文/秦明
之前我們講過了一篇發動機迴圈技術文章,裡面提到了進氣閥門早開和晚關。那具體如何實現呢?就是透過可變正時氣門技術來實現的,就是廣為人知的VVT技術。
可變正時氣門技術光從字面意思就能讀懂,就是在發動機常規化運轉的過程中,控制氣門的開放時間。不過每一家車企的VVT技術都不太一樣,有的VVT結構很是複雜,但是節油效果卻並不太明顯,而有的結構很簡單,但卻能讓發動機的升功率大大提升,油耗極大減少。
雖然名字五花八門,但原理不變其中,都是對氣門進行正時,從而控制進氣門吸入的空氣量,達到提升效能和節省油耗的作用,這次我們就拿廣為人知的豐田VVT-i來做下例子。
VVT-i系統由感測器、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引數值,曲軸位置感測器、進氣歧管空氣壓力感測器、節氣門位置感測器、水溫感測器和凸輪軸位置感測器等反饋資訊彙集到ECU並與預定引數值進行對比計算,計算的引數資訊併發出指令到液壓控制閥,控制機油槽閥的位置。
透過結構可以看到,排氣閥門和進氣閥門都是由凸輪軸頂壓排氣閥,所以想要控制排氣和進氣開關時間就需要控制凸輪軸,主要透過控制凸輪的角度來實現,當凸輪的一側接觸到閥門時,開始準備擠壓氣門頂杆向下運動,隨著凸輪軸的旋轉,凸輪也開始旋轉,氣門閥不斷向下運動,導致氣門閥開啟,旋轉到凸輪結構最凸出的點時,達到最大的開啟程度,然後繼續旋轉,凸輪對氣門頂杆的力也隨之減小,氣門閥開始往回運動,直到凸輪凸起的部分轉完,不再擠壓氣門頂杆,氣門閥完全關閉。
那很簡單的方法就是改變凸輪的角度來實現,控制氣門閥的開關時間,角度越大的凸輪接觸時間越早久,閥門開啟時間也就越早。
還可以透過控制凸輪軸的旋轉時間來控制氣門閥的開啟時間,就需要感測器和相位器對凸輪軸進行可變調節,進氣凸輪軸和排氣凸輪軸主要透過一條正時鏈條帶動旋轉,正時鏈條用來傳動,一端連線著發動機曲軸鏈輪,一段連線相位器,發動機曲軸旋轉帶動相位器,讓凸輪軸開始旋轉。VVT技術的重點就是相位器,相位器的外輪和鏈輪相連,內輪和凸輪相連,兩輪之間有兩個油腔,一個用來控制氣門提前開啟,一個用來控制氣門延遲關閉。
曲軸位置感測器可以識別當前凸輪軸的角度,檢查凸輪軸的狀態,透過控制器計算出氣門的開啟時間和關閉時間,然後將訊號傳遞給電磁閥,控制兩個油腔中的油量,而油量的不同導致產生在兩輪之間的壓力差,使內外輪的相對位置發生旋轉,這樣就能實現控制凸輪軸的旋轉時間。
豐田VVT-i技術獨特之處就在於ECM在各種行駛工況下自動搜尋一個對應發動機轉速、進氣量、節氣門位置和冷卻水溫度的最佳氣門正時,並控制凸輪軸正時液壓控制閥,並透過各個感測器的訊號來感知實際氣門正時,然後再執行反饋控制,補償系統誤差,達到最佳氣門正時的位置,從而能有效地提高汽車的功率與效能,儘量減少耗油量和廢氣排放。
VVT技術雖然各個廠家都有著不同的差異,所以就有了VVT、VVT-i、VVT-W、DVVT、CVVT等百花齊放的場面,對於消費者來說能帶來更好的使用體驗,這也是消費者樂意看到的。