VVT可變氣門正時系統(tǒng)的作用與工作原理圖解
1.VVT作用原理VVT是Variable Valve Timing的英文縮寫，中文含義是可變氣門正時。傳統(tǒng)發(fā)動機的凸輪軸凸輪位置是固定不變的，它與發(fā)動機曲軸的相位保持同步，即進氣門與排氣門之間的開啟和關(guān)閉角度(正時)是不變化的，因此，最佳的低轉(zhuǎn)速氣門正時難以同時獲得最佳的高轉(zhuǎn)速性能，也就是說，無法兼顧怠速穩(wěn)定性、低轉(zhuǎn)速扭矩輸出和高轉(zhuǎn)速輸出的需求。
為了解決發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速區(qū)間對于氣門正時的不同要求，采用一種可變氣門正時(VVT)系統(tǒng)，其液壓執(zhí)行機構(gòu)(VVT相位器)安裝在凸輪軸前端，通過電控液壓方式來改變凸輪軸相對于曲軸的相位，使氣門正時提前或者延遲。VVT相位器與凸輪軸總成如下圖所示。目前，絕大多數(shù)汽油機都安裝了各種類型的VVT系統(tǒng)，特別對于排放標(biāo)準(zhǔn)較高的發(fā)動機，都配置雙VVT機構(gòu)(進、排凸輪軸都帶VVT相位器)。
實際上，VVT系統(tǒng)是針對不同工況需求，通過改變氣門重疊角來達到相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)的，總體來說，具有以下優(yōu)點：
(1)進、排氣凸輪軸相位可調(diào)，通過調(diào)控來增大氣門重疊角，增加發(fā)動機進氣量。
(2)減小殘余廢氣系數(shù)，提高充效率。
(3)提高發(fā)動機功率與扭矩，有效升燃油經(jīng)濟性。
(4)明顯改善怠速穩(wěn)定性，從而獲得舒適性，降低排放。
2.VVT作用原理
VVT控制過程比較復(fù)雜，氣門重疊角的調(diào)整時機與角度必須與工況需求相對應(yīng)，在控制過程中，還需要在運行穩(wěn)定性、動力性、經(jīng)濟性、排放指標(biāo)等方面進行調(diào)配和取舍。
一般來說，VVT控制目標(biāo)及效果如下表所示。VVT系統(tǒng)工作時需要滿足一些基本的條件，如發(fā)動機系統(tǒng)無故障，包括正時機構(gòu)、油路和電器元件等。當(dāng)發(fā)動機控制模塊進行VVT控制時，需要滿足發(fā)動機啟動后運行時間、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、蓄電池電壓等必要條件。
與VVT系統(tǒng)功能相關(guān)的部件及機構(gòu)，如凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器故障、發(fā)動機正時機構(gòu)、VVT執(zhí)行元件(機油控制閥、相位器)等，都必須是正常的。
按照VVT電磁閥(OCV)的布局形式，可以將VVT機構(gòu)分為側(cè)置式和中置式兩大類。側(cè)置式是指VVT電磁閥安裝在氣缸蓋的側(cè)部，中置式是指VVT電磁閥安裝在VVT相位器(VCT)的軸心。
從功能的角度來看，這兩類VVT機構(gòu)沒有顯示的區(qū)別，都能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的VVT功能。但從結(jié)構(gòu)和技術(shù)層級的角度來看，中置式VVT機構(gòu)的工作效能更高。針對國六發(fā)動機而言，這兩類VVT都能夠應(yīng)用，具體情況取決于品牌及供應(yīng)商的設(shè)計方案。
3.中置式VVT機構(gòu)
有數(shù)據(jù)表明，側(cè)置式VVT機構(gòu)在工作過程中，機油的消耗量較大，約為中置式VVT機構(gòu)的2倍，這就會導(dǎo)致機油泵負荷加大，消耗更多的燃油，排放也會有所增加。因此，從而這個角度來看，中置式VVT技術(shù)更為先進，可降低機油耗約1%，相應(yīng)的油耗和排放也會有所改善。
(1)VVT相位器
兩個VVT相位器分別與各自的凸輪軸及正時鏈條相連接。VVT相位器殼體設(shè)有鏈齒，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連。因此，在液壓作用下，轉(zhuǎn)子能夠相對于VVT殼體轉(zhuǎn)動某個角度，從而實現(xiàn)氣門正時調(diào)節(jié)功能。VVT相位器不可互換，殼體有標(biāo)識記號。
(2)VVT電磁閥
VVT電磁閥既是VVT機構(gòu)的液壓滑閥，也是VVT相位器的安裝螺栓。通常來說，進、排氣的VVT電磁閥在外觀和結(jié)構(gòu)方面沒有差別，可以互換使用，但要注意，反復(fù)拆裝有可能造成螺紋損傷。為了防止內(nèi)部油道泄漏，VVT電磁閥拆裝若干次后應(yīng)做更換處理。
(3)VVT電磁鐵
VVT電磁鐵安裝在進、排氣凸輪軸鏈輪側(cè)鏈輪室罩蓋上，它們接收發(fā)動機控制模塊的指令信號，對VVT電磁閥進行控制，從而實現(xiàn)氣門正時調(diào)控功能。