保时捷VarioCam升级版可变气门正时及升程调节.docVIP

保时捷VarioCam升级版可变气门正时及升程调节在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾发动机不同转速的工作需求，保时捷VarioCam升级版的作用就是使发动机无论是高转速还是低转速均有较好的功率和扭矩输出。这种系统不仅可以调整进气凸轮轴，而且还能够在一台发动机中结合两种不同的气门冲程。 随着汽车技术的不断发展，发动机的气门开始增多、转速增高，发动机的气门升程和正时如果不随之变化，在一些工况下就会出现难以解决的问题，例如，如何保证低转速时的扭矩输出和高转速时的功率输出，以及在这些工况下的燃油消耗等问题，用单个节气门控制的燃油供给方式是难以完满解决的，最好的方式就是采用多种可变化的形式进行“综合治理”。因此，就由可变进气管道、可变压缩比、可变气门升程和正时来解决这个问题，其中可变气门的升程和正时也就是可变式气门驱动机构，是目前汽车常见的一种新技术。为了省油，大多汽车会在气门升程和正时这两个方面改进。 一、可变气门正时基本原理 发动机可变气门正时技术原理是根据发动机的运行情况，调整进气(排气)的量和气门开合时间及角度，使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。合理选择配气正时，保证最好的充气效率，是改善发动机性能极为重要的技术问题。而在进、排气门开闭的四个进程中，进气门迟闭角的改变又是对充气效率影响最大的因素之一。 保时捷VarioCam升级版是在进气侧将可变气门正时与两级气门升程相结合的控制方式。其带来的好处包括能够获得更强劲的动力和更高的扭矩，令发动机运转更加平稳，燃油经济性更好并且废气排放更低。 二、凸轮轴调整机构 保时捷VarioCam在凸轮轴同步齿形带轮上设置了一个液压装置，当ECU接收位于曲轴传感器的信号并进行处理后，将该转速下的配气正时角转变成为电信号传送到液压装置，由液压装置加压，使凸轮轴同步齿形带轮能够顺、逆时针转动，达到控制配气正时角的目的。使用受机油压力控制的凸轮轴调整系统，可以根据需要调整进气凸轮轴，从而实现小气门重叠或大气门重叠。 如图1所示，圆柱形部件(1)的螺旋滑动齿轮安装在凸轮轴齿轮(2)和凸轮轴连接轴(3)之间，正是该部件使凸轮轴调整成为可能。凸轮轴连接轴与凸轮轴之间通过紧固螺钉(4)连接。圆柱形部件的内外两侧均有螺旋传动装置。外侧传动装置与内侧传动装置在凸轮轴连接轴上接合。内侧传动装置与匹配传动装置在凸轮轴齿轮上接合。圆柱形部件用于调整进气凸轮轴，使用该部件可调整气门重叠。 如果圆柱形部件在机油压力的作用下向远离凸轮轴的方向移动，则会引起大气门重叠。这只用于节气门上部半开阶段和节气门全开阶段，以实现最高扭矩和最大功率输出。在怠速期间，圆柱形部件会朝凸轮轴方向移动，从而引起小气门重叠，这样就可以较大地改进冷启动阶段，从而使燃油消耗量和排放量最多可降低10％，同时还显著提高了怠速质量。 三、气门冲程控制 凸轮轴的设计亮点在于有两种形式的凸轮和可调节平底挺杆，如图2所示。气门冲程可切换为3mm或10mm，由三位两通电液转换阀进行切换。每个挺杆由两个同心挺杆组成，它们可以锁在一起形成一个单元或相互独立地运动。内挺杆由一个小型凸轮操纵，外挺杆由两个较大的凸轮操纵。这些挺杆可通过一个销进行液压互锁，如果被锁住，大凸轮就可以工作，如果没有被锁住，小凸轮就工作。 这种设计可以使发动机在使用小气门冲程的情况下，车辆速度最高可达148km／h。而在使用大气门冲程，且以功率为出发点的发动机正时条件下，车辆速度最高可达297km／h。四、各种工况时保时捷VarioCam 升级版的工作情况 1　怠速 通过将气门冲程转换到3mm的小凸轮，并将发动机正时转换为小气门重叠(圆柱形部件在右侧)，可对怠速进行优化。 DME(车用电脑控制单元)通过驱动一个电磁阀来调节发动机正时，通过增加机油压力使圆柱形部件向凸轮轴侧移动，使用小气门冲程可减少摩擦；由于气门打开时间非常短，可以显著增强进气运动；在燃烧室中预先燃烧可以降低排放。这可使燃油消耗量和排放量最多降低10％，同时显著提高怠速质量。 2　节气门半开 在部分负荷阶段保持气门冲程的怠速设置和发动机正时的怠速调节。在节气门上部半开阶段转换为大气门重叠，逐步形成的压力会推动圆柱形部件向远离凸轮轴的方向移动。但为了减少燃油消耗量和摩擦损失，仍旧使用小气门冲程。 3　节气门全开 在节气门全开的情况下，一方面节气门几乎不需要任何变化就可以实现高扭矩和最大功率输出；另一方面凸轮廓线的设计并没有牺牲10mm的最大气门冲程，同时还相应地调节了打开和闭合点。 节气门全开，在逐步形成的机油压力的作用下，圆柱形部件仍然保持在“大气门重叠”位置处，但是气门冲程控制系统转换，使得外侧平底挺杆