宝马VANOS系统由车辆发动机计算机控制液压和机械部分,调整进排气凸轮轴。双VANOS于1992年应用在M50发动机上,进气门相位在0~40°之间调节,排气门相位在0~25°之间调节。如图7所示。
VANOS系统根据发动机转速和加速踏板位置来控制凸轮轴。低转速时,进气门推迟开启,以改善怠速质量及平稳度;中等转速时,进气门提前开启,以增大扭矩,并允许废气在燃烧室中进行再循环从而减少耗油量和废气的排放;高转速时,进气门开启稍延迟,从而发挥出最大功率。
如果发动机转速低,活塞在汽缸中的移动速度和混合汽被压缩的速度都慢,进气门可以推迟关闭,充分利用气流惯性提高进气量。如果发动机高速运转时,活塞的移动速度和汽缸中混合汽压缩速度都加快,进气门应早开早闭,以提高进气效率。
当发动机转速变化达到规定值时,发动机ECU便给电磁阀通电或断电。电磁阀便改变正时调整器内的机油的流向,使控制活塞上下的机油压力发生变化,从而改变活塞的位置,活塞的上下移动导致链条调整器上下移动,从而推动链条上下的长度发生变化。发动机低速运转时,凸轮轴调整器向下拉长,于是链条上短、下长。进气凸轮轴相对于排气凸轮轴逆时针转过一个角度,进气门提前关闭。以使发动机在中、低速获得大扭矩。当发动机高速运转时,链条上短、下长,进气凸轮轴相对排气凸轮轴顺时针转动了一个角度,使进气门提前打开,提前进气,提高进气效率和发动机功率。
三、电子控制气门机构
宝马公司的Valvetronic和日产公司的VVEL系统,其气门升程是连续改变的,而Valeo公司开发出的e-Valve电子控制气门系统则是发动机进气系统彻底的革命。
传统发动机都是利用控制节气门来改变进入汽缸的空气量,并通过监视空气流量来决定喷油量,加油门其实就是在控制节气门的开度。这种控制方式由于存在泵气损失,能量损失较大。电子气门发动机取消了节气门,减少了泵气损失,比传统发动机省油10%以上。另外,由于没有了节气门的阻碍,新鲜空气进入也更为顺畅,使燃烧更加充分,废气排放更少。改变进气门升程和开闭时间,可以控制吸入发动机的空气量,将功率损失保持在极低的水平。
1.工作原理
电子控制气门机构依靠曲轴的位置信号,利用电磁线圈,单独控制每一个气门的开闭。当气门关闭电磁线圈通电时,电磁铁将与气门杆连为一体的碟片吸起,气门关闭,如图8(a)所示。当气门开启电磁线圈通电时,电磁铁将与气门杆连为一体的碟片拉下,气门开启,如图8(b)所示。
高速时,气门提前开启,开度较大,且开启的时间较长,以增大发动机的功率。低速时,气门推迟开启,开度较小,且开启的时间较短,以利燃烧完全,达到省油、环保和提升扭矩的目的。