1.1发动机进排气技术.ppt

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1、1.1发动机进排气技术1.1.1可变正时气门 可变正时气门VVT（Variable Valve Timing）可变气门正时系统。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。 原理是根据发动机的运行情况，调整进气（排气）的量，和气门开合时间，角度。是进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。配气相位可以根据发动机转速和工况的不同进行调节，高低转速下都能获得理想的进、排气效率，这就是可变气门正时技术开发的初衷。简单的说，VVT系统就是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构，从而实现凸轮轴在一定范围内的角度

2、调节，也就相当于对气门的开启和关闭时刻进行了调整。VVTi系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVTi控制器的不同油道上。VVT的优缺点优点提高低速工况扭矩 减小进气滞后角加大进气提前角为进气提供足够流通面积， 避免混合气倒流。提高高速工况功率 加大进气滞

3、后角，充分利用进气惯性，提高充气效率改善燃油经济性 充气效率高，燃烧更充分缺点传统的VVT技术通过合理的分配气门开启的时间确实可以有效提高发动机效率和经济性，但是对发动机性能的提升却作用不大。1.1.2可变气门升程技术 当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得较大的峰值功率。 但在低转速工况下，过大的重叠角则会使得废气过多的泻入进气岐管，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时ECU也会难以对空燃比进行精确的控制，从而导致怠速不稳，低速扭矩偏低。转速与配气分析 VTEC介绍介绍本田公司在1989年推出了自行研制的“可变

4、气门正时和气门升程电子控制系统”，英 文全“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。 VTEC发动机每缸有4气门（2进2排）、凸轮轴和摇臂等，但与普通发动机不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。中、低转速用小角 度凸轮，在中低转速下两气门的配气相位和升程不同，此时一个气门升程很小，几乎不参与进气过程，进气通道基本上相当于单进气门发动机。而在高转速时，通过 VTEC电磁阀控制液压油的走向，使得两进气摇臂连成一体并由开启

5、时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门，此时两进气门按照大凸轮的轮廓同步进行。中低速VETC小角度凸轮高速VETC大角度凸轮可变配气定时可变配气相位控制系统VTEC中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；中凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。四个活塞安装处VTEC工作原理VTEC工作原理发动机低速时，发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间凸轮驱动中间摇臂空摆（不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚

6、燃油。配气机构处于单进、双配气机构处于单进、双排气门工作状态排气门工作状态。发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到设定值时达到设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞A和同步活塞B分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启角度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工配气机构处于双进、双排气门工作状态作状态。宝马公司的Valvetr

7、onic电子气门技术奥迪AVS可变气门升程系统1.1.4电子节气门节气门是汽车发动机的重要控制部件。为了提高汽车行驶的安全性、动力性、平稳性及经济性，并减少排放污染，世界各大汽车制造商推出了各种控制特性良好的电子节气门及其相应的电子控制系统，组成电子节气门控电子气节门制系统（ETCS）。采用电子节气门控制系统，使节气门开度得到精确控制，不但可以提高燃油经济性，减少排放，同时，系统响应迅速，可获得满意的操控性能；另一方面，可实现怠速控制、巡航控制和车辆稳定控制等的集成，简化了控制系统结构。电子节气门的组成电子节气门系统的基本结构有以下几个部分组成： 1、 发动机 2、 转速传感器 3、 节气门位

8、置传感器 4、 节气门执行器 5、 节气门 6、 加速踏板位置传感器 7、 车速传感器 8、 变速器 9、 加速踏板 10、 节气门电子控制单元（ECU） 电子节气门的工作原理驾驶员操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入节气门控制单元，控制单元首先对输入的信号进行滤波，以消除环境噪声的影响，然后根据当前的工作模式、踏板移动量和变化率解析驾驶员意图，计算出对发动机扭矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经过CAN总线和整车控制单元进行通讯，获取其他工况信息以及各种传感器信号如发动机转速、档位、节气门位置、空调能耗等等，由此计算出整车所需求的全部扭矩，通过对节气门转

9、角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器则把节气门的开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。电子节气门的优点 电子节气门控制系统的最大优点是可以实现发动机全范围的最佳扭矩的输出。 精确控制节气门开度。首先由ECU 对各种工况信息和传感器信号做出判断并处理，接着计算出最佳的节气门开度，再由驱动电机控制节气门达到相应的油门开启角度。 改善了发动机的排放性能。ETC 系统在各种情况下对空燃比进行精确控制，使燃烧更加充分，同时也降低了废气的产生；在怠速状态下，节气门保持在一个极小开启角度来稳定燃烧，

10、提高了燃油经济性，排放也得到进一步控制 具有更高的车辆行驶可靠性。电子节气门控制系统采用传感器冗余设计，从控制角度讲，使用一个传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车的安全性。 可选择不同的工作模式。驾驶员可以根据不同的行车需要通过模式开关选择不同的工作模式，通常有正常模式、动力模式和雪地模式三种，区别在于节气门对加速踏板的响应速度不同。 可获得海拔高度补偿。在海拔较高的地区，大气压下降，空气稀薄，氧气含量下降，导致发动机输出动力下降。此时，电子节气门控制系统可按照大气压强和海拔高度的函数关系对节气

11、门开度进行补偿，保证发动机输出动力和油门踏板位置的关系保持稳定。电子节气门的缺点 汽车在起步时会产生油门迟滞。汽车起步时需要提供浓混合气，而ECU 会根据当前的车速、节气门开度等进行分析，从燃油经济性和排放合理的角度考虑，会限制节气门的打开幅度，同时限制喷油系统进行浓混合气供油，其实就是ECU 通过限制发动机瞬时输出功率，这就限制了汽车起步时要求较浓混合气当前，大部分厂家通过电子油门加速器来缓解油门迟滞，但这种装置并不能提高发动机性能，改变动力输出及扭矩等，仅是一个信号的放大器，并且油耗也会随着加速器的加速而增加。 非线性影响ETC 控制系统存在各种非线性影响，除了弹簧非线性、粘滑摩擦及齿隙非

12、线性等影响外，同时受到进气流产生的非线性阻尼力以及进气气流的不稳定扰流阻矩的影响，导致常规PID 控制不能精确地设定反馈的增益，影响控制的精确性。 成本高。ETC 系统采用了智能型传感器、快速响应的执行器、高性能控制单元及冗余设计，使成本大幅度上升，当前ETC 系统只装配在高档轿车上电子节气门的发展趋势 向集成化和综合控制方向发展。集成化和综合控制不仅是电子节气门控制系统的发展方向，也是将来汽车电子控制系统的发展方向。它有助于简化电子节气门控制系统，降低制造成本，增强各系统间的信息交流。当前，ETC 已经向集成化和集中控制方向发展，如将怠速控制、巡航控制、减小换档冲击控制、节气门回位控制及车辆

13、稳定性控制等多种功能集成；或者是将制动防抱死控制系统、牵引力控制系统及驱动防滑控制系统综合在一起进行制动控制。1.1.5汽车燃油蒸发排放控制系统为了减少汽车排放，当前汽车都装备了燃油蒸发排放控制(EVAP)系统。该系统主要由活性炭罐贮存装置、燃油蒸发净化控制装置和燃油箱燃油蒸发控制装置组成。1.1.6废气再循环控制系统废气再循环 （ Exhaust Gas Recirculation）为汽车用小型 内燃机 在燃烧后将排出气体的一部分出并导入吸气侧使其再度吸气的技术（手法或方法）。 主要目的为降低排出气体中的 氮氧化物 （NO x ）并在部分负荷时可提高燃料经济性。取其每个英语单字的字首“EGR

14、”为通称。1.1.7曲轴箱通风控制系统在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分为未燃的燃油气、水蒸气和废气等，这会稀释机油，降低机油的使用性能，加速机油的氧化、变质。水气凝结在机油中，会形成油泥，阻塞油路；废气中的酸性气体混入润滑系统，会导致发动机零件的腐蚀和加速磨损；窜气还会使曲轴箱的压力过高而破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失。1.1.8二次空气喷射系统在一定工况下，将一定量的新鲜空气送入排气管，促使发动机排出废气中的CO和HC进一步氧化，从而降低汽车废气中有害物的排放量。起动工况下，二次空气喷射系统还可以加快三元催化转换器的升温，使发动机尽快进入空燃比闭环控制过程，从而改善发动机的工作性能。