VVT可变气门正时系统的组成结构和工作原理(图解)

1.

可变气门正时系统的类型

可变气门正时控制系统可以采用正时带或正时链条将动力传给凸轮轴,如图 4-21 所示,有的可变气门正时控制系统只能调节凸轮轴转动的角度,有的可变气门正时系统,不仅仅能调节凸轮轴的转动角度,还可以调节气门的打开大小,即调节气门的升程,如图 4-22所示。

VVT可变气门正时系统的工作原理

可变气门正时系统的组成构造

可变气门正时 (VVT) 系统包括 ECU、凸轮轴正时机油压力控制阀和 VVT 控制器、VVT传感器(凸轮轴转速传感器)等。如图 4-23 所示,ECU 根据来自曲轴转速传感器和 VVT传感器、进气流量、节气门位置和发动机冷却液温度等参数,向凸轮轴正时机油压力控制阀总成传送占空比控制信号(图 4-24),用来调节提供给 VVT 控制器的机油压力。


VVT 传感器的工作原理

VVT 传感器感应凸轮轴位置,并与曲轴位置传感器配合,用来检测实际的配气正时,从而实现对配气正时进行反馈控制。丰田 1ZR 发动机采用磁阻式 VVT 传感器,它是根据磁阻效应制成的,凸轮轴上转动信号轮可以引起 VVT 传感器内磁场变化,进而产生感应电压,其电路如图 4-25 所示,其中连接 VC 的线为 ECU 供给传感器的电源线,连接 VVT+、VVT-的两条线分别为信号线的正、负极线。

凸轮轴正时机油阀的工作原理

凸轮轴正时机油阀的作用是调节机油的压力,从而调节凸轮轴液压腔体内机械部件之间的间隙,实现对配气时间提前、滞后的控制。如图 4-26 所示,凸轮轴正时机油阀主要由电磁铁、挺杆、调节活塞、弹簧等组成。ECU 通过控制电磁铁的占空比大小即可控制调节活塞的位置。进入凸轮轴正时机油阀的机油经过单独的机油滤清器过滤,滤清器结构如图 4-27 所示。丰田 1ZR 发动机凸轮轴正时机油阀电路如图 4-28 所示,ECU 利用占空比信号对阀进行控制。

VVT 控制器控制器的工作原理

VVT 控制器处于初始位置时,机油阀的占空比通常为 0%,调节活塞没有移动。VVT 控制器右腔油压大于左侧油腔油压,外转子与内转子之间没有发生相对转动,同时凸轮轴相对曲轴正时没有进行调节。通常进气 VVT 基准位置为进气配气相位滞后位置,即进气门滞后打开和关闭。

      当机油阀的占空比逐渐加大时,调节活塞向上移动位置,如图 4-29 所示,VVT 控制器左腔(A 腔)压力逐渐加大,当左腔压力克服右腔压力和其他阻力后,VVT 控制器内转子和凸轮轴顺时针转动,进气门将提前打开和关闭。

      如图 4-30 所示,当 ECU 控制机油阀向下移动时,进入右腔(B 腔)的油压增高,左腔(A 腔)机油通过机油阀卸压,右腔压力大于左腔压力,VVT 控制器内转子和凸轮轴逆时针转动,进气门将滞后打开和关闭。

      当转子转动一定角度后,控制机油阀的占空比信号大约在 50%,如图 4-31 所示,VVT 控制器左右两侧油腔同时供油,外转子和内转子

保持在该相对位置。通常 VVT 介入调解后,大部分时间工作在某一角度的动态稳定位置。


VVT 控制器通过机油压力调节凸轮轴转角,使凸轮轴和曲轴之间的相对位置达到最佳,从而使各种行驶条件下的发动机转矩增加,燃油经济性得到改善,废气排放量减少。