VVT可變氣門正時(shí)系統(tǒng)的作用與工作原理圖解

10-21

1.VVT作用原理

VVT是Variable Valve Timing的英文縮寫，中文含義是可變氣門正時(shí)。

傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸凸輪位置是固定不變的，它與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位保持同步，即進(jìn)氣門與排氣門之間的開啟和關(guān)閉角度（正時(shí)）是不變化的，因此，最佳的低轉(zhuǎn)速氣門正時(shí)難以同時(shí)獲得最佳的高轉(zhuǎn)速性能，也就是說，無法兼顧怠速穩(wěn)定性、低轉(zhuǎn)速扭矩輸出和高轉(zhuǎn)速輸出的需求。

為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速區(qū)間對(duì)于氣門正時(shí)的不同要求，采用一種可變氣門正時(shí)（VVT）系統(tǒng)，其液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（VVT相位器）安裝在凸輪軸前端，通過電控液壓方式來改變凸輪軸相對(duì)于曲軸的相位，使氣門正時(shí)提前或者延遲。VVT相位器與凸輪軸總成如下圖所示。

目前，絕大多數(shù)汽油機(jī)都安裝了各種類型的VVT系統(tǒng)，特別對(duì)于排放標(biāo)準(zhǔn)較高的發(fā)動(dòng)機(jī)，都配置雙VVT機(jī)構(gòu)（進(jìn)、排凸輪軸都帶VVT相位器）。實(shí)際上，VVT系統(tǒng)是針對(duì)不同工況需求，通過改變氣門重疊角來達(dá)到相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)的，總體來說，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）進(jìn)、排氣凸輪軸相位可調(diào)，通過調(diào)控來增大氣門重疊角，增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。

（2）減小殘余廢氣系數(shù)，提高充效率。

（3）提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率與扭矩，有效升燃油經(jīng)濟(jì)性。

（4）明顯改善怠速穩(wěn)定性，從而獲得舒適性，降低排放。

VVT作用原理如下圖所示：

VVT控制過程比較復(fù)雜，氣門重疊角的調(diào)整時(shí)機(jī)與角度必須與工況需求相對(duì)應(yīng)，在控制過程中，還需要在運(yùn)行穩(wěn)定性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放指標(biāo)等方面進(jìn)行調(diào)配和取舍。一般來說，VVT控制目標(biāo)及效果如下表所示。

VVT系統(tǒng)工作時(shí)需要滿足一些基本的條件，如發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)無故障，包括正時(shí)機(jī)構(gòu)、油路和電器元件等。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊進(jìn)行VVT控制時(shí)，需要滿足發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后運(yùn)行時(shí)間、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫、油溫、蓄電池電壓等必要條件。與VVT系統(tǒng)功能相關(guān)的部件及機(jī)構(gòu)，如凸輪軸位置傳感器、曲軸位置傳感器故障、發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)機(jī)構(gòu)、VVT執(zhí)行元件（機(jī)油控制閥、相位器）等，都必須是正常的。VVT系統(tǒng)工作條件如下圖所示。

2.側(cè)置式VVT機(jī)構(gòu)

按照VVT電磁閥（OCV）的布局形式，可以將VVT機(jī)構(gòu)分為側(cè)置式和中置式兩大類。側(cè)置式是指VVT電磁閥安裝在氣缸蓋的側(cè)部，中置式是指VVT電磁閥安裝在VVT相位器（VCT）的軸心。

從功能的角度來看，這兩類VVT機(jī)構(gòu)沒有顯示的區(qū)別，都能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的VVT功能。但從結(jié)構(gòu)和技術(shù)層級(jí)的角度來看，中置式VVT機(jī)構(gòu)的工作效能更高。針對(duì)國六發(fā)動(dòng)機(jī)而言，這兩類VVT都能夠應(yīng)用，具體情況取決于品牌及供應(yīng)商的設(shè)計(jì)方案。

側(cè)置式VVT機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。

3.中置式VVT機(jī)構(gòu)

有數(shù)據(jù)表明，側(cè)置式VVT機(jī)構(gòu)在工作過程中，機(jī)油的消耗量較大，約為中置式VVT機(jī)構(gòu)的2倍，這就會(huì)導(dǎo)致機(jī)油泵負(fù)荷加大，消耗更多的燃油，排放也會(huì)有所增加。因此，從而這個(gè)角度來看，中置式VVT技術(shù)更為先進(jìn)，可降低機(jī)油耗約1%，相應(yīng)的油耗和排放也會(huì)有所改善。中置式VVT機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示。

（1）VVT相位器

兩個(gè)VVT相位器分別與各自的凸輪軸及正時(shí)鏈條相連接。VVT相位器殼體設(shè)有鏈齒，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連。因此，在液壓作用下，轉(zhuǎn)子能夠相對(duì)于VVT殼體轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)角度，從而實(shí)現(xiàn)氣門正時(shí)調(diào)節(jié)功能。VVT相位器不可互換，殼體有標(biāo)識(shí)記號(hào)，如下圖所示。

▲ 中置式VVT相位器殼體的標(biāo)識(shí)記號(hào)

中置式VVT相位器油道工作原理如下圖所示。

（2）VVT電磁閥

VVT電磁閥既是VVT機(jī)構(gòu)的液壓滑閥，也是VVT相位器的安裝螺栓。通常來說，進(jìn)、排氣的VVT電磁閥在外觀和結(jié)構(gòu)方面沒有差別，可以互換使用，但要注意，反復(fù)拆裝有可能造成螺紋損傷。為了防止內(nèi)部油道泄漏，VVT電磁閥拆裝若干次后應(yīng)做更換處理。中置式VVT電磁閥如下圖所示。