現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)配氣技術(shù).ppt

1、現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)配氣技術(shù),自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)配氣技術(shù) 周重光,自然進(jìn)氣引擎的理想配氣狀況,低轉(zhuǎn)速下，追求強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦旋和較大的流動(dòng)速度，增強(qiáng)進(jìn)氣在燃燒室的渦流效應(yīng)，使油氣混合得更好、更快、更均勻。 高轉(zhuǎn)速下，能提供滿足高功率需求的進(jìn)氣量。 總之，盡量提高充量效率，減小泵損失，改善混合氣質(zhì)量和排放水平,提高充量容積效率的方案,1).多氣門3氣門、4氣門、5氣門缸，增加流通面積 (2). 優(yōu)化進(jìn)氣歧管幾何形狀，包括組合方式、長(zhǎng)度、截面積 。設(shè)計(jì)合理的諧振腔Resonator (3).可變進(jìn)氣系統(tǒng)可變進(jìn)氣歧管：工作原理為慣性增壓(Inertia Supercharging)(4).可變進(jìn)氣系統(tǒng)可變氣門正時(shí)：V

2、TEC、VVT-I (5).取消節(jié)氣門的進(jìn)氣控制技術(shù)，最大限度降低泵損失,化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)典型進(jìn)氣系統(tǒng),化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)典型進(jìn)氣歧管,燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)典型進(jìn)氣系統(tǒng),現(xiàn)代配氣系統(tǒng)進(jìn)氣通道,空氣濾清器結(jié)構(gòu),進(jìn)氣溫度、流量傳感器,不同形狀的進(jìn)氣諧振腔Resontor,燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)典型進(jìn)氣歧管,可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管variable-length intake manifold,原理：隨著進(jìn)氣門的開(kāi)啟和關(guān)閉，在進(jìn)氣管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生壓力波動(dòng)，形成吸氣波和壓力波，并以聲速傳播，進(jìn)氣管的長(zhǎng)度必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而調(diào)整，以保證最高壓力波在進(jìn)氣門關(guān)閉以前到達(dá)進(jìn)氣門，從而提高進(jìn)氣量,可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管variable-length

3、intake manifold,實(shí)現(xiàn)：發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)調(diào)整歧管開(kāi)度，從而改變歧管長(zhǎng)度。根據(jù)發(fā)功機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整進(jìn)氣歧管長(zhǎng)度，低速時(shí)使用長(zhǎng)進(jìn)氣歧管來(lái)提高進(jìn)氣量，增大扭矩，高速時(shí)，使用短進(jìn)氣歧管來(lái)提高進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率,兩種典型分級(jí)可變進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu),分段可變進(jìn)氣歧管主要工作方式,a).單進(jìn)氣道低速用”長(zhǎng)”進(jìn)氣道，高速用”短”進(jìn)氣道(b).雙進(jìn)氣道系統(tǒng)A：低速用”長(zhǎng)”進(jìn)氣道，高速用”短”進(jìn)氣道系統(tǒng)B：低速用”一條”進(jìn)氣道，高速用”二條”進(jìn)氣道,分段可變進(jìn)氣歧管主要工作方式,Porsche 996 GT3s resonance intake system,Mercedes 300

4、SL in 1954,分段可變進(jìn)氣歧管優(yōu)缺點(diǎn),能夠提高低速扭矩輸出，而又不損害高速功率輸出 相比可變氣門機(jī)構(gòu) (variable valve timing )結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，可靠性高。 缺點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)空間尺寸增大，加大發(fā)動(dòng)機(jī)倉(cāng)的布置難度。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高速性能改善不明顯,采用的車型,Audi V6 and S-models V8 - 2-stage variable length manifolds Audi A-models V8 - 3-stage variable length manifolds BMW 1.9-litre four - 2-stage variable length m

5、anifolds Fiat / Alfa / Lancia Super Fire engines - 2-stage variable length manifolds Ferrari 360 Modena and 550 Maranello - 2-stage variable length manifolds Ford Duratec 2.5 and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Honda Civic 1.8VTi & Acura 3.2CL Type S - 2-stage variable length manifolds Ho

6、nda Legend - 3-stage unknown system Hona NSX - 2-stage resonance intake Hyundai XG V6 - 2-stage variable length manifolds Jaguar 3.0 V6 - 3-stage variable length manifolds Mercedes V6 and V8 - variable length manifolds, probably 2-stage Nissan 3.0 V6 (Maxima) & 2.5 inline-6 - 2-stage variable length

7、 manifolds Peugeot 306 GTi and 3.0 V6 - 2-stage variable length manifolds Porsche 996 Carrera / GT3 and all Boxsters - 2-stage resonance intake Volkswagen group 1.6-litre four - 2-stage variable length manifolds,無(wú)級(jí)連續(xù)可變進(jìn)氣歧管,渦卷式歧管、進(jìn)氣道調(diào)整環(huán)組合而成鼓狀進(jìn)氣空間 DIVA -continuously variable length BMW 公司首先應(yīng)用到V8系列產(chǎn)品中

8、通過(guò)控制中間進(jìn)氣環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，改變充量進(jìn)入環(huán)缺口的流道長(zhǎng)度 進(jìn)氣管長(zhǎng)度在231至 673 mm 之間連續(xù)變化,可變氣門正時(shí)技術(shù)分類,本田公司首創(chuàng)的VTEC 技術(shù)：目前，許多車上采用此技術(shù)，如本田Accord、olvos80、AudiA4等，在BMW車上稱為VANOS BMW公司獨(dú)家采用的Valvetronic氣門控制技術(shù) ：取消節(jié)氣門，完全依靠對(duì)氣門的控制來(lái)改善進(jìn)氣狀況,本田發(fā)動(dòng)機(jī)的VTEC技術(shù),Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，縮寫就是“VTEC” ，意為可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統(tǒng) 。 本

9、田汽車公司在1989年推出 ，是世界上第一個(gè)能同時(shí)控制氣門開(kāi)閉時(shí)間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統(tǒng),氣門正時(shí)原理(Valve Timing,凸輪軸是決定一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的靈魂,它在轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候,它凸出來(lái)的桃尖形部份,就會(huì)去驅(qū)動(dòng)到氣門,或先頂起搖臂,再藉由搖臂去驅(qū)動(dòng)氣門,當(dāng)氣門一開(kāi)一關(guān)時(shí)就決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣時(shí)間,也決定了氣門升程(lift)的深度,同樣的,排氣門那邊也是一樣的道理,氣門正時(shí)原理(Valve Timing,設(shè)計(jì)中,是有一段在 進(jìn)氣行程還沒(méi)完全結(jié)束以前會(huì)先開(kāi)打排氣閥門,讓一部份的廢氣回流,讓發(fā)動(dòng)機(jī)在此時(shí) 會(huì)有較好的扭力表示,而這進(jìn)、排氣閥門同時(shí)開(kāi)啟的時(shí)間(角度)就是稱為氣門重迭角! 在

10、高性能引擎中,會(huì)使用較大的凸輪軸就是因?yàn)檫@樣可以使氣門重迭角的角度越大, 在高轉(zhuǎn)速時(shí)提供更好的進(jìn)、排氣匯換的效率,固定氣門定時(shí)配氣相位的問(wèn)題,A.低轉(zhuǎn)速時(shí):進(jìn)氣閥門提早開(kāi)啟不能太早, 也就是較小的氣門重疊角。大氣門重疊角容易造成怠速時(shí)不穩(wěn)定 。 B.高轉(zhuǎn)速時(shí):, 氣體快速的流動(dòng),而每次的燃燒時(shí)間很短, 為了多一點(diǎn)混合氣進(jìn)來(lái),進(jìn)氣閥門就提早開(kāi),進(jìn)氣閥門也要晚一點(diǎn)關(guān)閉,需要大氣門重疊角。小氣門重疊角影響高速輸出功率,本田VTEC技術(shù),在低轉(zhuǎn)速時(shí)用小凸輪軸,進(jìn)入高轉(zhuǎn) 速時(shí)換成較大的凸輪軸, 也由于對(duì)不同凸輪軸的切換,VTEC除了改變氣門正時(shí)與 進(jìn)、排氣的重迭角以外,它還改變了氣門開(kāi)關(guān)的“升程(lif

11、t)深度,而這是VANOS與 VVTi所沒(méi)有的,本田VTEC技術(shù)原理,低速時(shí),除了原有控制兩個(gè)氣門的一對(duì)凸輪（主凸輪a和次凸輪b）和一對(duì)搖臂（主搖臂A和次搖臂B）外，還增加了一個(gè)較高的中間凸輪c和相應(yīng)的搖臂（中間搖臂C），三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動(dòng)的小活塞,高速時(shí),VTEC技術(shù)的缺點(diǎn)與改進(jìn),VTEC系統(tǒng)的氣門升程和正時(shí)的變換動(dòng)作明顯將發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)劃分為兩個(gè)階段，它們之間的轉(zhuǎn)換不夠平滑，在VTEC系統(tǒng)啟動(dòng)前后發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)截然不同 為了改善VTEC系統(tǒng)的性能，近年本田推出了i-VTEC系統(tǒng)。 i-VTEC系統(tǒng)是在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加一個(gè)稱為“可變正時(shí)控制”VTC(Variable timin

12、g control,可變正時(shí)控制VTC (Variable timing control,原理是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)令每缸其中一只進(jìn)氣門關(guān)閉，讓燃燒室內(nèi)形成一道混合氣渦流。發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速時(shí)則在原有基礎(chǔ)上提高進(jìn)氣門的開(kāi)度及時(shí)間，以獲取最大的充氣量。VTC令氣門重疊時(shí)間更加精確，達(dá)到最佳的進(jìn)、排氣門重疊時(shí)間，并將發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高20,本田i-VTEC技術(shù),i=intelligent VTECVariable Valve Timing & Lift Electronic Control System VTCVariable Timing Control i-VTECVTECVTC,BMWVANOS技術(shù),BM

13、WVANOS技術(shù),VANOS技術(shù)原理,VANOS是Variable Camshaft Control連續(xù)可變凸輪軸控制系統(tǒng) VANOS利用一個(gè)可開(kāi)關(guān)的電磁閥,在不同轉(zhuǎn)速時(shí),藉由油壓來(lái)控制電磁閥的位置,以決定油壓是走黃色的管路還是綠色的管路, 而不同的管路將推動(dòng)活塞的移動(dòng),它的移動(dòng)將推動(dòng)一螺旋齒輪,這齒輪就可以把凸輪軸 移動(dòng)位置,BMW Valvetronic技術(shù),Valvetronic 修改進(jìn)氣門的正時(shí)與升程，Valvetronic 系統(tǒng)有一支與傳統(tǒng)式引擎一樣的凸輪軸，而且有還有一支偏心軸與滾軸及頂桿的機(jī)構(gòu)，并由步進(jìn)馬達(dá)所帶動(dòng)著，藉由接收來(lái)自油門位置的信號(hào)，步進(jìn)馬達(dá)改變偏心凸輪的偏移量，經(jīng)由一

14、些機(jī)械傳動(dòng)間接地改變進(jìn)氣門的作動(dòng),Valvetronic 引擎主要是利用無(wú)段可變進(jìn)氣升程的控制，來(lái)取代原有節(jié)氣閥的功能，Valvetronic 有一只獨(dú)立的電腦它與引擎管理系統(tǒng)分開(kāi) 引擎由于其燃油的霧化性能相當(dāng)好，因此不必特別使用某種等級(jí)的汽油。Valvetronic 能讓引擎的呼吸更順暢，燃油的消耗約減少10%，在引擎低速運(yùn)轉(zhuǎn)有著極為良好的燃油效率,傳統(tǒng)的氣門空氣進(jìn)氣量是由節(jié)氣閥所控制,活塞仍在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，部份的空氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，這時(shí)在燃燒室與節(jié)氣門之間的進(jìn)氣歧管存在部份的真空，吸力與泵浦抵抗的活塞，浪費(fèi)能量，工程師將這個(gè)現(xiàn)象稱為“泵損失”（Pumping loss），當(dāng)?shù)∷龠\(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)氣門只開(kāi)啟一部份，因此有更多的能量損失,BMW Valvetronic技術(shù),BMW Valvetronic機(jī)構(gòu),BMW Valvetronic技術(shù),改進(jìn)馬達(dá)的螺旋齒輪改變偏心軸的旋轉(zhuǎn)量，帶動(dòng)中搖臂并傳