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汽车发动机的可变气门技术探讨
编辑:admin   时间:2018-12-20 15:29

一、引言
汽车行业截止目前已经有超过两百年的发展历史,作为从蒸汽时代到现今依旧在不断优化升级的行业,汽车制造是一项不断集成各类产业进行优化与提升的现代科学技术结晶。在当前经济全球化的局势下,汽车行业面临的两方面的严峻问题,一方面是能源枯竭,另一方面是环境污染。所以如何创新、改良汽车技术,以达到既能满足当代社会需求,又能满足环保、安全的要求的目的,是当前汽车生产厂商研究的重点。
二、汽车发动机的可变气门技术原理
通常来说,汽车发动机中的可变气门系统是由气门驱动机构、控制系统和液压系统组成的。其中气门驱动机构起到对气门开启和关闭的控制工作,并且要在控制系统的进一步作用下对气门升程和启闭的相位进行科学、有效的调整;而控制系统需要根据发动机的实际工作运行情况,对电磁流阀进行打开或关闭的有效控制工作,其中在电磁阀始终关闭的模式下,可以让液压油无法进入驱动活塞与液压缸形成液压腔,并且驱动活塞的上端面会紧紧贴合液压缸体,这是气门会受到凸轮驱动,凸轮可以直接决定气门的升程和正时。在电磁阀可以在控制单元的控制下打开或关闭的模式下,气门升程与正时的改变可以通过控制液压油进入和流出液压腔来实现。
三、典型的可变气门升程技术——丰田汽车VVT-i 智能可变气门系统
当前丰田汽车普遍使用的一项可变气门升程技术就是VVT-i 智能可变气门系统,该系统的主要功能是对发动机气门运动进行连续的正时调节,但不能对气门的开度大小进行控制。丰田汽车VVT-i 智能可变气门系统的主要工作原理是:当汽车由低速状态切换为高速状态时,行车电脑ECU 会向凸轮控制下的小涡轮内挤压机油,使小涡轮开始运转,运转方向是与凸轮相对进行的。这样就可以使凸轮在前后60°的范围内进行旋转,从而达到控制气门开启和闭合时间的目的,从而实现对气门开启的持续时间进行控制。这项技术的优点在于可以根据发动机所处工况对凸轮进行科学合理的控制,对凸轮轴的旋转角度也能进行合理的调整,从而对发动机进气量的分配达到最佳状态,尽可能的提高燃油的燃烧效率,进一步提升汽车扭矩,提升汽车的各项基本性能。
四、可变气门技术的发展趋势
在进气门与排气门开闭的四个状态下,进气门迟闭角与叠开角,以及排气门得叠开角,对于发动机的进气效率会产生直接影响。尤其是发动机处于转速较低的工况时,如果进气门迟闭角过大,活塞到达下止点时,缸内压力接近于进气管压力,止点运动的活塞会把新鲜空气充量推回到进气管;在发动机处于转速较高的工况时,由于活塞到下止点时,缸内压力远远低于进气管压力,可以获得更多的过后充量,从而允许有较大进气门迟闭角。
为了达到配气机构的最优利用,以及在设计与自由度的可变性,利用电磁阀进行驱动的研发工作也正在紧锣密鼓的进行中。虽然就目前的技术水平和成本来考虑,目前电磁阀驱动技术还远不能取代当前的可变配气结构。在目前的市场条件下,我国的大多数发动机还是采用机械式气门系统。这种驱动系统拥有较强的可靠性和有效性,但其缺点也很明显,无法改变气门正时、延时的持续时间和进气门升程。在当前汽油电喷、直喷及混合动力发动机不断更新技术对老品牌做出优化,使得可变配气机构越来越被重视。
(一)无凸轮驱动
无凸轮驱动主要根据可变配气相位机构的驱动方式不同,可分为电磁驱动可变配相位机构、电气驱动可变配相位机构及电液驱动可变配气相位机构及其他驱动方式的可变配气相位机构。其最大的特点就是驱动方式没有凸轮构建,不仅能够减小构件的磨损,还能起到对配气的优化作用。
(二)电磁驱动
电磁驱动可变配气相位机构的主要原理是利用电磁铁产生磁力驱动器门,而电液驱动的变配气相位机构的工作原理是利用一种压缩性较小的流体的弹性特性对气门的启闭的控制,进而起到对汽车加速的作用。为内燃机提供更加高效、科学、合适的工况的环境,从而提升汽车内燃机的效率与客户的舒适度。
在今后发动机的研究开发过程中,无凸轮轴可变气门正时技术将成为研发和应用的重点,它在行车电脑ECU 中的出现,使得发动机的输出功率、扭矩控制在合理区间内,并且将排放量和燃油消耗进一步降低,为环保事业做出贡献。
五、结语
总得来说,汽车行业加强对汽车发动机可变气门技术的研究与探讨对于未来汽车工业的发展具有非常重要的意义,因此在今后汽车发动机的研发、生产过程中,应该注意对可变气门技术关键环节与未来发展的重视程度,并着重强调具体创新、改进措施与方法的科学、合理、可行性。


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