配气相位及气门行程可变技术.pptVIP

电磁气门技术研究及发展发向 机电工程学院03交通一班 纪勇昌 030612015 引言 1.涡轮增压、供油系统、配气系统是现代发动机技术革新的热点。前两种技术已经比较成熟，所以配气系统技术的发展对发动机性能的提高有很大的决定作用，配气相位及气门行程可变技术成了汽车技术领域中的一个重要研究课题。 2.普通发动机的气门开闭由凸轮驱动，进排气门的早开晚关角固定不变，这实际上只能使发动机在某一转速下处于最佳的配气相位，而在发动机转速很低或很高时，其配气相位就会处于不理想的状态。 3.配气相位固定不变的缺点已越来越显得不适应时代要求，改变发动机气门的开启持续时间、升程和相位是改善发动机性能、提高热效率和减少有害排放的一种重要途径。为提高发动机的性能，配气相位及气门行程可变技术成了汽车领域中的一个重要研究课题。 传统凸轮挺杆气门机构 目前四冲程内燃机大多采用传统的凸轮挺杆气门机构，该机构由凸轮型线控制气门的运动，可以达到较低的落座速度，具有良好的操纵性。 传统的凸轮挺杆气门机构按凸轮轴的布置位置来分可为： ⑴凸轮轴下置式——缺点是：凸轮轴布置在缸体的下部曲轴箱内。气门驱动机构复杂，配气机构噪声较大。 ⑵凸轮轴中置式——凸轮轴布置在缸体上部，驱动气门所需零部件数目较少。 ⑶凸轮轴上置式——凸轮轴 布置在缸盖上。驱动气门所需 零部件数目最少。适用于高转 速发动机，应用较广泛。 传统凸轮挺杆气门机构 采用传统的机械驱动凸轮结构来驱动进排气门，其气门的升程、配气定时都是固定不变的。由于它简单、可靠、相对来说并不昂贵，至今仍广泛使用。但传统气门驱动系统通常只能保证在某一工况下优化发动机的性能. 为此，可变气门驱动(Variable Valve Actuation，简称为VVA)技术已成为汽车发动机研究重点方向之一。大量建立在凸轮驱动基础上的可变配气机构应运而生，它们主要通过变换凸轮型线或凸轮轴相位角来部分优化气门的定时、升程、持续时间和其它运动参数。 到目前为止已出现了多种配气相位可变的发动机配气装置，使得这些发动机的动力性、经济性及排气污染等都得到了改善。 现有配气相位及气门行程可变技术 由于进气门的配气相位角及行程对发动机功率和油耗影响较大，因此已有的配气相位及行程可变技术主要是针对进气门的。 1，机械变化方式 所谓机械变化方式是指控制系统通过操纵一个机械装置的动作使进气门行程改变，从而实现配气相位的可控。举例如下： 现有配气相位及气门行程可变技术 2，液压变化方式 以菲亚特汽车使用的可变气门技术为例，其进气门行程的变化主要是通过液压装置实现。气门驱动机构由凸轮驱动的推杆、封闭的液压腔及推动气门的柱塞组成 。如下图： l-凸轮；2-推杆；3-液压腔；4-电磁阀；5-柱塞；6-进气门 现有配气相位及气门行程可变技术 3 ，机械液压式 以本田轿车上使用的VTEC技术为例， 四气门 发动机每缸有3个进气摇臂， 凸轮轴上有3个与之对应 的凸轮。3个凸轮中，主凸轮外廓曲线有正常的高度， 次凸轮高度很低，而中间凸轮则比主凸轮更高。如 右图： 种气门可变技术控制比 较简单，但气门的重叠角和两 进气门的行程只有适应发动机 低转速和发动机高转速两种状 态， 因而其控制精度比上述连 续改变的要低。 电磁驱动气门机构（EMVA） EMVA的结构形式由最初的无弹簧式及后来的 单弹簧式发展到了眼下的双弹簧式。 1，无弹簧的电磁气门结构（下图） 这类机构是最早的EMVA装置，其原理图如右图 所示。上下是两个相对放置的电磁铁，中间是连接发动机 气门的作往复运动的衔铁。上 下电磁铁线圈交替通电和断电， 使得衔铁上下运动，从而实现 气门的开启和关闭。缺陷：气 门关闭时，气门以很大速度直 接撞击汽缸盖，导致运动不可 靠同时产生很大的噪声，能耗过大和响应速度慢等。 电磁驱动气门机构 2，单弹簧的电磁气门结构 这类机构由一个电磁铁、一个储能弹簧以及衔铁和气 门组成。工作原理如右图所示： 发动机不工作时气门在弹簧作用下处于关闭状态,当 气门要开启时，向电磁铁线圈通较大电流，使所产生的 电磁力克服弹簧力以打开气门。然 后向电磁铁线圈通较小电流，使气 门保持全开状态。电磁铁线圈断电 时，气门在弹簧力作用下关闭。 缺点是：不能实现气门的 软着陆，同时存在响应速度慢 和能耗过大等缺陷。 电磁驱动气门机构（EMVA）