VCT单元部件分解图如图30所示,VCT单元由3个螺栓固定到凸轮轴。链轮壳体内安装了1个转子总成和1个簧片板,壳体包括1个链轮、1个外板和1个由6个螺钉结合在一起的内板。1个磁阻盘(用于CMP传感器)、1个中心板和1个偏置弹簧安装在VCT单元的前部。偏置弹簧的两端分别位于中心板总成和链轮壳体上,以便为凸轮轴提供前进方向的转矩。一个卡环将磁阻环定位在安装于转子总成中心的衬套上。衬套的另一端位于凸轮轴前面的孔口中,其中包含1个滤清器。1个弹簧和滑阀安装在转子总成衬套中,并由1个卡环固定。弹簧使得滑阀与相关VCT电磁阀的衔铁保持接触。汽缸盖中的油道通过凸轮轴前轴承盖和凸轮轴中心的孔口向每个VCT单元提供发动机机油。
这种扭矩制动的VCT系统对机油压力和机油量的要求很低,发动机高转速或高温时机油压力比较低,这对本发动机VCT系统影响很小。凸轮轴相位调整时,机油是在VCT单元的提前室和推迟室之间循环的,如图31所示。凸轮轴扭矩制动VCT单元的机油需求量大约是机油压力制动VCT单元的15%,机油需求量的这一削减反过来又使厂商可以减小机油泵容量,从而带来燃油经济性优势。由于凸轮轴扭矩制动VCT技术并不依赖发动机机油的压力来调整凸轮轴相位,因此能够大大提高在发动机转速较低和温度较高时(此种情况下发动机机油的压力通常很低)的响应速度。而这又能提高瞬时性能和瞬时响应速度(性能体验)。单个气门的扭矩能量如图犯所示。可变凸轮轴正时(VCT)电磁阀控制VCT单元中的滑阀位置。VCT电磁阀安装在前上方正时盖板中,紧换着相关VCT单元的前面。每个VCT电磁阀用两个螺钉固定,并使用。形环密封。一个两针脚电气接头提供了与发动机线束的接口。每个VCT电磁阀包含1根主轴,作用于相关VCT单元中的滑阀,以提前和延迟凸轮轴正时。VCT电磁阀独立工作,并由来自PWM的ECM信号控制。
下面以进气VCT为例,介绍其工作原理。VCT基准正时如图33所示,在发动机启动时,一旦凸轮轴中的发动机机油压力足以打开进气止回阀,发动机机油将流经滑阀,通过提前和延迟止回阀,流入提前和延迟气室。在发动机启动循环过程中,ECM向VCT电磁阀发送信号,以将滑阀移动到衬套中,并将锁销连接到入口机油压力。入口机油压力导致锁销从内板缩回,并将转子总成和凸轮轴从链轮壳体解锁。在基准正时状态,进气凸轮轴将最大限度延迟,而排气凸轮轴则尽量提前。VCT存在持续的机油供应,以确保该单元在运行期间机油保持加满。
VCT提前如图34所示,为了将凸轮轴正时提前,ECM调整发送给VCT电磁阀的信号以移动滑阀,从而关闭提前气室机油油路,并将延迟气室机油油路连接到入口机油。作用于凸轮轴的扭矩的每次瞬时增加都会在延迟气室中产生压力脉冲。机油从延迟气室流出,通过滑阀和提前止回阀流入提前气室,以使两个气室中的压力相等。延迟气室中的机油转移导致转子总成相对于链轮壳体提前。作用于凸轮轴的扭矩的每次瞬时减少也会在提前气室中产生压力脉冲,但是在提前气室机油油路关闭的情况下,提前与延迟气室之间没有发生机油转移,转子总成无法向延迟方向移动。
VCT保持如图35所示,一旦凸轮轴到达所需的正时位置,ECM将调整发送给VCT电磁阀的信号,以将滑阀设定在保持(或称“零”)位置。在此位置,提前和延迟气室机油油路都被滑阀关闭,转子总成靠液压锁定到链轮壳体。