VVT可变气门正时系统的作用与工作原理图解

1.VVT作用原理VVT是Variable Valve Timing的英文缩写，中文含义是可变气门正时。传统发动机的凸轮轴凸轮位置是固定不变的，它与发动机曲轴的相位保持同步，即进气门与排气门之间的开启和关闭角度(正时)是不变化的，因此，最佳的低转速气门正时难以同时获得最佳的高转速性能，也就是说，无法兼顾怠速稳定性、低转速扭矩输出和高转速输出的需求。为了解决发动机在高转速和低转速区间对于气门正时的不同要求，采用一种可变气门正时(VVT)系统，其液压执行机构(VVT相位器)安装在凸轮轴前端，通过电控液压方式来改变凸轮轴相对于曲轴的相位，使气门正时提前或者延迟。VVT相位器与凸轮轴总成如下图所示。目前，绝大多数汽油机都安装了各种类型的VVT系统，特别对于排放标准较高的发动机，都配置双VVT机构(进、排凸轮轴都带VVT相位器)。实际上，VVT系统是针对不同工况需求，通过改变气门重叠角来达到相应技术指标的，总体来说，具有以下优点：(1)进、排气凸轮轴相位可调，通过调控来增大气门重叠角，增加发动机进气量。(2)减小残余废气系数，提高充效率。(3)提高发动机功率与扭矩，有效升燃油经济性。(4)明显改善怠速稳定性，从而获得舒适性，降低排放。VVT作用原理如下图所示：VVT控制过程比较复杂，气门重叠角的调整时机与角度必须与工况需求相对应，在控制过程中，还需要在运行稳定性、动力性、经济性、排放指标等方面进行调配和取舍。一般来说，VVT控制目标及效果如下表所示。VVT系统工作时需要满足一些基本的条件，如发动机系统无故障，包括正时机构、油路和电器元件等。当发动机控制模块进行VVT控制时，需要满足发动机启动后运行时间、发动机转速、水温、油温、蓄电池电压等必要条件。与VVT系统功能相关的部件及机构，如凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器故障、发动机正时机构、VVT执行元件(机油控制阀、相位器)等，都必须是正常的。VVT系统工作条件如下图所示。

2.侧置式VVT机构

按照VVT电磁阀(OCV)的布局形式，可以将VVT机构分为侧置式和中置式两大类。侧置式是指VVT电磁阀安装在气缸盖的侧部，中置式是指VVT电磁阀安装在VVT相位器(VCT)的轴心。

从功能的角度来看，这两类VVT机构没有显示的区别，都能够实现相应的VVT功能。但从结构和技术层级的角度来看，中置式VVT机构的工作效能更高。针对国六发动机而言，这两类VVT都能够应用，具体情况取决于品牌及供应商的设计方案。侧置式VVT机构的结构原理如下图所示。

3.中置式VVT机构

有数据表明，侧置式VVT机构在工作过程中，机油的消耗量较大，约为中置式VVT机构的2倍，这就会导致机油泵负荷加大，消耗更多的燃油，排放也会有所增加。因此，从而这个角度来看，中置式VVT技术更为先进，可降低机油耗约1%，相应的油耗和排放也会有所改善。中置式VVT机构的结构原理如下图所示。

(1)VVT相位器

两个VVT相位器分别与各自的凸轮轴及正时链条相连接。VVT相位器壳体设有链齿，其内部的转子与凸轮轴相连。因此，在液压作用下，转子能够相对于VVT壳体转动某个角度，从而实现气门正时调节功能。VVT相位器不可互换，壳体有标识记号，如下图所示。

▲ 中置式VVT相位器壳体的标识记号中置式VVT相位器油道工作原理如下图所示。

(2)VVT电磁阀

VVT电磁阀既是VVT机构的液压滑阀，也是VVT相位器的安装螺栓。通常来说，进、排气的VVT电磁阀在外观和结构方面没有差别，可以互换使用，但要注意，反复拆装有可能造成螺纹损伤。为了防止内部油道泄漏，VVT电磁阀拆装若干次后应做更换处理。中置式VVT电磁阀如下图所示。

(3)VVT电磁铁

VVT电磁铁安装在进、排气凸轮轴链轮侧链轮室罩盖上，它们接收发动机控制模块的指令信号，对VVT电磁阀进行控制，从而实现气门正时调控功能。VVT电磁铁如下图所示。

典型的VVT电磁铁电路如下图所示。