一、Valvetronic系统结构
1.Valvetronic 11系统机械传动组件如图2所示
2.气门行程控制单元
发动机管理系统负责控制气门行程,但是在早期第I代Valvetronic中由1个附加气门行程控制单元控制气门行程。气门行程控制单元的任务是控制伺服电机,以便根据发动机控制单元的指令调节偏心轴。为了获得理想的动态性能,需要很高的电流强度。因此,在Valvetronic系统发动机上要对负责执行车灯功能的控制单元进行适配,以免车内和车外照明装置亮度不稳定。
伺服电机带有整流器的直流电机负责调节偏心轴,通过改变电机转动方向和节拍控制时间可对偏心轴进行相应调节。进行最大调节时,伺服电机的电流可达到40A。第I代和第II代的伺服电机采用的是普通直流电机,而第III代则采用的是新型无刷三相直流电机,并且集成了偏心轴传感器。
3.Valvetronic I和II偏心轴传感器
如图3所示,偏心轴传感器测量偏心轴转角,从而为调节功能提供实际参数。偏心轴传感器(3)将偏心轴位置发送给气门行程控制单元或DME。其测量角度范围为180°。第I代和第II代的偏心轴传感器按磁阻效应原理工作:当附近磁场更改位置时,铁磁导体就会改变自身的电阻。为此偏心轴上装有1个带有永久磁铁的磁轮(1)。偏心轴旋转时,这些磁铁的磁力线就会穿过传感器内的导磁材料。由此产生的电阻变化通过发动机控制单元换算为气门行程。为了工作时的稳定可靠,在维修时必须用1个非磁性固定螺栓(2)将磁轮固定在偏心轴上,否则传感器无法正常工作。第III代Valvetronic的偏心轴传感器则采用了集成式霍尔传感器。
4.发动机控制单元发动机管理系统包含有控制气门行程的特性曲线,用于确定所需气门行程的主要信息是驾驶员通过加速踏板传递的负荷要求。系统根据输入数据确定气缸额定进气量,额定进气量换算为气门行程和正时时间范围。通过这些因素得到进气门的关闭时刻,实现最佳燃烧效果所需的残余气体量只能通过排气凸轮轴控制装置(排气VANOS )进行调节,因为进气管内没有产生回流的低压。发动机管理系统负责控制VANOS。使用Valvetronic I时,行程指令通过CAN总线接口发送至气门行程控制单元,使用Valvetronic II时,通过发动机管理系统控制气门行程。
5.节气门
虽然Valvetronic系统可以通过进气门和偏心轴传感器精确控制进气量,但发动机仍需要节气门完成以下任务:
(1)燃油箱通风;
(2)曲车由箱通风;
(3)应急运行;
(4)三元催化转换器加热。
为了确保燃油箱通风和曲轴箱通风正常,必须通过节气门调节至大约50Mbar的进气管低压,进气管内有一个压力传感器可提供参考基准。
Valvetronic系统出现故障时会尽量调节至最大气门行程,此时由节气门负责控制负荷。发动机管理系统根据特性曲线进行怠速调节,在起动过程中也可以根据特性曲线通过节气门进行怠速调节。