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东风雪铁龙EW10A发动机可变气门正时系统结构与原理
来源:汽车维修  作者:佚名  2018-09-23 10:36:02



    在传统发动机上,进气门和排气门的开闭时刻是固定不变的,气门叠开角也是固定不变的,这些数据是根据试验取得的最佳配气相位。然而发动机转速和负荷变化时,其进气量、排气量、进排气流的流速、进气及排气行程的持续时间、气缸内燃烧过程等都不一样,对配气相位和气门升程的要求也不同。例如:转速高时,进气气流流速高,惯性能量大,所以希望进气门早些打开,晚些关闭,以便充分利用进气气流的惯性,使新鲜空气尽量多一些充入气缸;反之,在发动机转速较低时,进气流速低,惯性能量也小,如果进气门迟闭角过大,会使已进入气缸的新鲜气体被压缩行程中上行的活塞挤出气缸;同样,如果进气门过早开启,由于此时活塞正上行排气,很容易把废气挤入进气管中,使进气中的残余废气增多,新鲜气体反而减少,使发动机工作不稳定。因此,没有任何一种固定的配气相位设置能让发动机在高低转速时都能获得最佳的性能。
      可变气门正时(VVT)系统通过改变发动机配气相位,使发动机在各种转速和负荷情况下都有良好的燃油经济性、动力性及运转稳定性,减少排放污染。东风雪铁龙EW 10A发动机(排量2.0L,配备于凯旋、世嘉和C5等车型)通过改变进气凸轮轴转动时间,进而改变所有进气门开启和关闭时刻,并最终改变气门重叠角,以改善发动机低转速扭矩输出性能。本文以EW 10A发动机为例,探讨可变气门正时(VVT)系统的结构与功能原理。

    一、VVT系统主要部件、结构与功能原理
    1.机油泵
    EW 10A发动机机油泵结构如图1所示。其是曲轴通过和正时齿轮中间夹着的1个轴套来驱动的,机油泵向发动机内部各运动件提供润滑油,并为VVT执行器提供油压。

    2.发动机电控单元ECU
    发动机电控单元ECU结构如图2所示。ECU通过转速传感器、节气门位置传感器等获取发动机转速和负荷信息,以此控制VVT电磁阀的开启程度,进而控制VVT执行器内部油压,以改变进气门开闭时间。

    3.VVT电磁阀
    VVT电磁阀结构及安装位置如图3所示。其作用是改变通往VVT控制器内部的压力油方向。发动机电控单元ECU与VVT电磁阀1268连接的2根线,1根为供电线,点火开关打开时,可以测得蓄电池端电压。另1根为占空比调制脉宽信号线,其工作波形如图4所示,通过占空比改变VVT电磁阀的开闭程度。


    4. V VT执行器
    VVT执行器结构如图5所示。其作用是通过VVT电磁阀,在发动机压力油作用下,改变进气凸轮轴正时齿轮与凸轮轴的位置,使进气量与发动机的负荷相匹配,以提高发动机的性能,特别是在发动机低转速时的扭矩输出性能。

    VVT执行器工作过程:当发动机停机时,锁止销将转子与定子固定,使发动机起动时的配气相位能保持为某一固定角度,防止起动时因机油压力不足而使气门正时失去控制。当发动机起动后,润滑系统开始工作,机油压力达到0.5bar以上时,锁止销解锁。VVT执行器内部转子将定子分成5个腔A和5个腔B。压力油通过VVT电磁阀控制进入5个腔A或5个腔B(如图6所示)。腔A和腔B的压力差使凸轮轴(连接转子)相对于进气凸轮轴正时皮带轮(连接定子)转动一定角度,从而改变进气门开闭时刻。

    三、VVT系统运行原理
    发动机电控单元ECU根据各个传感器检测得到的发动机工况,决定配气相位的数值,以使控制效果达到最佳。通常按以下方式控制进气门的配气相位:
    1.怠速、小负荷及起动、暖机期间,将进气门配气相位延迟,减小进气提前角。因排气相位不变,所以减小了气门叠开角,防止废气进入进气道,以稳定燃烧过程,提高怠速运转的稳定性和燃油经济性,并降低排放污染。
    2.中小负荷时,适当增加进气提前角,以增大气门叠开角,产生缸内废气再循环(这种设计可以取消废气再循环EGR装置),降低排放污染,并减少排气行程后期和进气行程早期的泵气损失。
    3.中低转速、大负荷时,保持适当的进气迟闭角,以充分利用进气惯性,提高进气量,以提高发动机的输出功率。
    4.高速大负荷时,尽量增大进气迟闭角,以充分利用进气惯性,减少排气行程后期的泵气损失,提高发动机的输出功率。
 

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