进气和排气系统
进气系统的组成进气系统由空气滤清器、空气流量计、进气压力传感器、节气门体、附加空气阀、怠速控制阀、谐振腔、动力腔、进气歧管等组成。
可变气门配气进气系统的可变气门配气技术可以分为两大类:可变气门正时和可变气门行程。
什么是可变气门正时?
首先我们来说一个普通发动机的配气机构。大家都知道气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴驱动的,气门正时取决于凸轮轴的旋转角度。在发动机运转的时候,我们需要让更多的新鲜空气进入燃烧室,让废气尽可能的排出燃烧室。最好的解决办法是让进气门提前打开,排气门晚点关闭。这样,在进气冲程和排气冲程之间,进气门和排气门会同时开启,这种进气门和排气门的重叠称为气门重叠角。
在普通发动机上,进气门和排气门的开启和关闭时间是固定的,气门重叠角也是固定的,是根据实验得到的最佳气门正时,在发动机运转过程中不能改变。然而,发动机转速对气缸中的进气、排气流量和燃烧过程有影响。转速高时,进气流速高,惯性能量大,所以希望进气门早一点开,晚一点关,让新鲜气体顺利充入气缸,尽可能多的混合气或空气。相反,当发动机转速低时,进气流量低,流动惯性能量也小。如果进气门开启过早,由于此时活塞正在向上排气,很容易将新鲜空气挤出气缸,使进气量变少,发动机工作不稳定。所以没有一个固定的气门重叠角设定可以让发动机在高低速下输出都很完美。如果没有可变气门正时技术,发动机只能根据其匹配车型的需要选择最佳的固定气门重叠角。
比如赛车的发动机,一般采用小气门重叠角,方便高速时的动力输出。而普通民用车采用适中的气门叠加角,兼顾高速和低速动力输出,但在低高速时会损失很多动力。可变气门正时技术通过技术手段实现可变气门重叠角,解决了这一矛盾。
什么是可变气门冲程?
也就是说,在可变气门正时的基础上,增加了一个可以使气门升降的功能。这样做的好处是可以同时控制气门的开闭时间和升程,而丰田VTEC是第一家采用这项技术的公司。对于一般的发动机来说,每个气缸的气门组只由一组凸轮驱动,而VTEC系统的发动机有中低速和高速两组不同的气门驱动凸轮,可以通过电控系统的自动控制自动改变。VTEC系统保证了低转速和高转速时对气门正时和进气量的不同要求,使发动机在任何转速下都达到动力性、经济性和低排放的统一而优秀的状态。需要注意的是,发动机采用可变气门正时技术,在获得上述好处的同时并没有任何负面影响,换句话说,并没有对发动机的工作强度提出更高的要求。
进气系统的分类现代汽车的进气系统主要是可变进气系统。可变进气系统主要分为四种:VVT(可变气门正时)、CVVT(连续可变气门正时)、VVT-i(电子可变正时)和i-VTEC(电子可变气门升程)。
1)VVT(可变气门正时)
曲轴通过齿形传动装置带动凸轮轴转动,这样气门在开启和关闭时会与曲轴的转动角度形成一定的对应关系。气体流量将随着发动机转速的变化而变化。如何让气缸在不同转速下获得良好的进气效率?因此,有必要改变阀门的开启和关闭时间。通过安装在凸轮轴前端的油压装置,可以让凸轮轴做一些小角度的转动,这样在转速升高的时候,进气门可以提前打开。
可变气门正时机构可以改善发动机的性能。不同的发动机转速需要不同的气门正时。这是因为当发动机转速发生变化时,强制排气期间的进气流量和排气流量也会发生变化,所以在气门关闭后期利用气流惯性增加进气和促进排气的效果会有所不同。
比如汽车发动机低速运转时,气流惯性小。如果此时气门正时不变,部分进气将被活塞推出气缸,使进气量减少,缸内残留废气增加。发动机高速运转时,气流惯性大。如果此时增加进气滞后角和气门重叠角,进气量就会增加,残余排气量就会减少,从而使发动机的换气过程更加完善。
总之,四冲程发动机的配气正时应该是进气滞后角和气门重叠角随着发动机转速的升高而增大。如果气门升程也能随着发动机转速的提高而提高,将更有利于获得良好的发动机高速性能。
VVT 2)CVVT(连续可变气门正时)技术分析
CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写,翻译成中文就是连续可变气门正时机构。它是近年来逐渐应用于现代汽车的众多可变气门正时技术之一。比如宝马叫Vanos,丰田叫VVTI,本田叫VTEC,但不管叫什么,他们的目的都是针对不同的发动机工况匹配最佳的气门重叠角(气门正时),只是方法不同而已。
3)VVT-i(电子可变正时)
其工作原理是VVT-I系统由传感器、ECU、凸轮轴液压控制阀和控制器组成。ECU存储最佳的气门正时参数值,反馈信息如曲轴位置传感器、进气歧管气压传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器被收集在ECU中,并与预定的参数值进行比较,以计算校正参数并向液压控制阀发送指令来控制凸轮轴正时。控制阀根据ECU指令控制油底壳阀的位置,即改变液压流量,选择并向VVT-I控制器的不同油路发送提前、延迟、不变等信号指令。
VVTI技术的工作原理
3)i-VTEC(电子可变气门升程)
i-VTEC系统是本田智能可变气门正时系统的简称,I-VTEC系统已经广泛安装在本田最新款汽车的发动机上。本田的i-VTEC
该系统可以连续调整气门正时和气门升程。
它的工作原理是:当发动机由低速变为高速时,电子计算机自动将机油压向进气凸轮轴主动齿轮中的小涡轮,使小涡轮在压力的作用下,相对于齿轮箱转动一定角度,使凸轮轴在60度范围内向前或向后转动,从而改变进气门的开启时间,达到连续调整气门正时的目的。
本田i-VTEC技术详细讲解了排气系统的组成。汽车排气系统是指收集和排放废气的系统,一般由排气歧管、排气管、催化转化器、排气温度传感器、汽车消声器和排气尾管组成。
排气系统工作原理新鲜空气和汽油在发动机内混合燃烧后,产生高温高压气体推动活塞。当气体能量被释放出来后,对发动机就不再有价值了,这些气体就作为废气排出了发动机。废气从气缸排出后,立即进入排气歧管。各缸排气歧管汇集后,废气通过排气管排出。就像进气歧管一样,气体在排气歧管中以脉冲的方式离开发动机,所以各缸排气歧管的长度和曲率要设计得尽可能的相同,这样各缸的排气才能尽可能的顺畅。废弃排气歧管后连接催化转化器,将未完全燃烧的污染物转化为无害物质,保护环境。当它从催化转换器出来时,它连接到消音器。消声器的横截面为圆形或椭圆形物体,多由薄钢板焊接而成,安装在排气系统的中间或后部位置。里面有一系列挡板、小室、穿孔管和管道。利用声反射的相互干涉和抵消现象,逐渐减弱声能,以隔离和衰减每次打开排气阀时产生的脉动压力。
排气系统的工作原理
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