發(fā)動機可變正時技術(shù)

發(fā)動機可變正時技術(shù)

可變正時氣門VVT可變進氣歧管PDA電子節(jié)氣門2021/5/91可變正時氣門VVT可變正時氣門簡介VVT理論VVT結(jié)構(gòu)VVT的優(yōu)缺點VVT的發(fā)展與應用2021/5/92可變正時氣門簡介可變正時氣門VVT（VariableValveTiming）可變氣門正時系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備的控制及執(zhí)行系統(tǒng)，對發(fā)動機凸輪的相位進行調(diào)節(jié)，從而使得氣門開啟、關(guān)閉的時間隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，以提高充氣效率，增加發(fā)動機功率。原理是根據(jù)發(fā)動機的運行情況，調(diào)整進氣（排氣）的量，和氣門開合時間，角度。是進入的空氣量達到最佳，提高燃燒效率。優(yōu)點是省油，功升比大。缺點是中段轉(zhuǎn)速扭矩不足。2021/5/93VVT--iVVT中文意思是“可變氣門正時”，由于采用電子控制單元（ECU）控制，因此豐田起了一個好聽的中文名稱叫“智慧型可變氣門正時系統(tǒng)”。該系統(tǒng)主要控制進氣門凸輪軸，又多了一個小尾巴“i”，就是英文“Intake”（進氣）的代號。這些就是“VVT－i”的字面含義了。VVT—i.系統(tǒng)是豐田公司的智能可變氣門正時系統(tǒng)的英文縮寫，最新款的豐田轎車的發(fā)動機已普遍安裝了VVT—i系統(tǒng)。豐田的VVT—i系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時，但不能調(diào)節(jié)氣門升程。它的工作原理是：當發(fā)動機由低速向高速轉(zhuǎn)換時，電子計算機就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅(qū)動齒輪內(nèi)的小渦輪，這樣，在壓力的作用下，小渦輪就相對于齒輪殼旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而使凸輪軸在60度的范圍內(nèi)向前或向后旋轉(zhuǎn)，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續(xù)調(diào)節(jié)氣門正時的目的。2021/5/94可變氣門正時技術(shù)幾乎已成為當今發(fā)動機的標準配置，為了進一步挖掘傳統(tǒng)內(nèi)燃機的潛力，工程人員又在此基礎(chǔ)上研發(fā)出可變氣門升程技術(shù)，當二者有效的結(jié)合起來時，則為發(fā)動機在各種工況和轉(zhuǎn)速下提供了更高的進、排氣效率。提升動力的同時，也降低了油耗水平。2021/5/95發(fā)動機解剖圖文本文本2021/5/96VVT理論合理選擇配氣正時，保證最好的充氣效率hv，是改善發(fā)動機性能極為重要的技術(shù)問題。分析內(nèi)燃機的工作原理，不難得出這樣的結(jié)論：在進、排氣門開閉的四個時期中，進氣門遲閉角的改變對充氣效率hv影響最大。進氣門遲閉角改變對充氣效率hv和發(fā)動機功率的影響關(guān)系可以通過圖1進一步給以說明。2021/5/97圖1中每條充氣效率hv曲線體現(xiàn)了在一定的配氣正時下，充氣效率hv隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。如遲閉角為40°時，充氣效率hv是在約1800r/min的轉(zhuǎn)速下達到最高值，說明在這個轉(zhuǎn)速下工作能最好地利用氣流的慣性充氣。當轉(zhuǎn)速高于此轉(zhuǎn)速時，氣流慣性增加，就使一部分本來可以利用氣流慣性進入汽缸的氣體被關(guān)在汽缸之外，加之轉(zhuǎn)速上升，流動阻力增加，所以使充氣效率hv下降。當轉(zhuǎn)速低于此轉(zhuǎn)速時，氣流慣性減小，壓縮行程初始時就可能使一部分新鮮氣體被推回進氣管，充氣效率hv也下降。圖中不同充氣效率hv曲線之間，體現(xiàn)了在不同的配氣正時下，充氣效率hv隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系。不同的進氣遲閉角與充氣效率hv曲線最大值相當?shù)霓D(zhuǎn)速不同，一般遲閉角增大，與充氣效率hv曲線最大值相當?shù)霓D(zhuǎn)速也增加。遲閉角為40°與遲閉角為60°的充氣效率hv曲線相比，曲線最大值相當?shù)霓D(zhuǎn)速分別為1800r/min和2200r/min。由于轉(zhuǎn)速增加，氣流速度加大，大的遲閉角可充分利用高速的氣流慣性來增加充氣。2021/5/98標題當發(fā)動機處在高轉(zhuǎn)速區(qū)間時，四沖程發(fā)動機的一個工作沖程僅需千分之幾秒，這么短的時間往往會引起發(fā)動機進氣不足和排氣不凈，影響發(fā)動機的效率。因此，就需要通過氣門的早開和晚關(guān)，來彌補進氣不足和排氣不凈的缺憾。這種情況下，必然會出現(xiàn)一個進氣門和排氣門同時開啟的時刻，配氣相位上稱為“氣門重疊角”。氣門重疊的角度往往對發(fā)動機性能產(chǎn)生較大的影響，那么這個角度多大為宜呢？我們知道，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，每個氣缸一個工作循環(huán)內(nèi)留給吸氣和排氣的絕對時間也越短，因此要達到更高的充氣效率，就需要延長發(fā)動機的吸氣和排氣時間。顯然，當轉(zhuǎn)速越高時，要求的氣門重疊角度越大。但在低轉(zhuǎn)速工況下，過大的氣門重疊角則會使得廢氣過多的瀉入進氣端，吸氣量反而會下降，氣缸內(nèi)氣流也會紊亂，此時ECU也會難以對空燃比進行精確的控制，從而導致怠速不穩(wěn)，低速扭矩偏低。相反，如果配氣機構(gòu)只對低轉(zhuǎn)速工況進行優(yōu)化，那么發(fā)動機的就無法在高轉(zhuǎn)速下達到較高的峰值功率。所以發(fā)動機的設(shè)計都會選擇一個折衷的方案，不可能在兩種截然不同的工況下都達到最優(yōu)狀態(tài)。2021/5/99

所以為了解決這個問題，就要求配氣相位可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和工況的不同進行調(diào)節(jié)，高低轉(zhuǎn)速下都能獲得理想的進、排氣效率，這就是可變氣門正時技術(shù)開發(fā)的初衷。2021/5/910簡單的說，VVT系統(tǒng)就是通過在凸輪軸的傳動端加裝一套液力機構(gòu)，從而實現(xiàn)凸輪軸在一定范圍內(nèi)的角度調(diào)節(jié)，也就相當于對氣門的開啟和關(guān)閉時刻進行了調(diào)整。2021/5/911VVT結(jié)構(gòu)2021/5/912VVT－i系統(tǒng)由傳感器、ECU和凸輪軸液壓控制閥、控制器等部分組成。ECU儲存了最佳氣門正時參數(shù)值，曲軸位置傳感器、進氣歧管空氣壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、水溫傳感器和凸輪軸位置傳感器等反饋信息匯集到ECU并與預定參數(shù)值進行對比計算，計算出修正參數(shù)并發(fā)出指令到控制凸輪軸正時液壓控制閥，控制閥根據(jù)ECU指令控制機油槽閥的位置，也就是改變液壓流量，把提前、滯后、保持不變等信號指令選擇輸送至VVT－i控制器的不同油道上。VVT－i系統(tǒng)視控制器的安裝部位不同而分成兩種，一種是安裝在排氣凸輪軸上的，稱為葉片式VVT－i，豐田PREVIA（大霸王）安裝此款。另一種是安裝在進氣凸輪軸上的，稱為螺旋槽式VVT－i，豐田凌志400、430等高級轎車安裝此款。兩者構(gòu)造有些不一樣，但作用是相同的。2021/5/913VVT的優(yōu)缺點優(yōu)點提高低速工況扭矩

減小進氣滯后角加大進氣提前角為進氣提供足夠流通面積，避免混合氣倒流。提高高速工況功率加大進氣滯后角，充分利用進氣慣性，提高充氣效率改善燃油經(jīng)濟性充氣效率高，燃燒更充分缺點傳統(tǒng)的VVT技術(shù)通過合理的分配氣門開啟的時間確實可以有效提高發(fā)動機效率和經(jīng)濟性，但是對發(fā)動機性能的提升卻作用不大。2021/5/914VVT發(fā)展歷史環(huán)境與燃油經(jīng)濟性法規(guī)的壓力使車商選用VVT技術(shù)作為解決方案。1960年代晚期意大利FIAT汽車最早獲得汽車使用的可變汽門正時與揚程專利，并在1980年推出最早使用可變汽門技術(shù)引擎的汽車AlfaRomeoSpider2.0L(USPatent4,231,330)。1975年通用汽車為了減少汽車廢氣污染發(fā)明可變汽門揚程專利技術(shù)，但并未實用化。機械式的VVT系統(tǒng)可以提前或延后進氣排氣氣門的正時。其他的像本田的VTEC技術(shù)可在不同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下在兩組凸輪中切換。1991年美國Clemson大學發(fā)明更先進的進排氣門連續(xù)可變汽門正時并獲得專利，除了OHC引擎此技術(shù)也可使用在OHV推桿式引擎上，在此之后BMW汽車公司與該校機械系成為密切合作的伙伴。1995年英國Rover汽車集團領(lǐng)先合作伙伴Honda汽車，發(fā)明另一種連續(xù)可變汽門正時技術(shù)VVC，使用在MG敞篷跑車上。2009年意大利FIAT汽車發(fā)明Multiair技術(shù)，BBC汽車媒體TopGear指出這科技可讓可變汽門正時與揚程達到比其他系統(tǒng)更大的調(diào)整控制。2021/5/915VVT的應用PassatB5轎車選用2.8升V6發(fā)動機，該發(fā)動機對可變氣門正時進行了特別設(shè)計。從俯視觀察，排氣凸輪軸安裝在外側(cè)，進氣凸輪軸安裝在內(nèi)側(cè)。曲軸通過齒形皮帶首先驅(qū)動排氣凸輪軸，排氣凸輪軸通過鏈條驅(qū)動進氣凸輪軸。PassatB5發(fā)動機所應用的可變氣門正時系統(tǒng)，是通過微機控制可變氣門調(diào)節(jié)器上升和下降獲得齒形皮帶輪與進氣凸輪（進氣門）的相對位置變化，這種結(jié)構(gòu)屬于凸輪軸配氣相位可變結(jié)構(gòu)，一般可調(diào)整20°～30°曲軸轉(zhuǎn)角。由于這種機構(gòu)的凸輪軸、凸輪形線及進氣持續(xù)角均不變，雖然高速時可以加大進氣遲閉角，但是氣門疊開角卻減小，這是它的缺點。2021/5/916日本本田汽車公司在1989年推出了其自行研發(fā)的“VTEC”技術(shù)，英文全稱“VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem”，即“可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統(tǒng)”，是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程的氣門控制系統(tǒng)。與普通4氣門發(fā)動機相比，VTEC發(fā)動機同樣是采用每缸4氣門（2進2排），但卻有著自己鮮明的特點，即它并未采用慣用的雙凸輪軸結(jié)構(gòu)，而是仍然采用了單凸輪結(jié)構(gòu)，但在采用VTEC系統(tǒng)后，使得單凸輪軸原本簡單的結(jié)構(gòu)變得較為復雜。雖然同樣是采用凸輪軸和搖臂等元件，但凸輪與搖臂的數(shù)目及控制方法卻較其他發(fā)動機有很大不同。除了原有控制2個氣門的一對凸輪和和一對搖臂外，該系統(tǒng)增加了一個較高的中間凸輪及相應的搖臂，3個搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動的小活塞。發(fā)動機低速時，小活塞在原位置上3個搖臂分離，2個凸輪分別推動相應的2個搖臂，控制2個進氣門的開閉，氣門升程較小。雖然中間凸輪也推動中間搖臂，但由于搖臂之間已分離，其它2個搖臂不受它的控制，所以不會影響氣門的開閉狀態(tài)。但當發(fā)動機達到某一設(shè)定的高轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機電腦會指令電磁閥啟動液壓系統(tǒng)，推動搖臂內(nèi)的小活塞，使3個搖臂連成一體，一起由中間凸輪驅(qū)動。由于中間凸輪比其它凸輪高，升程大，所以進氣門開啟時間延長，升程隨之增大。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到某一設(shè)定的低轉(zhuǎn)速時，搖臂內(nèi)的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，3個搖臂分開。2021/5/917VVT相關(guān)車型韓系車的VVT是根據(jù)日本中的豐田的VVT-I和本田的VTEC技術(shù)模仿而來，但是相比豐田的VVT-I可變正時氣門技術(shù)，VVT僅僅是可變氣門技術(shù)，缺少正時技術(shù)，所以VVT發(fā)動機確實要比一般的發(fā)動機省油，但是趕不上日系車的豐田和本田車省油。BMW在之前的一代發(fā)動機中早已采用該技術(shù)，目前如本田的VTEC、i-VTEC、；豐田的VVT-i；日產(chǎn)的CVVT；三菱的MIVEC；鈴木的VVT；現(xiàn)代的VVT；起亞的CVVT等也逐漸開始使用?？偟恼f來其實就是一種技術(shù)，名字不同。2021/5/918可變進氣歧管PDA可變進氣歧管概述PDA的組成PDA的技術(shù)原理PDA的應用2021/5/919可變進氣歧管概述可變進氣歧管PDA（PortDe-ActivationValve)是通過改變進氣管的長度或截面積，提高燃燒效率，使發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時更平穩(wěn)、扭矩更充足，高轉(zhuǎn)速時更順暢、功率更強大！進氣歧管一端與進氣門相連，一端與進氣總管后的進氣諧振室相連，每個汽缸都有一根進氣歧管。發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時，進氣門不斷地的開啟和關(guān)閉，氣門開啟時，進氣歧管中的混合氣以一定的速度通過氣門進入汽缸，當氣門關(guān)閉時混合氣受阻就會反彈，周而復始會產(chǎn)生震動頻率。如果進氣歧管很短，顯然這種頻率會更快；如果進氣歧管很長的話，這個頻率就會變得相對慢一些。如果進氣歧管中混合氣的震蕩頻率與進氣門開啟的時間達到共振的話，那么此時的進氣效率顯然是很高的。2021/5/920可變進氣歧管，在發(fā)動機高速和低速時都能提供最佳配氣2021/5/921引用技術(shù)Repose引用德國的排氣管改裝理念與技術(shù)，對自己的品牌精益求精，嚴格把控改裝排氣管時的每個環(huán)節(jié)，并且對車主所提出的疑問會作全方面的專業(yè)講解介紹相關(guān)的技術(shù)，這也是Repose一直引用德國技術(shù)的原因之一。因此可變進氣歧管，在發(fā)動機高速和低速時都能提供最佳配氣。發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時，用又長又細的進氣歧管，可以增加進氣的氣流速度和氣壓強度，并使得汽油得以更好的霧化，燃燒的更好，提高扭矩。（就像捏扁水管后，水流就會更有力）發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時需要大量混合氣，這是進氣歧管就會變的又粗有短，這樣才能吸入更多的混合氣，提高輸出功率。如果有長短兩根進氣歧管，在低轉(zhuǎn)速時短進氣歧管關(guān)閉，發(fā)動機使用長進氣歧管進氣；高轉(zhuǎn)速時則關(guān)閉長進氣歧管，使用短管進氣；或者在進氣歧管內(nèi)設(shè)置閥門，通過開關(guān)來控制歧管內(nèi)的閥門，以此來控制進氣歧管的長度，分段可調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)多種長度，更能后適應發(fā)動機轉(zhuǎn)速的要求。2021/5/922PDA的組成在豐田汽車的ACIS系統(tǒng)中，主要包括進氣控制閥、真空開關(guān)閥及真空罐。進氣控制閥被置于進氣室中，它可以執(zhí)行打開和關(guān)閉的動作。通過它的打開和關(guān)閉，可以將進氣歧管分成兩段，從而改變其有效長度。進氣控制閥的動作指令是由發(fā)動機控制單元發(fā)出的，發(fā)動機控制單元通過控制真空開關(guān)閥控制真空力，真空力是操作進氣控制閥的執(zhí)行器的動力源。真空罐則為該系統(tǒng)提供真空源的裝置，真空罐有一個內(nèi)裝式單向閥，它有貯備真空的作用，即使在低真空條件下，也能使執(zhí)行器完全關(guān)閉進氣控制閥。2021/5/923PDA的技術(shù)原理由于混合氣是具有質(zhì)量的流體，在進氣管中的流動狀態(tài)是千變?nèi)f化的，工程上往往要運用流體力學來優(yōu)化其內(nèi)部設(shè)計，例如將進氣歧管內(nèi)壁打磨光滑減輕阻力，或者刻意制造粗糙面營造汽缸內(nèi)的渦流運動。但是，汽車發(fā)動機的工作轉(zhuǎn)速間隔高達數(shù)千轉(zhuǎn)，各工況所需的進氣需求不盡相同，這對普通的進氣歧管是個極大的考驗。于是，天工程師對進氣歧管進行了深層次的開發(fā)——讓進氣歧管“變”起來。2021/5/924變長度汽車用4沖程發(fā)動機的活塞上上下下往復2次循環(huán)才算完成一個工作循環(huán)，進氣門只有1/4時間打開，這樣在進氣歧管內(nèi)造成一個進氣脈沖。發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，氣門開啟間隔也就越短，脈沖頻率也就越高。簡單的說，進氣歧管的振動也就越大。工程師通過改變進氣歧管長度，改進氣流的流動。進氣歧管被設(shè)計成蝸牛一般的螺旋狀，分布在發(fā)動機缸體中間，氣流從中部進入。當發(fā)動機在2000prm低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，黑色控制閥關(guān)閉，氣流被迫從長歧管流入汽缸，此時，進氣歧管的固有頻率得以降低，以適應氣流的低轉(zhuǎn)速。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升到5000rpm，進氣頻率上升，此時控制閥開啟，氣流繞開下部導管直接注入汽缸，這降低了進氣歧管的共振頻率，利于高速進氣。上面這種方式結(jié)構(gòu)簡單，但是只有2級可調(diào)，這顯然不能完全滿足各個轉(zhuǎn)速下發(fā)動機的進氣需求。解決的辦法是設(shè)計一套連續(xù)可變進氣歧管長度的機構(gòu)。寶馬760裝配的V12發(fā)動機就采用了該設(shè)計。寶馬的進氣機構(gòu)中間設(shè)計了一個轉(zhuǎn)子來控制進氣歧管的長度，通過轉(zhuǎn)子角度的變化，使進氣氣流進入汽缸的長度連續(xù)可變。這顯然更能滿足各個轉(zhuǎn)速下的進氣效率。動力輸出更加線性，扭力分布更加均勻，燃油經(jīng)濟型更加優(yōu)秀。2021/5/925變截面我們知道，低轉(zhuǎn)速時氣門會設(shè)置成短行程開啟，高轉(zhuǎn)速時氣門會設(shè)置成長行程開啟，這都是“負壓”惹出來的禍。那么除了氣門，進氣歧管就不能達到同樣的效果嗎？流體力學的原理，管道的截面積越大，流體壓力越??；管道截面積越小，流體壓力越大。舉個例子：小時候我們都玩過自來水，將水管前端捏扁，自來水的壓力會變得非常大。根據(jù)這一原理，發(fā)動機需要一套機構(gòu)，在高轉(zhuǎn)速時使用較大的進氣歧管截面積，提高進氣流量；在低轉(zhuǎn)速時使用較小的進氣歧管截面面積，提高氣缸的進氣負壓，也能在氣缸內(nèi)充分形成渦流，讓空氣與汽油更好的混合。2021/5/926PDA的擴展：可變長度進氣歧管當汽油機低速運轉(zhuǎn)時，汽油機電子控制模塊指令轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥。這時，空氣須經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門沿著彎曲而又細長的進氣歧管流進氣缸。細長的進氣歧管提高了進氣速度，增強了氣流的慣性，使進氣充量增多；當汽油機高速運轉(zhuǎn)時，汽油機電子控制模塊指令轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)，打開轉(zhuǎn)換閥，空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門及轉(zhuǎn)換閥直接進入粗短的進氣歧管。粗短的進氣歧管，進氣阻力減小，也使進氣充量增多。2021/5/927雙通道可變進氣歧管每個進氣歧管都有兩個進氣通道，一長一短。根據(jù)汽油機的工作轉(zhuǎn)速高低、負荷大小，由旋轉(zhuǎn)閥2控制空氣經(jīng)過哪一個通道流進氣缸。在長進氣道中安裝有噴油器。當汽油機在中、低速運轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)閥2受到由汽油機電子控制模塊發(fā)出的指令，在旋轉(zhuǎn)閥控制機構(gòu)（執(zhí)行器）作用下，將短進氣通道1封閉，新鮮空氣充量經(jīng)空氣濾清器、節(jié)氣門沿長進氣通道3經(jīng)過缸蓋上的進氣道5和進氣門6進入氣缸；當汽油機在高速運轉(zhuǎn)時，汽油機電子控制模塊發(fā)出指令，旋轉(zhuǎn)閥控制機構(gòu)（執(zhí)行器）作用將短進氣道1打開，使長進氣道通道短路，將長進氣通道改變?yōu)檩o助進氣通道。這時，新鮮空氣充量同時經(jīng)過兩個進氣通道進入氣缸。2021/5/928可變長度進氣歧管--雙通道式文本文本2021/5/929主副通道式可變進氣歧管主副通道式可變進氣歧管是雙通道可變進氣歧管的一個變型和特例。其結(jié)構(gòu)、工作過程、作用機理及功用均與雙通道可變進氣歧管相似。在由低速向高速過渡的狀態(tài)下，控制閥部分微開度。每一氣缸使用主進氣通道（長）和副進氣通道（短）。副進氣通道中安裝有控制閥（圓盤閥），主進氣通道中安裝有噴油器。在主副通道式可變進氣歧管中，控制閥的位置由控制單元（ECU）根據(jù)轎車汽油機的曲軸轉(zhuǎn)速高或低進行控制。2021/5/930無級可變長度進氣歧管無級可變進氣歧管是可變長度進氣歧管最理想的一種方案?；驹砣匀皇瞧蜋C配置的進氣歧管的長度和截面面積能夠隨著汽油機轉(zhuǎn)速變化而無級、連續(xù)地改變。低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門體可變進氣管長度閥（控制閥）關(guān)閉，進氣歧管可變進氣管長度閥（控制閥）也關(guān)閉。此時，長進氣歧管工作，成為新鮮進氣充量的主要通道。兩閥全關(guān)，其特征是長進氣歧管工作。中等轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門體可變進氣管長度閥（控制閥）打開，而進氣歧管可變進氣管長度閥（控制閥）關(guān)閉，此時，中等長度進氣歧管工作，成為新鮮進氣充量的主要通道。其特征是：兩閥一開一關(guān)，中等長度進氣歧管工作。高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門體可變進氣管長度閥（控制閥）打開。而進氣歧管可變進氣管長度閥也打開。此時，短進氣歧管工作，成為新鮮進氣充量的主要通道。其特征是：兩閥全開，短進氣歧管工作。2021/5/931PDA的應用今天可變進氣歧管已經(jīng)得到了廣泛應用，如2009款ACURATL的3.5L發(fā)動機就采用了2段式雙級進氣歧管。進氣歧管與VTEC配合，可以在不犧牲高轉(zhuǎn)速動力的情況下改善低速扭矩。歧管分為兩個氣缸列，每列三個氣缸；歧管在兩個氣缸列之間安裝了兩個由動力系控制模塊（PCM）控制的蝶形閥。在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速時，閥門關(guān)閉，降低進氣量，增加進氣路徑的有效長度，這樣可以在低轉(zhuǎn)速時，使進氣的諧振效果達到最大，放大歧管兩部分的壓力波，顯著增強氣缸的進氣量，從而使發(fā)動機在較低轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生更高的扭矩。進氣歧管氣道的開口末端也像賽車發(fā)動機上的一樣，呈“喇叭”狀張開，進一步改善氣流。在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速時（大于3950rpm），蝶形閥打開，將歧管兩部分連接起來，提高進氣效率，增加充入進氣通道的空氣量?？諝饬吭黾雍螅M氣慣性迫使更多的空氣進入每個氣缸，增強了氣缸進氣量和發(fā)動機在較高轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生的扭矩。VTEC系統(tǒng)使汽車可以采用不同的模式實現(xiàn)低速、高速行駛，歧管的這兩種模式，更加完善了這種功能。2021/5/932電子節(jié)氣門電子節(jié)氣門簡述電子節(jié)氣門的組成電子節(jié)氣門的工作原理電子節(jié)氣門的系統(tǒng)分類電子節(jié)氣門的優(yōu)缺點電子節(jié)氣門的發(fā)展趨勢2021/5/933電子節(jié)氣門簡述節(jié)氣門是汽車發(fā)動機的重要控制部件。為了提高汽車行駛的安全性、動力性、平穩(wěn)性及經(jīng)濟性，并減少排放污染，世界各大汽車制造商推出了各種控制特性良好的電子節(jié)氣門及其相應的電子控制系統(tǒng)，組成電子節(jié)氣門控電子氣節(jié)門制系統(tǒng)（ETCS）。采用電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，使節(jié)氣門開度得到精確控制，不但可以提高燃油經(jīng)濟性，減少排放，同時，系統(tǒng)響應迅速，可獲得滿意的操控性能；另一方面，可實現(xiàn)怠速控制、巡航控制和車輛穩(wěn)定控制等的集成，簡化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2021/5/934電子節(jié)氣門的組成電子節(jié)氣門系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有以下幾個部分組成：1、發(fā)動機2、轉(zhuǎn)速傳感器3、節(jié)氣門位置傳感器4、節(jié)氣門執(zhí)行器5、節(jié)氣門6、加速踏板位置傳感器7、車速傳感器8、變速器9、加速踏板10、節(jié)氣門電子控制單元（ECU）2021/5/935電子節(jié)氣門的工作原理駕駛員操縱加速踏板，加速踏板位置傳感器產(chǎn)生相應的電壓信號輸入節(jié)氣門控制單元，控制單元首先對輸入的信號進行濾波，以消除環(huán)境噪聲的影響，然后根據(jù)當前的工作模式、踏板移動量和變化率解析駕駛員意圖，計算出對發(fā)動機扭矩的基本需求，得到相應的節(jié)氣門轉(zhuǎn)角的基本期望值。然后再經(jīng)過CAN總線和整車控制單元進行通訊，獲取其他工況信息以及各種傳感器信號如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、檔位、節(jié)氣門位置、空調(diào)能耗等等，由此計算出整車所需求的全部扭矩，通過對節(jié)氣門轉(zhuǎn)角期望值進行補償，得到節(jié)氣門的最佳開度，并把相應的電壓信號發(fā)送到驅(qū)動電路模塊，驅(qū)動控制電機使節(jié)氣門達到最佳的開度位置。節(jié)氣門位置傳感器則把節(jié)氣門的開度信號反饋給節(jié)氣門控制單元，形成閉環(huán)的位置控制。2021/5/936節(jié)氣門驅(qū)動電機一般為步進電機或直流電機，兩者的控制方式也有所不同。驅(qū)動步進電機常采用H橋電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率與方向控制電平對步進電機進行控制。電平的高低控制步進電機轉(zhuǎn)動的方向，脈沖個數(shù)控制電機轉(zhuǎn)動的角度，即發(fā)出一個脈沖信號，步進電機就轉(zhuǎn)動一個步進角，脈沖頻率控制電機轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。因此，通過對上述三個參數(shù)的調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)電機精確定位與調(diào)速。2021/5/937控制直流電機采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)，其特點有頻率高，效率高，功率密度高與可靠性高?？刂茊卧ㄟ^調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的占空比，來控制直流電機轉(zhuǎn)角的大小，電機方向則是由和節(jié)氣門相連的復位彈簧控制的。電機輸出轉(zhuǎn)矩和脈寬調(diào)制信號的占空比成正比。當占空比一定，電機輸出轉(zhuǎn)矩與回位彈簧阻力矩保持平衡時，節(jié)氣門開度不變；當占空比增大時，電機驅(qū)動力矩克服回位彈簧阻力矩，節(jié)氣門開度增大；反之，當占空比減小時，電機輸出轉(zhuǎn)矩和節(jié)氣門開度也隨之減小。ECU對系統(tǒng)的功能進行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)故障，將點亮系統(tǒng)故障指示燈，提示駕駛員系統(tǒng)有故障。同時電磁離合器被分離，節(jié)氣門不再受電機控制。節(jié)氣門在回位彈簧的作用下返回到一個小開度的位置，使車輛慢速開到維修地點。2021/5/938節(jié)氣門位置傳感器安放的位置位置：節(jié)氣門位置傳感器位于電子節(jié)氣門上。作用：節(jié)氣門位置傳感器用于監(jiān)測節(jié)氣門位置及執(zhí)行電機位置。2021/5/939電子節(jié)氣門的系統(tǒng)分類⑴電液式節(jié)氣門電液式節(jié)氣門，大多數(shù)應用在有液壓系統(tǒng)的工程機械中。它具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、驅(qū)動力大、功耗低等特點，其電液控制的轉(zhuǎn)換主要通過高速開關(guān)數(shù)字閥實現(xiàn)，控制精度高，對液壓油沒有太高的要求。但是由于液壓系統(tǒng)存在供油壓力波動，液壓執(zhí)行機構(gòu)之間的摩擦力以及閥所具有的啟閉特性等方面的影響，致使其位置響應不精確，速度響應慢。因此，電液式節(jié)氣門很少應用在汽車上。⑵線性電磁鐵式節(jié)氣門電磁鐵式節(jié)氣門用比例電磁鐵作為控制器。它用電磁力作為驅(qū)動力，其中控制信號為電流信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、控制方便、響應速度快、穩(wěn)態(tài)精度好，但它的最大作用力受到線圈匝數(shù)和最大工作電流的限制，而且在一定的工作負荷下所需的電功耗相對較大。因此，線性電磁式節(jié)氣門很少在汽車上應用。2021/5/940⑶步進電機式節(jié)氣門步進電機式節(jié)氣門通過步進電機直接驅(qū)動節(jié)氣門軸實現(xiàn)油門的開度控制。驅(qū)動步進電機通常采用橋式電路結(jié)構(gòu)，控制單元通過發(fā)出的脈沖個數(shù)、頻率和方向控制電平對步進電機進行控制。步進電機具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高和成本低的優(yōu)點，但它的控制精度不高。因此，步進電機式節(jié)氣門也較少在汽車上應用。⑷直流伺服電機式節(jié)氣門直流伺服電機采用脈沖寬度調(diào)制（PWM)技術(shù)，其特點是頻率高，效率高，功率密度高，可靠性高。控制單元通過調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的占空比來控制直流電機轉(zhuǎn)角的大小。此外，電機輸出轉(zhuǎn)矩和脈寬調(diào)制信號的占空比成正比。由于以上的優(yōu)點，直流伺服電機廣泛應用于電子節(jié)氣門的控制。2021/5/941控制功能擴展及其原理早期的電子節(jié)氣門功能比較簡單，在形式上采用一個機械式的主節(jié)氣門串聯(lián)一個電控的輔助節(jié)氣門，往往只能實現(xiàn)某一單一的功能?，F(xiàn)代電子節(jié)氣門則獨立成一個系統(tǒng)，可實現(xiàn)多種控制功能，既提高行駛可靠性，又使結(jié)構(gòu)簡化，成本降低。主要有如下控制功能：a。牽引力控制（ASR）牽引力控制系統(tǒng)又稱驅(qū)動防滑系統(tǒng)。它的作用是當汽車加速時將滑移率控制在一定的范圍內(nèi)，從而防止驅(qū)動輪快速滑動。b。巡航控制（CCS）巡航控制系統(tǒng)又稱為速度控制系統(tǒng)，它是一種減輕駕車者疲勞的裝置。當駕駛員開啟該系統(tǒng)時，車速將被固定下來，駕駛員不必長時間踩踏加速踏板。c。怠速控制（ISC）電子節(jié)氣門系統(tǒng)取消了怠速調(diào)節(jié)閥，而是直接由控制單元調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度來實現(xiàn)車輛的怠速控制。d。減少換檔沖擊控制根據(jù)當前車速、節(jié)氣門開度以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等信號，控制單元選擇合適的傳動比，實現(xiàn)自動換檔。2021/5/942電子節(jié)氣門的優(yōu)點⑴電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)發(fā)動機全范圍的最佳扭矩的輸出。⑵精確控制節(jié)氣門開度。首先由ECU對各種工況信息和傳感器信號做出判斷并處理，接著計算出最佳的節(jié)氣門開度，再由驅(qū)動電機控制節(jié)氣門達到相應的油門開啟角度。⑶改善了發(fā)動機的排放性能。ETC系統(tǒng)在各種情況下對空燃比進行精確控制，使燃燒更加充分，同時也降低了廢氣的產(chǎn)生；在怠速狀態(tài)下，節(jié)氣門保持在一個極小開啟角度來穩(wěn)定燃燒，提高了燃油經(jīng)濟性，排放也得到進一步控制2021/5/943⑷具有更高的車輛行駛可靠性。電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)采用傳感器冗余設(shè)計，從控制角度講，使用一個傳感器就可使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，但冗余設(shè)計可使兩個傳感器相互檢測，當一個傳感器發(fā)生故障時能及時被識別，在很大程度上增加了系統(tǒng)的可靠性，保證行車的安全性。⑸可選擇不同的工作模式。駕駛員可以根據(jù)不同的行車需要通過模式開關(guān)選擇不同的工作模式，通常有正常模式、動力模式和雪地模式三種，區(qū)別在于節(jié)氣門對加速踏板的響應速度不同。⑹可獲得海拔高度補償。在海拔較高的地區(qū)，大氣壓下降，空氣稀薄，氧氣含量下降，導致發(fā)動機輸出動力下降。此時，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)可按照大氣壓強和海拔高度的函數(shù)關(guān)系對節(jié)氣門開度進行補償，保證發(fā)動機輸出動力和油門踏板位置的關(guān)系保持穩(wěn)定。2021/5/944電子節(jié)氣門的缺點⑴汽車在起步時會產(chǎn)生油門遲滯。汽車起步時需要提供濃混合氣，而ECU會根據(jù)當前的車速、節(jié)氣門開度等進行分析，從燃油經(jīng)濟性和排放合理的角度考慮，會限制節(jié)氣門的打開幅度，同時限制噴油系統(tǒng)進行濃混合氣供油，其實就是ECU通過限制發(fā)動機瞬時輸出功率，這就限制了汽車起步時要求較濃混合氣當前，大部分廠家通過電子油門加速器來緩解油門遲滯，但這種裝置并不能提高發(fā)動機性能，改變動力輸出及扭矩等，僅是一個信號的放大器，并且油耗也會隨著加速器的加速而增加。⑵非線性影響ETC控制系統(tǒng)存在各種非線性影響，除了彈簧非線性、粘滑摩擦及齒隙非線性等影響外，同時受到進氣流產(chǎn)生的非線性阻尼力以及進氣氣流的不穩(wěn)定擾流阻矩的影響，導致常規(guī)PID控制不能精確地設(shè)定反饋的增益，影響控制的精確性。⑶成本高。ETC系統(tǒng)采用了智能型傳感器、快速響應的執(zhí)行器、高性能控制單元及冗余設(shè)計，使成本大幅度上升，當前ETC系統(tǒng)只裝配在高檔轎車上2021/5/945電子節(jié)氣門清洗周期節(jié)氣門多久清洗節(jié)氣門沒有具體的限制，一般怠速不穩(wěn)了就清。跟用車的空氣環(huán)境，使用機油的種類，更換空濾的間隔，開車習慣都有關(guān)系的。一般人到了工況開始惡化的時候（怠速不穩(wěn)，冷啟動時發(fā)動機抖動明顯）才清洗，其實推薦可以找一個熟悉的修理廠，隔一段時間，接上電腦查詢節(jié)氣門的開度（一般不用錢），如果開度在5%以內(nèi)，可以不用清洗，如果超過5%，則進行清洗。2021/5/946