图13-5所示。该系统在ECU根据传感器信号的控制下,在曲轴转角40°范围内能变动进气凸轮轴的转角,从而控制气门正时,以获得最适合发动机状态的气门正时。
图13-3 Camry 2GR-FE发动机性能
图13-4 丰田VVT-i系统
(1)在低温小负荷低速时或者在小负荷时的控制工况 延迟气门正时可减少气门重叠,以减少排出的废气逆吹入进气侧,从而达到稳定怠速、降低燃料消耗率、改善起动性能。
(2)在中等负荷或者在大负荷中低速时的控制工况 提前气门正时可增加气门重叠,以增加EGR作用和降低填充损失,从而改善了排放控制和燃料消耗率。此外,同时提前进气门的关闭时间可减少进气被逆吹回进气侧,改善了容积效率。
(3)在大负荷高速时的控制工况 提前气门正时可增加气门重叠,以增加EGR作用和降低填充损失,从而改善排放控制和燃料消耗率。此外,同时提前进气门的关闭时间可减少进气被逆吹回进气侧,改善了容积效率;利用凸轮轴位置传感器的反馈控制,将实际进气的气门正时值维持在目标气门正时值之内。
图13-5 丰田VVT-i控制系统图
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