知识延伸:大众EA888发动机在国内的装机量比较大,而且最近几年,可变气门正时技术被广泛应用。借此机会,笔者下面系统介绍大众EA888发动机的可变气门正时系统的结构和工作原理。
一方面,车主越来越青睐高功率和大扭矩发动机;另一方面,国家相关法规对汽车的燃油经济性和尾气排放越来越高,而可变气门正时系统能较好地缓解这一矛盾。
发动机工作时,混合气体能否在发动机汽缸内迅速充分燃烧是决定发动机的动力性、经济性和尾气排放的重要因素,而由燃料和空气组合成的混合气的混合均匀程度和合适的空燃比是决定充分燃烧的关键。具体到气门正时系统,根据发动机的转速和负载对进气凸轮轴和排气凸轮轴的进行调整是必不可少的。因此,调整系统的技术结构以及调整方式正在被不断地改进。现代新型汽车发动机多采用可变进气系统,这对发动机在低速时获得大扭矩、高速时获得大功率有很好的兼顾作用。大多数发动机通过增加进气开启时间及升程或通过改变配气相位等方法来增加发动机的进气量,从而获得更高的动力输出。
可变气门正时的功能是:在发动机怠速时、最大输出功率和扭矩以及废气再循环操作模式时提供最优化的气门正时设置。
大众EA888发动机可变气门正时系统的主要部件有:
1.叶片调节器。用来调节进气凸轮轴的叶片调节器被直接安装在进气凸轮轴上,根据发动机控制单元的信号调节进气凸轮轴。叶片调节器由液压操控,并且通过控制外壳与发动机的机油系统连接。在排气凸轮轴上无叶片调节器,也无法进行排气凸轮车由调节。
2.控制外壳。通向叶片调节器的机油通道都位于安装在缸盖上的控制外壳内。
3.控制电磁阀。安装在控制外壳内的电磁阀,根据发动机控制单元的信号将机油压力传导至叶片调节器。
4.正时调节阀。进气凸轮轴正时调节阀(N205)控制进气凸轮轴。
可变气门正时系统对正时气门的控制是通过发动机控制单元实现的。调节凸轮轴时,系统发动机转速、发动机负载和发动机温度以及曲轴和凸轮轴位置的信息,由发动机控制单元驱动电磁阀N205,打开控制外壳中的机油通道,机油流经控制外壳和凸轮轴,流入叶片调节器(图1),叶片调节器旋转并根据发动机控制单元的要求调节凸轮轴。在整个发动机转速范围内,进气凸轮轴都由发动机控制单元调节,曲轴转角最大调节值为52°。
在废气再循环和增加扭矩方面,进气凸轮轴被设置成“进气门在上止点之前打开”的位置上。调节时,发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀(N205),当气门被驱动时,它就使得控制活塞运动。在控制外壳中,正时提前的机油通道根据调节的程度被打开。结果,处于压力状态下的发动机机油就流经控制外壳流入凸轮轴的环形通道中。之后,机油就经凸轮轴表面的5个孔流入叶片调节器的5个提前储油室中。在那里,机油推动内转子的叶片,内转子作相对于外转子(和曲轴)的旋转,并与凸轮轴一起旋转。结果,凸轮轴沿着曲轴旋转的方向继续旋转,并且使得进气门提前打开。
当发动机怠速时或需要发动机具有很大输出功率时,如图2所示,可变气门正式系统将调节进气凸轮轴,使得进气门延迟打开,即在上止点后打开。具体的调节过程是:发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀1(N205),电磁阀通过运动控制活塞的方式打开正时滞后的通道;机油经控制外壳流入凸轮轴的环形通道中,经凸轮轴中的孔流入凸轮轴调节器固定螺栓的袋式小孔中,再经凸轮轴调节器的5个孔流入内转子叶片背后的正时滞后储油室中,最后沿着凸轮轴旋转方向推动内转子和凸轮轴旋转,从而使得气门较迟打开。与此同时,正时滞后的机油通道打开,控制活塞打开正时提前通道的回油通道,以释放其中的压力。另外,沿着滞后方向的旋转对正时提前储油室施加压力,并将正时提前储油室中的机油排出去。