現(xiàn)代內(nèi)燃機配氣技術(shù).ppt

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1、現(xiàn)代內(nèi)燃機配氣技術(shù),自然吸氣發(fā)動機配氣技術(shù) 周重光,自然進氣引擎的理想配氣狀況,低轉(zhuǎn)速下，追求強烈的進氣渦旋和較大的流動速度，增強進氣在燃燒室的渦流效應(yīng)，使油氣混合得更好、更快、更均勻。 高轉(zhuǎn)速下，能提供滿足高功率需求的進氣量。 總之，盡量提高充量效率，減小泵損失，改善混合氣質(zhì)量和排放水平。,提高充量容積效率的方案,(1).多氣門3氣門、4氣門、5氣門缸，增加流通面積 (2). 優(yōu)化進氣歧管幾何形狀，包括組合方式、長度、截面積 。設(shè)計合理的諧振腔Resonator (3).可變進氣系統(tǒng)可變進氣歧管：工作原理為慣性增壓(Inertia Supercharging)(4).可變進氣

2、系統(tǒng)可變氣門正時：VTEC、VVT-I (5).取消節(jié)氣門的進氣控制技術(shù)，最大限度降低泵損失,化油器式發(fā)動機典型進氣系統(tǒng),化油器式發(fā)動機典型進氣歧管,燃油噴射發(fā)動機典型進氣系統(tǒng),現(xiàn)代配氣系統(tǒng)進氣通道,空氣濾清器結(jié)構(gòu),進氣溫度、流量傳感器,不同形狀的進氣諧振腔Resontor,燃油噴射發(fā)動機典型進氣歧管,可變長度進氣歧管variable-length intake manifold,原理：隨著進氣門的開啟和關(guān)閉，在進氣管內(nèi)會產(chǎn)生壓力波動，形成吸氣波和壓力波，并以聲速傳播，進氣管的長度必須根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速而調(diào)整，以保證最高壓力波在進氣門關(guān)閉以前到達(dá)進氣門，從而提高進氣量。,可變長度進氣歧管varia

3、ble-length intake manifold,實現(xiàn)：發(fā)動機電腦根據(jù)轉(zhuǎn)速信號，控制驅(qū)動馬達(dá)來調(diào)整歧管開度，從而改變歧管長度。根據(jù)發(fā)功機轉(zhuǎn)速調(diào)整進氣歧管長度，低速時使用長進氣歧管來提高進氣量，增大扭矩，高速時，使用短進氣歧管來提高進氣量，提高發(fā)動機功率,兩種典型分級可變進氣歧管結(jié)構(gòu),分段可變進氣歧管主要工作方式,(a).單進氣道低速用”長”進氣道，高速用”短”進氣道(b).雙進氣道系統(tǒng)A：低速用”長”進氣道，高速用”短”進氣道系統(tǒng)B：低速用”一條”進氣道，高速用”二條”進氣道,分段可變進氣歧管主要工作方式,Porsche 996 GT3s resonance intake system,M

4、ercedes 300 SL in 1954,分段可變進氣歧管優(yōu)缺點,能夠提高低速扭矩輸出，而又不損害高速功率輸出 相比可變氣門機構(gòu) (variable valve timing )結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，可靠性高。 缺點是：發(fā)動機空間尺寸增大，加大發(fā)動機倉的布置難度。對發(fā)動機高速性能改善不明顯。,采用的車型,Audi V6 and S-models V8 - 2-stage variable length manifolds Audi A-models V8 - 3-stage variable length manifolds BMW 1.9-litre four - 2-stage vari

5、able length manifolds Fiat / Alfa / Lancia Super Fire engines - 2-stage variable length manifolds Ferrari 360 Modena and 550 Maranello - 2-stage variable length manifolds Ford Duratec 2.5 and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Honda Civic 1.8VTi & Acura 3.2CL Type S - 2-stage variable length

6、 manifolds Honda Legend - 3-stage unknown system Hona NSX - 2-stage resonance intake Hyundai XG V6 - 2-stage variable length manifolds Jaguar 3.0 V6 - 3-stage variable length manifolds Mercedes V6 and V8 - variable length manifolds, probably 2-stage Nissan 3.0 V6 (Maxima) & 2.5 inline-6 - 2-stage va

7、riable length manifolds Peugeot 306 GTi and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Porsche 996 Carrera / GT3 and all Boxsters - 2-stage resonance intake Volkswagen group 1.6-litre four - 2-stage variable length manifolds,無級連續(xù)可變進氣歧管,渦卷式歧管、進氣道調(diào)整環(huán)組合而成鼓狀進氣空間 DIVA --continuously variable length BMW 公

8、司首先應(yīng)用到V8系列產(chǎn)品中 通過控制中間進氣環(huán)轉(zhuǎn)動角度，改變充量進入環(huán)缺口的流道長度 進氣管長度在231至 673 mm 之間連續(xù)變化,可變氣門正時技術(shù)分類,本田公司首創(chuàng)的VTEC 技術(shù)：目前，許多車上采用此技術(shù)，如本田Accord、olvos80、AudiA4等，在BMW車上稱為VANOS BMW公司獨家采用的Valvetronic氣門控制技術(shù) ：取消節(jié)氣門，完全依靠對氣門的控制來改善進氣狀況,本田發(fā)動機的VTEC技術(shù),Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，縮寫就是“VTEC” ，意為可變氣門配氣相位和

9、氣門升程電子控制系統(tǒng) 。 本田汽車公司在1989年推出 ，是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統(tǒng),氣門正時原理(Valve Timing):,,凸輪軸是決定一個發(fā)動機性能的靈魂,它在轉(zhuǎn)動的時候,它凸出來的桃尖形部份,就會去驅(qū)動到氣門,或先頂起搖臂,再藉由搖臂去驅(qū)動氣門,當(dāng)氣門一開一關(guān)時就決定了發(fā)動機的進氣時間,也決定了氣門升程(lift)的深度,同樣的,排氣門那邊也是一樣的道理...,氣門正時原理(Valve Timing):,,設(shè)計中,是有一段在 進氣行程還沒完全結(jié)束以前會先開打排氣閥門,讓一部份的廢氣回流,讓發(fā)動機在此時 會有較好的扭力表示,而這進、排氣閥門

10、同時開啟的時間(角度)就是稱為氣門重迭角! 在高性能引擎中,會使用較大的凸輪軸就是因為這樣可以使氣門重迭角的角度越大, 在高轉(zhuǎn)速時提供更好的進、排氣匯換的效率,固定氣門定時配氣相位的問題,A.低轉(zhuǎn)速時:進氣閥門提早開啟不能太早, 也就是較小的氣門重疊角。大氣門重疊角容易造成怠速時不穩(wěn)定 。 B.高轉(zhuǎn)速時:, 氣體快速的流動,而每次的燃燒時間很短, 為了多一點混合氣進來,進氣閥門就提早開,進氣閥門也要晚一點關(guān)閉,需要大氣門重疊角。小氣門重疊角影響高速輸出功率。,本田VTEC技術(shù),,在低轉(zhuǎn)速時用小凸輪軸,進入高轉(zhuǎn) 速時換成較大的凸輪軸, 也由于對不同凸輪軸的切換,VTEC除了改變氣門正時與 進、排

11、氣的重迭角以外,它還改變了氣門開關(guān)的“升程(lift)深度,而這是VANOS與 VVTi所沒有的!,本田VTEC技術(shù)原理,低速時,除了原有控制兩個氣門的一對凸輪（主凸輪a和次凸輪b）和一對搖臂（主搖臂A和次搖臂B）外，還增加了一個較高的中間凸輪c和相應(yīng)的搖臂（中間搖臂C），三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動的小活塞,高速時,VTEC技術(shù)的缺點與改進,VTEC系統(tǒng)的氣門升程和正時的變換動作明顯將發(fā)動機的狀態(tài)劃分為兩個階段，它們之間的轉(zhuǎn)換不夠平滑，在VTEC系統(tǒng)啟動前后發(fā)動機的表現(xiàn)截然不同 為了改善VTEC系統(tǒng)的性能，近年本田推出了i-VTEC系統(tǒng)。 i-VTEC系統(tǒng)是在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加一個稱為

12、“可變正時控制”VTC(Variable timing control)。,可變正時控制VTC (Variable timing control),,原理是當(dāng)發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時令每缸其中一只進氣門關(guān)閉，讓燃燒室內(nèi)形成一道混合氣渦流。發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時則在原有基礎(chǔ)上提高進氣門的開度及時間，以獲取最大的充氣量。VTC令氣門重疊時間更加精確，達(dá)到最佳的進、排氣門重疊時間，并將發(fā)動機功率提高20%。,本田i-VTEC技術(shù),i=intelligent VTECVariable Valve Timing & Lift Electronic Control System VTCVariable Timing Con

13、trol i-VTECVTECVTC,BMWVANOS技術(shù),,BMWVANOS技術(shù),VANOS技術(shù)原理,VANOS是Variable Camshaft Control連續(xù)可變凸輪軸控制系統(tǒng) VANOS利用一個可開關(guān)的電磁閥,在不同轉(zhuǎn)速時,藉由油壓來控制電磁閥的位置,以決定油壓是走黃色的管路還是綠色的管路, 而不同的管路將推動活塞的移動,它的移動將推動一螺旋齒輪,這齒輪就可以把凸輪軸 移動位置,BMW Valvetronic技術(shù),Valvetronic 修改進氣門的正時與升程，Valvetronic 系統(tǒng)有一支與傳統(tǒng)式引擎一樣的凸輪軸，而且有還有一支偏心軸與滾軸及頂桿的機構(gòu)，并由步進馬達(dá)所帶動著

14、，藉由接收來自油門位置的信號，步進馬達(dá)改變偏心凸輪的偏移量，經(jīng)由一些機械傳動間接地改變進氣門的作動。,,Valvetronic 引擎主要是利用無段可變進氣升程的控制，來取代原有節(jié)氣閥的功能，Valvetronic 有一只獨立的電腦它與引擎管理系統(tǒng)分開 引擎由于其燃油的霧化性能相當(dāng)好，因此不必特別使用某種等級的汽油。Valvetronic 能讓引擎的呼吸更順暢，燃油的消耗約減少10%，在引擎低速運轉(zhuǎn)有著極為良好的燃油效率,,傳統(tǒng)的氣門空氣進氣量是由節(jié)氣閥所控制,活塞仍在運轉(zhuǎn)時，部份的空氣進入進氣歧管，這時在燃燒室與節(jié)氣門之間的進氣歧管存在部份的真空，吸力與泵浦抵抗的活塞，浪費能量，工程師將這個現(xiàn)

15、象稱為“泵損失”（Pumping loss），當(dāng)?shù)∷龠\轉(zhuǎn)，節(jié)氣門只開啟一部份，因此有更多的能量損失。,BMW Valvetronic技術(shù),,,BMW Valvetronic機構(gòu),BMW Valvetronic技術(shù),改進馬達(dá)的螺旋齒輪改變偏心軸的旋轉(zhuǎn)量，帶動中搖臂并傳統(tǒng)的凸輪軸互連動著，再壓傳至搖臂最后才壓下氣門 與傳統(tǒng)式的雙凸引擎來比較，Valvetronic 利用一支附加的偏心軸、步進馬達(dá)和一些中置搖臂，來控制氣門的啟開或關(guān)閉，假如搖臂壓得深一點進氣門就會有較高的升程，Valvetronic就是有辦法自由控制著氣門升降，長進氣就是大的氣門升程，短進氣就是小的氣門升程。,BMWs 7-Series engine,,BMWs 7-Series engine technology,,,不足與錯誤之處，請指正。 謝謝各位,