VVT机构工作原理说明

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4A9 ENG VVT结构及 工作原理说明报告人：林义 2010年1月22日

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VVT机构工作原理说明

目录 1、VVT机构概述 2、VVT机构原理 3、4A9 ENG VVT机构说明 4、4G69 ENG MIVEC机构介绍 5、Q&A

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一、 VVT机构概述VVT是Variable Valve Timing缩写，中文意为发动机 “可变气门正时”技术。1960年代起，工程师们开始致力于 这项技术的研究。1982年的阿尔法· 罗密欧Spider 2.0是最早采 用VVT技术的量产车，最后由丰田在1993年进行推广。 目前这项技术已在各车厂广泛使用，如本田的VTEC、iVTEC、;丰田的VVT-i;日产的CVVT;三菱的MIVEC;铃木的 VVT;现代的VVT;起亚的CVVT等也逐渐开始使用。 在这些VVT技术中，又分成两类，一类是以丰田的VVT为 代表的改变气门开启时间的技术；另外一类是以本田的VTEC 为代表的改变气门升程的技术。 在单VVT的基础上，各车厂又提出双VVT技术，分别控制 发动机的进气系统和排气系统，目前丰田的卡罗拉，皇冠， 锐志等车型均采用此技术。 最终，本田、丰田在各自的可变气门正时技术基础上借 Page:3 用对方技术，推出了i-VTEC及VVTL-i。

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二、VVT机构原理1、气门提前角、滞后角及气门重叠角 气门提前角 进气门或排气门在上止点或下止 点前开启，所对应的曲轴转角被称为气门提前 角。 气门滞后角 进气门或排气门在上止点或下止 点后到关闭时所对应的曲轴转角被称为气门滞 后角。 气门重叠角 在上止点范围内，进气门和排气 门同时开启，期间所对应的曲轴转角就是气门 重叠角。Page:4

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TDC

膨胀行程 3发动机旋转方向

排气行程 4

进气行程 1提前状态(最大重叠角)

压缩行程2

气门升程轮 廓

滞后状态(回位: 最小重叠角)

重叠角

360°

540° 排气门开

720°,0° 进气门开

180°

360°

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应用 策略

相位调节示意图介绍 1983-现在 欧洲/亚洲固定相位 可变定时DI

典型收益功率/ 扭矩 改善怠速 排放 物 燃油 经济性

进气2位置 小幅度调节 (8 to 15 cam°)

XETDC

X

IBDC

进气连续可变 大幅度调节 (20 to 30 cam°)

1995

DI

XToyota VVTi 1997ETDC

X

X

X

IBDC

排气连续可变 大幅度调节 (20 to 30 cam°) Ford ZetecE

DE

XITDC BDC

X

X

进排气等相位调节[单凸轮] 连续可变 大幅度调节 (20 to 30 cam°)

200X

DE& I

X

X

日产ETDC

I

进排气 独立相位调节连续可变 大幅度调节 (20 to 30 cam°)

DE

D I

1996 BMWE

XITDC

X

X

X

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2、VVT机构控制原理发动机可变气门正时技术(VVT,Variable Valve Timing) 原理是： ECU根据发动机曲轴位置传感器、进气歧管空气压 力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位 置传感器等反馈信息与预定储存在ECU内部的参数值进行 对比计算。而后

将计算出的修正参数信号发送与OCV, OCV根据ECU信号调节OCV阀阀芯的位置，也就是改变液压 流量，把提前、滞后、保持不变等信号以油压方式反馈 至VVT相位控制器的不同油道上。通过调整凸轮轴转动角 度从而达到调整进气(排气)的量，和气门开合时间， 角度。使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。

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控制阀

目标轮

凸轮轴位 置传感器

图中：电信号 液压路线

相位器

油路

ECU 曲轴位置 传感器

机油泵Page:8

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三、4A9 VVT机构结构1、凸轮轴相位器(VVT Variable Valve Timing Actuator)

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螺栓

齿轮

锁销衬套 外壳

垫片叶轮

密封刮片

工作原理：当发动机由低速向高速转换时， ECU控制OCV阀将机油压向进气凸 轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的 作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转 一定的角度，从而使凸轮轴在25度范 围内向前或向后旋转，从而改变进气 门开启的时刻，达到连续调节气门正 时的目的。 。Page:10

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2、机油控制阀(OCV)

工作原理：根据ECU提供的控制信号，也就 是电流信号，OCV线圈中产生磁场， 在磁场的作用下，铁芯顶着滑芯向磁 场强的方向移动；当磁场强度变弱时， 弹簧反方向推动滑芯移动。 Page:11

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回 油

供 给

FROM VVT进角油口

TO VVT迟角油口

气门延迟开启Page:12

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泄 漏 流 量

供 给

泄 漏 流 量

由于滑阀与阀套之间存在间隙，当进角与迟角油口被滑阀关闭时，还有微量 机油从供给泄漏到回油口Page:13

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供 给

回 油

TO VVT进角油口 气门提前开启Page:14

FROM VVT迟角油口

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3、VVT配合使用说明

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4、VVT使用的优点运行状态 怠速时 VVT的作动与效果 减小气门重叠，防止气流向进气侧回流。 保证怠速稳定 减小气门重叠。 确保发动机的安定性 增大气门重叠，降低泵气损失,提高内部EGR率。 降低油耗，减小NOxHC 加快进气气门关闭时机，提高体积效率。 提高低中速力矩 减缓进气气门关闭时机，提高体积效率。 提高最高输出功率 气门重叠将为最小，防止气流向进气侧回流。 降低油耗，保证怠速稳定 气门重叠将为最小，防止气流向进气侧回流。 提高启动性

轻负载区

中负载区 高负载 中转速区 高负载 高转速区 低温时

启动时

①:中低速区域的力矩增大10%以上(实现良好驾驶性能)

②:怠速时降低发动机转速变动幅度③:油耗最大改善4.8% ④:改善排放性能(Nox排出量最大降低40% )Page:16

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VVT有无时的发动机性能比较

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四、MIVEC机构说明MIVEC机构是在SOHC四气门发动机上设置的在低速时使两个进气门升程存在高度差,而高速时两 个进气门升程加大的凸轮切换机构. 在发动机低速工况时,

依靠两个进气门的升程差来加强缸内混合气的流动,并因更充分的燃烧来 达到降低排放,减少油耗,提高扭矩的目的;在发动机高速工况时,通过增加进气门的开启时间及 升程,使发动机因进气量增加而获得更高的动力输出. 排放 状态 項目 输出 油耗 (冷启动) 降低内部EGR率使燃烧稳定 ○ ○ ○ 强化缸内混合气流动使燃烧稳定 ○ ○ 低速 低升程降低磨擦损失 ○ 减少扫气量使体积效率增加 ○ 利用排气冲量使体积效率增加 ○ 高速 利用高进气升程使体积效率增加 ○

排气

中升程

低升程

高升程

叠开角小

叠开角大

低速工况Page:18

高速工况

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