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排气vcp目标轮cam传感器故障 各个主流发动机的详细解读,大修的兄弟收藏起来

发布时间:2024-11-28 04:11:04

各个主流发动机的详细解读,大修的兄弟收藏起来

大众EA111发动机:

 

大众的EA111系列发动机是大众公司小排量发动机的主力,有1.2L、1.4L、1.6L三种排量。大众的EA111系列发动机融合了缸内直喷、涡轮增压等先进技术,具有小排量、高功率、低油耗等性能优势。材质有铸铁缸体和铝制缸体两种类别,但引进到国内,并搭载在多款大众车型的1.4L和1.6升发动机均为铝制缸盖、铸铁缸体。 1.4TSI发动机

大众的EA111系列1.4TSI发动机是大众于2005-2006年间推出的排量为1.4L具备双增压、缸内直喷技术的发动机。TSI代表的是Twincharger Fuel Stratified Injection这几个单词首字母的缩写,通过字母表面意思可以理解为双增压+分层燃烧+缸内直喷的意思。

在欧洲市场使用大众1.4TSI双增压发动机匹配的车型有高尔夫、尚酷、EOS、Jetta以及途观等,发动机的最大功率可达到125kW/5500rpm,扭矩可达240Nm/1750-4500,因为同时具备机械增压和涡轮增压系统,无论在低转速或高转速下,发动机都能起到很好的增压效果,因此1.4TSI发动机的扭矩有着十分出现的表现。

考虑全球战略部署,大众于2009年在国内投入批量生产1.4TSI发动机。基于油品质量和成本控制等因素的考虑,国内生产的1.4TSI发动机取消了机械增压和分层燃烧,只保留涡轮增压和缸内直喷。发动机的最大功率为96kW(131ps)/5000rpm,最大扭矩为220Nm/1750-3500rpm。目前搭载1.4TSI发动机的车型有高尔

夫六、速腾、迈腾、朗逸等车型。

废气涡轮增压系统解析

  

增压器与排气管集成式设计。1.4TSI这款发动机的涡轮增压器和排气管采用了集成式的设计,这样可以一定程度上减少多余零件的体积和重量,使得这套系统相对稳定可靠。

  

增压系统上的涡轮叶片和叶轮叶片均采用了小尺寸设计(分别为37mm和41mm),这样涡轮的转动惯量会减小,废气就更容易带动涡轮做高速旋转,可以有效地缓解涡轮增压系统低速迟滞的现象。涡轮增压的最大压力达到1.8bar,而GTDi(240PS版本)的增压压力只是1.2bar。

  

精准监控进气压力的传感器和阀体。在涡轮增压系统的中冷器前后分别安装两套传感器(进气压力传感器和进气温度传感器),用于精准监测增压空气在冷却前后的状态,再通过ECU计算分析来调节涡轮增压器上的阀体开度,从而精确地控制所需要的进气量。

  

另外,涡轮增压器上设计了两个执行压力控制的阀体,分别是涡轮增压端的排气旁通阀和空气叶轮一段的进气泄压阀,由ECU控制。主要是防止发动机转速过高时,保证涡轮在一个较为固定的转速下工作,同时防止压力过大损害涡轮和节气门等部件。所以如果废气压力超过压力单元设定的值后,阀会被打开,过多的废气就会绕过涡轮叶片被排出。

双循环冷却系统

1.4TSI发动机中采用了两套独立的冷却系统,一套是依靠发动机动力实现对其自身冷却循环的冷却系统(主冷却系统)。另一套冷却系统是通过电动水泵驱动,主要用于对涡轮增压器和增压空气的冷却(副冷却系统)。限流器将主、副冷却循环管路连接起来,并共用一个平衡液罐。

  

主冷却循环系统。主冷却循环管路可以分为两个循环管路,一个循环管路流过气缸体,另一个循环管路流过气缸盖。通过双节温器,实现对冷却液的分流。三分之一流经发动机缸体,用于冷却气缸。三分之二流经气缸盖,用于冷却燃烧室。节温器1控制气缸体的冷却液,节温器2控制气缸盖的冷却液。

  

使用双节温器分离两个循环回路,主要有两个优点:一是快速加热气缸体,可以降低曲轴连杆机构内部的摩擦;二是气缸盖得到良好的冷却,降低了燃烧室的温度,增加容积效率且降低发生爆震的可能性。

副冷却循环系统。由电机带动的冷却循环系统,主要包括两个循环通道,一个是经过涡轮增压器,对涡轮增压系统进行冷却;另一个是经过进气歧管内的冷却器,对增压空气冷却。主要由冷却循环泵把冷却液从辅助冷却器中输送至增压空气冷却器和废气涡轮增压器中。

  

  进气歧管翻板

其实要满足缸内的分层充气、均质稀混合气等多种不同燃烧室充气模式,“进气歧管翻板”就起到很重要的作用。如发动机在低速工况采用分层充气模式下,通过进气歧管翻板关闭下进气通道,可以减少气流通过的横截面,来增加气流流速,结合活塞顶的特殊设计,有效形成强烈的进气涡流,有利于“分层”模式下混合气的形成与雾化。同样地,当发动机进入高速工况采用均质混合气模式时,进气歧管翻板开启下进气通道,增大气流通过的横截面,以获得更多进气,提高发动机的输出功率。

  

不过,由于国产的1.4TSI发动机取消了“分层燃烧”,进气歧管的翻板也被取消,同时对进气歧管的设计做了相应的改进,如在进气道外缘的气门座上设计一个倾斜的凸峰,可以使进气缸内形成特殊的涡流,让汽油与空气混合得更充分。而“小截面,增流速”、“大截面,增流量”的进气效果,可通过节气门来实现。

  

进气门可变正时

EA111系列1.4TSI发动机上也应用了VVT可变气门正时技术,不过只应用到进气系统上,即进气可变气门正时。这套系统主要通过ECU电子控制单元、叶片槽式调节器、凸轮轴调整电磁阀等元件实现气门正时的连续可变。

  

TSI燃油供给系统

直喷发动机的燃油供给系统是能否实现缸内直喷最为关键的一部分。燃油要喷入压力非常高的气缸内,就必须具备足够的喷射压力;而且为了保证缸内直喷的燃烧效率,喷油系统还需要对喷射的燃油进行精确的控制,这对喷油嘴的设计要求更高。

  

1.4TSI发动机配备高压燃油系统和低压燃油系统,燃油箱里的燃油泵和高压燃油泵可以根据发动机实际需求定时定量地供给燃油。在低压油泵将燃油送到高压泵之后,根据发动机的负荷,压力可以在50bar-100bar之间调节。高压油泵里集成了燃油压力调节阀和限压阀,可以为系统提供过压保护。

  

  1.6L发动机

  进气方式:自然吸气

  最大功率:77kw/5000rpm

  最大扭矩:155Nm/3800rpm

  应用车型:朗逸、POLO、斯柯达明锐

  

1.6L发动机采用双顶置凸轮轴16气门结构,具有可变进气正时系统。它会根据发动机转速的需要,动态调整发动机正时,有效匹配各种转速,使车辆在各种路况和转速下可享有更线性及更为平稳的动力输出。

大众EA888发动机:

大众[ft=rgb(0, 0, 0),3,宋体, arial]EA888系列发动机诞生于2006年,相对于EA111、EA113等系列的发动机则要“年轻”得多。EA888发动机是大众全新设计的一款发动机,集合缸内直喷、涡轮增压、可变气门正时等一系列先进技术于一身,实现了动力与经济环保的结合。

  

EA888系列发动机包括1.8L和2.0L两种排量:1.8TSI最大功率为118kw(160PS)—5000-6200rpm,最大扭矩为250Nm—1500-4500rpm;2.0TSI最大功率可达147kw(200PS)—5100-6000rpm,最大扭矩为280Nm—1700-5000rpm。

这两种排量的发动机的机械结构基本一致,不同的是曲轴与活塞的连杆的长度,2.0TSI比1.8TSI的连杆有所缩短,曲轴半径加大,以增加排气量。而两者的活塞顶部结构也有所不同,主要是为了调节燃烧室的工作容积,从而保证一致的压缩比,实现相同的燃烧效果。

首批国产EA888系列发动机装备到一汽-大众迈腾

和上海大众明锐车型上。EA888系列发动机作为大众目前的主力发动机之一,现已搭载到大众旗下多种车型上,包括一汽-大众CC、速腾、上海大众途观、帕萨特等。

  

● 大众EA888发动机的技术特性

进气可变气门正时

EA888发动机采用了进气可变气门正时技术,能有效提高进排气效率。主要是通过位于进气凸轮轴的叶片式液压调节器来实现气门正时可变。

  

叶片式调节器由外壳体、内部叶片转子以及位于叶片转子内部的锁销组成。外壳体与外部的正时齿轮固定,由曲轴带动。而内部的叶片则直接与进气门凸轮轴固定,并与之一同旋转。

  

  

工作原理主要是通过凸轮轴调节阀控制相应管道中的液压机油,来驱动调节器中的叶片,进而带动凸轮轴旋转,实现气门开闭的提前或延迟,可调范围达到60°的曲轴转角。

缸内直喷系统

燃油供给系统是实现缸内直喷最为关键的一部分,燃油要喷入压力非常高的气缸内,就必须具备足够的喷射压力。

  

高压燃油泵是燃油加压的关键环节,EA888发动机的燃油泵是一个结构简单的单柱塞泵,靠进气凸轮轴上的四方(四点式)凸轮来驱动。四点式凸轮可使油泵供油行程和各缸相应喷油过程同步,各缸喷油均匀性和重复性比较好。

  

高压燃油泵产生最大的油压为150bar,根据发动机工况需要,通过对油压控制阀的调节,燃油压力可在50bar-150bar之间调节。采用6喷孔喷油器,喷嘴锥角为50°,更有利于汽油与空气的充分混合。

水冷涡轮增压技术

发动机的涡轮增压器和排气管采用了集成式的设计,这样可以一定程度上减少多余零件的体积和重量,使得这套系统相对稳定可靠。

  

涡轮增压冷却系统,主要由冷却循环泵把冷却液从辅助冷却器中输送至增压空气冷却器和废气涡轮增压器中。主要包括两个循环通道,一个是经过涡轮增压器,对涡轮增压系统进行冷却;另一个是经过进气歧管内的冷却器,对增压空气冷却。

进气歧管翻板

通过控制进气歧管翻板的开闭,可以满足发动机在不同工况下的充气需求。如发动机在低速工况时,通过进气歧管翻板关闭下进气通道,可以减少气流通过的横截面,来增加气流流速,结合活塞顶的特殊设计,有效形成强烈的进气涡流,有利于混合气的形成与雾化。

  

同样地,当发动机进入高速工况采用均质混合气模式时,进气歧管翻板开启下进气通道,增大气流通过的横截面,以获得更多进气,提高发动机的输出功率。

可变排量机油泵

传统的机油泵工作中,随着发动机转速的增加,机油压力也不断增大,机油的压力主要是通过机油泵内部的限压阀限制,但是这时的机油本仍然运行在最大输出量,不仅消耗发动机的动力,而且输入的能量转化为热能,加速了机油的老化。

  

EA888发动机采用可变排量机油泵,主要是通过调节泵齿轮的供油量来实现机油压力的调节。怎样来实现的?主要是通过机油泵内部两个泵齿轮相对移动来实现的。两个泵齿轮无位移(正对着),供油能力最大;两个泵齿轮最大轴向位移(偏移),供油量最小。

双对旋平衡轴

EA888发动机采用了双平衡轴,位于气缸体的下端两侧,由曲轴和链条驱动。利用两根平衡轴自身的旋转产生的离心力正好与曲轴产生的离心力方向相反,可以抵消掉大部分的振动,从而增强发动机动平衡状态特性,降低噪音。

  

大众EA888发动机同样集合了缸内直喷、水冷涡轮增压、可变气门正时等先进技术,拥有更低的油耗、排放以及更强劲的动力输出,与EA111 1.4TSI发动机相比,EA888发动机采用了双平衡轴、气门滚珠摇臂与发电启动一体机等技术,使发动机运转更为平顺、噪音进一步降低。

通用ECOTEC LLU发动机:

ECOTEC LLU发动机是一款1.6L直列四缸多点电喷的涡轮增压发动机,被配置于国内热销的科鲁兹及君威等车型上。这款发动机的缸体及配气结构和ECOTEC LDE(1.6L自然进气)基本相同。

  

LLU发动机可以看成是LDE发动机的涡轮增压版本,拥有更强大的输出动力。LLU发动机最早被配置于07年的欧宝Astra H及Vauxhall Corsa VXR车型上。随后此发动机被装配于欧宝Corsa、欧宝Insignia(国内的君威)、萨博9-5、雪弗兰科鲁兹等车型上。

  

LLU发动机换用了ECOTEC GEN III的新型缸体,使这款发动机支持DCVCP(Double Continuous Variable Cam Phasing)、TwinPort技术(一种关闭单侧进气道的技术,在低转速时能提升燃油经济性)。国内的LLU发动机仅搭载了DCVCP技术,而TwinPort技术则未被使用,没有明确的资料表明其采用ECOTEC GEN III缸体。从数据上看,不使用TwinPort技术的同排量ECOTEC发动机在最大动力输出上会稍大一些。

  

LLU(这种3个字母组成的发动机代号叫GM Code,在通用集团发动机中被广泛使用)在同系列发动机中属于低功率型号,在其上还有192PS的LDW(A16LER)以及210PS的A16LES(这种6个数字和字母组成的发动机代号叫做Motor Code,各字符代表相应的发动机特性)。

  

  ● ECOTEC LLU发动机的技术特性

DCVCP(Double Continuous Variable Cam Phasing)可变气门正时系统

ECOTEC LLU发动机带有DCVCP可变气门正时技术。此技术类似于丰田的D-VVT、宝马的VANOS、福特的iVCT,可以实现气门开闭时间的调整。ECOTEC LLU发动机的DCVCP正时机构采用叶片式(Vane Type)设计,控制更为精准。其进气凸轮轴最大调整幅度为30度(凸轮轴转角),排气凸轮轴最大调整幅度为22.5度(凸轮轴转角)。

  

传统的进气歧管电喷系统

ECOTEC LLU发动机并没有采用时下流行的缸内直喷系统,而采用了自然进气发动机广泛采用的进气歧管燃油喷射系统。这种传统的燃油喷射系统会存在一定的壁膜损失,且喷油量控制无法达到直喷系统的精确程度,因而油耗会稍高一些。由于国内绝大部分汽油增压发动机都采用了均质燃烧模式,进气歧管燃油喷射系统在动力输出上较直喷系统不存在太大的弱势。由于进气歧管燃油喷射系统不需要高压油泵、高压喷嘴、高压管路以及各种高压密封用的密封件,因而在保养成本上有较大的优势。

  

  博格华纳K03单窝管涡轮

英朗

和科鲁兹1.6T上的LLU发动机使用的是博格华纳K03单涡管涡轮,最大增压压力为1.4Bar。而这款发动机具有Superboost超推进功能,当发动机低速运转时,驾驶员深踩油门时,排气旁通阀关闭,增压压力可以在短时间内达到2.4Bar,瞬间输出265Nm的强大扭矩。官方称Superboost超推进功能并不影响发动机的寿命。

  

ECOTEC LLU发动机的涡轮是采用油冷、水冷双介质冷却模式,利用发动机冷却液和机油进行散热。

外置式中冷器

  

ECOTEC LLU发动机采用外置式中冷器。外置式中冷器体积更大,对增压空气的冷却效果更好。大众的EA888 1.8/2.0L TSI发动机均采用外置式中冷器。

钠冷却排气门

  

中空钠冷气门技术多用于柴油发动机。由于涡轮直喷发动机内部工作温度较高,使得排气门工作环境比较严酷,因而就引进了钠冷气门技术。通用Ecotec LLU发动机的排气门使用的就是钠冷气门。钠冷气门是空心的,在气门中央的空腔中会填满金属钠。当气门工作时,头部温度非常高,钠吸热气化上升至气门杆顶部经冷却水散热,从而提高是气门散热能力得到提升。同样的技术在日产MR16DDT以及通用自己的LDK发动机上都有运用。

电子式节温器

  

LLU发动机采用了电子加热式节温器。可以通过PWM信号控制节温器的开度最终精确调节发动机冷却液的温度。

宝马N20发动机:

宝马N20发动机

可以看做是N55发动机的缩小版,凭借着先进的技术在2011年的全球十佳引擎榜上有名,在国内首次使用于国产的宝马X1车型上。

  

N20B20按功率高低有三种调校,高功率版本最大功率180Kw(245ps),最大扭矩350Nm;中功率版本最大功率为160Kw(218ps),最大扭矩为310Nm;而低功率版本最大功率为135KW(184ps),最大扭矩为320Nm。

  

N20发动机在最低1250转时就能爆发最大扭矩,是目前量产涡轮增压发动机中,最大扭矩输出转速设定最低的。最大扭矩可以一直持续到4800转,拥有3550转的宽广扭矩平台,涵盖了日常行车所要用到的转速范围。在1250转时就能达到扭矩峰值,涡轮增压发动机中很少见,如搭载在奔驰B级

车型上的1.6T M270发动机,在1250转时达到200Nm的最大扭矩,并一直持续到4000转。

N20发动机的技术特性

进排气门可变正时系统(双Vanos)

N20发动机同样采用了双Vanos进排气门可变正时系统(类似于丰田的D-VVT、福特的iVCT等技术),主要通过对电磁阀对机油的控制,来相应调节进排气vanos调节机构,从而实现气门的提前或延迟连续可变。

  

进排气可变正时系统的进气vanos的调节范围可达70°的曲轴转角,排气vanos的调节范围可达55°的曲轴转角,双vanos可变正时技术处于领先水平。ECOTEC LLU 发动机的DCVCP可变正时系统,进气端可调范围为60°的曲轴转角,排气端可调范围为50°的曲轴转角。

气门升程调节装置(Valvetronic)

宝马的Valvetronic可变气门升程系统,主要是通过在其配气机构上增加偏心轴、伺服电机和中间推杆等部件来改变气门升程。

  

当电动机工作时,蜗轮蜗杆机构会驱动偏心轴发生旋转,再通过中间推杆和摇臂推动气门。偏心轮旋转的角度不同,凸轮轴通过中间推杆和摇臂推动气门产生的升程也不同,从而实现对气门升程的控制。N20发动机的进气门最大升程达9.9mm,排气门最大升程达9.3mm。

高精度燃油直接喷射技术

N20发动机同样采用了Bosch高压喷射装置HDE,能根据发动机工况高精度控制燃油喷射。高压泵是一个单活塞泵,由排气凸轮轴通过一个三段凸轮进行驱动。

  

使用的Bosch的7孔喷射嘴式电磁阀喷射器能有效提高燃油与空气混合,这种电磁阀喷射器的喷射角度和喷射形状可变性较高,喷射压力最高可达200bar

单涡轮双涡管增压技术

  

N20发动机采用N55发动机上运用成熟的双涡管单涡轮增压技术。所谓单涡轮双涡管增压器,可以简单理解为将普通的增压器上的涡管分割为两根涡管,涡轮是由两个通道的废气推动的。这样做有什么好处?

  

充分地利用废气脉冲的能量推动涡轮,有效缓解涡轮增压低速时的迟滞性。N20发动机在1250rmp的时候就能爆发最大的扭矩,一直持续到4800rmp(高功率版)。

  

进排气更为充分。按照发动机的点火时间,将点火时间相邻的两个气缸的排气管两两分开(1和4一组、2和3一组),合成两个废气通道,进而推动涡轮。这样可以有效降低各缸的排气干涉,使气缸的排气进气更为充分。

双平衡轴

四缸发动机相对于V型发动机来说平顺性不好,因而在发动机内部都会设计有平衡轴用于抵消发动机内部振动。其原理是使用偏心轴旋转产生与发动机振动相反的振动从而实现消振的效果。

  

N20发动机采用了双平衡轴,位于发动机底部,由曲轴通过一个齿形链条进行驱动,可对发动机进行一阶和二阶的振动进行消除。

特性曲线调节式机油泵

N20发动机采用了已在N55发动机上应用的特性曲线调节阀,数字式发动机电子系统可通过该调节阀以电动控制的方式来控制机油泵的输送功率。

  

特性曲线调节式机油泵可根据发动机的转速进行调节,如在较低负荷时,可相应减小机油泵的输送功率而减小机油压力。

总结

:宝马N20发动机可以说是少了两个缸的N50发动机,集合了单涡轮双涡管增压技术、电子气门技术、高精度燃油直喷技术,使得N20发动机拥有高的性能下,进一步降低了油耗。N20发动机在1250转时就能达到最大扭矩,并能持续到4800转(高功版),涵盖了日常行车所要用到的转速范围。

丰田8A发动机的历史

丰田8A是上世纪90年代丰田公司专门为其小型车开发的一款发动机,其被丰田主要用在一些低端产品上。由于8A不错的动力性以及低油耗,同时成本控制的较低,在面市后就大受欢迎,被誉为“1.5的动力,1.0的油耗”。1998年第一批采用进口丰田8A发动机的金夏利在国内投产。在2000年,丰田与当时的天津夏利汽车股份有限公司合资建厂,天津夏利则近水楼台先得月,将国产后的8A发动机陆续搭载在自己的夏利2000、威姿、夏利N3等车型上。

  

由于早期的丰田8A发动机是对外销售的,也就是非丰田车系也可以购买。因此当时以吉利为代表的系列车型,通过采购8A发动机实现了首批车型的动力匹配。不过随着丰田在国内整车布局的逐步完善,8A发动机也就不再提供给非合作伙伴的汽车厂商。

技术平平 皮实、耐用是最大优势

丰田8A发动机的排量为1342ml,最大功率63kW(86Ps)/6000rpm,最大扭矩为110N·m/5200rpm,这样的一个数据即使在今天看来也不落后,而且装配在整备质量还不足900公斤的夏利上,可谓大马拉小车,这样的动力表现只需花不多的钱就能享受到,还是满足了当时部分购车人的心理。

  

这款发动机在结构上采用了16气门的双顶置凸轮轴设计,压缩比为9.3,升功率在47kW。点火方式采用了相对落后的分电器点火,由于是机械式结构,所以在点火正时的控制上不够精确。而且该车也没有现在普遍装配的可变气门正时、电子节气门等技术。8A发动机在技术上可以说没有任何亮点,而它能成为经典的最重要原因在于皮实、耐用、油耗低、维修保养也十分方便,这在经济型轿车的购买人群里是最看重和专注的一点。

90号汽油即可 国产后依旧保持了丰田的品质

8A发动机配有三元催化器,尾气排放达到了欧Ⅱ标准。由于发动机的压缩比较低,所以即使长期使用90号汽油也不会有任何问题,而使用93号汽油,则可以更节能,动力性也更好,这种不挑食的特性很适合中国的国情。同时8A发动机在国产化中仍能保持一定的丰田品质,正是对产品质量的精益求精,让8A发动机在国内生产的这些年间几乎占据了经济型家用车发动机的半壁江山。

后来天津一汽丰田对8A发动机进行了改进,将技术老旧的分电器点火方式改成了电子点火,推出了升级版的8A+发动机。同时8A+发动机还配备了电子节气门,节气门的开度不再只由油门踏板的深度决定,而是通过采集一系列传感器的数据,直接由ECU来控制节气门的开度,这也降低了燃油消耗。通过这些改进,8A+发动机的最大功率提高了5kW,达到了68kW。扭矩也由原先的110N·m增加到了114N·m。

技术和品牌使用费让天津一汽开始自主研制发动机

当天津一汽将有着丰田技术和品质的发动机搭载在夏利车型上时,丰田绝不会只做一个默默“奉献的人”,天津一汽的代价就是其每一辆装配8A发动机的汽车都必须向丰田缴纳技术和品牌使用费,这就导致了整车的成本相对较高。同样是夏利车型,搭载1.3L排量8A发动机的车型要比1.0排量的车型贵出1万多元。为此,天津一汽也开始着手研发有自主知识产权的发动机。

天津一汽在8A发动机的基础上通过扩大缸径的方式研制出了1.4L发动机,并于2005年开始装配在夏利车型上。不过对于发动机的设计和研发绝不只是“扩大”或者“缩小”这么简单。这款1.4L发动机在排量上略有增加,但是发动机的参数却没有什么变化。虽然省下了技术和品牌使用费,但是简单的扩大缸径的方法却破坏了发动机原有的平衡,这台1.4L发动机无论是在噪音、油耗还是机械性能上都不如8A发动机。

  

与此同时,由于一汽丰田不再将8A发动机卖给非合作企业,所以国内其它汽车企业痛下决心决定自己研发。最早则是吉利汽车开发完成他们的仿8A发动机,一下子占据了市场的主动。随后长城汽车

和力帆汽车也都在丰田8A发动机的基础上,完成了自己发动机的基础研发。

吉利的第一台1.3升发动机MR479Q就是源自丰田的8A,整个过程耗时3年。吉利的这款发动机将8A的分电器点火改为了电子点火,从根本上解决了8A发动机老旧的技术问题。由于能够通过发动机运转情况更加精准的控制点火时间,所以很大程度上避免了发动机的爆震。在当时国内技术和装备比较落后的生产条件下,MR479Q的各项指标完全达到了原装8A的性能,工况图也几乎与丰田8A一模一样。吉利则将这款发动机搭载在自己的豪情、美日、自由舰、美人豹、华普等旗下众多的经济型轿车上。

力帆自主研制的发动机479Q1也借用了吉利的现成经验,但在具体调校上略所不同。479Q1具有65kW的最大功率,比丰田8A和吉利的MR479Q增加了2kW,最大扭矩也增加了5N·m,而且最大扭矩的转速由5200rpm降低到3500rpm,这种调教也更适合城市中的日常行驶。除此之外,长城精灵、新雅途等多款自主车型也装配了仿8A的发动机,而且这些发动机在结构和参数上也都与丰田8A发动机基本一样。

仿8A发动机在动力匹配和调教上的劣势导致最终的表现与原装8A大相径庭

众多自主汽车品牌通过仿制和二次开发的形式,研制出第一批具有自主知识产权的发动机。虽然从发动机参数上看与丰田8A发动机并无差距,但是在真正的驾驶感受上,二者却不可同日而语。这其中关键的一点就是发动机与传动系统之间所存在的匹配和调教问题。目前,很多动力数据更大的车型,其表现往往比数据小的车型还差,这种状况比比皆是也正源于此。

原装的8A发动机经过了丰田的工程师反复的试验以及精心的调教,再加上多年积累的经验而完成的。不仅如此,每个转速区间对应的传动系统齿比,乃至与车型整体的匹配也都非常重要。如果任何一个环节出现问题,动力表现就会大打折扣。

同时,威志、威姿这些车型,其原型车就是丰田车,丰田8A发动机本身就是为这种小车研制的,在车型开发之初,就已经考虑到发动机动力的匹配问题,所以综合动力表现自然出色。仿8A的车型,其发动机只是结构上做到与8A发动机类似,但具体的调校却无法做到与原装8A一致,这里涉及到配气机构的调校、点火正时以及喷油控制等多方面,以当时国内自主厂商的技术实力,还很难调校得完美。所以最终的动力表现与原装8A大相径庭,自然也就不奇怪了。

总结:

丰田8A发动机能够成为经典,有着其特殊的历史背景,在中国汽车市场刚刚起步的年代里,它凭借着皮实、耐用、省油等特点赢得了众多消费者的信赖。同时以它作为标杆,一些民族汽车品牌也开启了一条仿制加二次开发的新道路。虽然它没有突出的技术亮点,但是在一定程度上却十分符合中国的国情,即使现在看来,留在人们记忆中的8A发动机依旧是如此的美妙。

你们对这个如何看,下面留言大家一起评

一篇文章看懂VVT技术

车云按:VVT一直以来都是主机厂宣传发动机技术水平的重要零部件。日系在当年更是凭借这一技术,独领市场风骚多年。那么,大家经常能够听到的VVT技术,其原理到底如何,各家主机厂背后的VVT技术之优劣又如何区分,目前和未来的发展将会怎样?本文作者为就职于VVT零部件企业的高级研发工程师。

可变气门技术可以带来非常具有吸引力的发动机性能改善效果,因此自从发动机开发之初,工程师们就梦寐以求地渴望实现发动机气门的可变控制。可变气门技术发展至今主要有两大分支:

其一:VVT(Variable Valve Timing)可变气门正时技术,以丰田的VVT-i以及BMW公司的Vanos为代表;

其二:VVL(Variable Valve lift)可变气门升程技术,以本田的VTEC,Mitsubishi公司的MIVEC以及Porsche公司的Vario-Cam为代表。

本文将重点讲述的VVT可变气门正时技术,就是在特定的发动机工况下,通过控制进气门开启角度提前和延迟来调节进排气量和时刻和改变气门重叠角的大小,来实现增大进气充量和效率,更好的组织进气涡流,调节气缸爆发压力与残余废气量,来获得发动机功率,扭矩,排放,燃油经济性,舒适性等综合性能的改善,从而解决传统固定配气相位发动机的各项性能指标之间相互制约的技术矛盾。

1960年起,汽车工程师们开始致力于这项技术的研究。1982年,AlfaRomeo的spider2.0是最早采用VVT技术的量产车型。1993年,丰田公司开始将该技术在行业内大面积推广。

VVT系统可分为分段式调节和连续调节 ,而连续调节式VVT又可分为如下四类:

(1)单进气VVT,简称IPS

(2)单排气VVT, 简称EPS

(3)进、排气独立调节VVT,简称DIPS

(4)进、排气等相位调节VVT, 简称DEPS

目前,市面上不同汽车厂商命名的如VVT,VCT,VVT-i, CVVT, DVVT,VCP,CVCP等,其实都是上述技术中的一种,名字不同而已。

上述四种VVT系统的控制效果如下图:

VVT控制效果

VVT系统工作原理及结构

文中以目前中国汽车市场上量产车型大部分采用的液压驱动式VVT系统 为例:

VVT系统原理图

上述图中VVT系统主要由cam phaser(相位器)和oil control valve(机油控制阀,简称OCV)组成。cam phaser为该系统的执行器,而OCV为该系统的控制器。

发动机管理系统EMS(通常也叫作发动机ECU)根据节气门开度传感器,发动机水温传感器,转速传感器,空气流量计等传来的信号,查找MAP图,解算出发动机各工况下所需气门正时角,即目标位置;同时,发动机管理系统EMS根据曲轴位置传感器和凸轮位置传感器传来的反馈信号计算得出的凸轮轴的实际位置。EMS将目标位置和实际位置进行比较,并根据EMS的控制策略,向 OCV发出作动信号,改变控制阀中阀芯的位置,从而改变油路中机油流向和流量大小,把提前、滞后、保持不变等信号以油压方式反馈至VVT相位器空腔内,来实现相位器内部定子和外部转子之间的相对转动 ,来调节凸轮轴的正时角度,从而达到调整进气(排气)的量,和气门开闭时间。

VVT系统为闭环控制,目前较为常见的是三点控制法和PID控制法 。电磁阀的控制算法是相位控制的关键。整个系统结构分为三部分:

1、VVT油路系统

发动机机油油路

VVT系统油路

VVT系统的的所有工作均需通过机油完成,为保证VVT及时、准确的工作,必须保证油压在工作范围内,为此,一般VVT发动机均有单独的VVT油路,如图4所示。机油从油底壳被机油泵输送到凸轮轴,然后经过OCV机油控制阀,然后由控制阀控制进入相位器内部空腔中的机油量和机油流入/流出方向。OCV按照ECU的指令,通过Spool Valve(阀芯)的轴向位置来调节机油的流向,使叶片相对壳体转动,从而实现对配气相位的调节及控制如图5所示。

2、cam phaser相位器结构

相位器通常分为四种:链传动叶片式转子,链传动星型转子,带传动叶片式转子,带传动星型转子。下面以链传动星型转子为例。

相位器结构示意图

相位器左右油腔示意图

链轮,定子和罩板共同组成液压空腔,并被带有油封的星型转子分割为两个油腔,如图7所示。油腔分别于凸轮轴和OCV进出油孔对应相连。

其中转子与凸轮轴通过中央螺栓固定在一起,转子与凸轮轴的转动永远是同步的;而定子与链轮或带轮通过定子螺栓固定在一起,链轮或带轮以及定子与曲轴的转动是同步的。转子相对于定子有相对转动时,也就意味着凸轮轴就相对于曲轴有正时提前或滞后

3、OCV机油控制阀结构

OCV结构示意图

VVT系统的OCV阀为比例阀,意即阀芯的移动位置与发动机ECU向OCV线圈提供的PWM占空比大小是成正比的。占空比逐渐加大时,线圈电磁力也逐渐加大,铁芯总成在螺线管中移动,并克服弹簧力推动阀芯前移,当占空比信号逐渐减小时,电磁力也逐渐减小,阀芯在弹簧力的作用下逐渐回位。阀芯在移动过程中,与阀套配合实现油路的切换,从而控制机油进出OCV阀的方向和流量,进而控制流入/流出相位器油腔的机油流量。

VVT系统工作过程

为了更好的说明VVT系统的工作过程,下面以进气VVT为例,分别概述其三个最基本的工作过程:

1、基准位置:输入OCV的PWM信号占空比通常为0%,阀芯没有移动。相位器右侧油腔油压大于左侧油腔油压,叶片左侧紧靠在定子台肩上,转子与定子之间没有发生相对转动,及凸轮轴相对于曲轴正时没有调节。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。

2、工作位置:输入OCV的PWM信号占空比逐渐加大,阀芯移动到最远的位置,相位器中左侧油腔压力逐渐加大,解锁后,当左侧油腔中压力大于右侧油腔压力,并克服凸轮轴摩擦转矩以及相位器内部摩擦转矩等之后,转子相对定子有顺时针转动,凸轮轴向正时提前方向调节,即进气门将提前打开和关闭。

3、稳定位置,也叫控制位置:即转子相对定子顺时针转动一定角度后,输入OCV的PWM信号占空比大约在50%左右,相位器左右两侧油腔同时供油,转子和定子保持在该相对位置。通常VVT介入调节后,大部分时间工作在某一角度的动态稳定位置。

VVT系统工作过程图

VVT系统其最终的目的是实现对凸轮轴正时的实时调节和控制,和其他控制系统一样,其最关键的技术特性也是如下三点:

(1)响应速度 :即VVT系统的调节速度,单位时间内VVT系统能调节凸轮轴转过的角度。其中,相位器本身的结构参数对该指标影响最大,可以引入扭矩压力比参数来衡量,该参数仅与相位器结构有关。另外,OCV在油道中的安装位置也对VVT系统的响应速度有较大影响。

(2)控制精度 :即VVT系统实际的相位角与ECU设定的目标角之间的符合程度。在VVT系统功能试验中,通常用跟随性曲线来表征。

(3)控制稳定性 :即VVT系统在外界条件发生改变时(如发动机机油油压,温度等条件发生变化)对该系统产生干扰,闭环控制系统是否能稳定的工作,一般以某一控制位置时的调节角度波动量来衡量。

总之,上述三项指标与相位器,OCV本身的结构及性能,系统安装方式,以及控制算法紧密相连。

目前的VVT系统制造商

随着节能减排要求日益加严,VVT技术也由以前作为发动机特有技术趋近于发动机的标配。随着中国汽车市场爆发式增长,VVT技术的市场前景也异常乐观。然而,这一巨大的市场蛋糕如今也不能由某几家VVT制造商独占,竞争者也越来越多,市场竞争也日趋白热化。下面针对目前一些主要VVT供应商进行简单介绍。

美系:供应商主要有Borgwarner,Delphi。

Borgwarner依靠其深厚的链传动技术主导着VVT链轮齿形的行业规范,加之进入行业较早,一直在行业内占据较大市场份额,产品种类丰富,粉末冶金,铝压铸件,精冲件都有涉及。在上海设有研发中心

Delphi则依靠其强大的发动机管理系统开发能力在VVT业界的影响力也不容小觑,提供的标定技术支持成为他们津津乐道的项目攻关的有力武器。这两家供应商都具备独立研发生产相位器和OCV的能力。

德系:供应商主要有Schaeffler INA,Hilite。

Schaeffler INA一直以其高精度制造工艺和质量稳定而著称,几乎与中国境内所有的汽车主机厂都有合作项目,并且其产品已量产多年。而且在欧洲,目前也主要与与BMW,Porsche,Ferrari等高端车型配套。在中国上海建有研发中心,实现VVT本土研发和提供技术支持,生产基地位于江苏太仓。其相位器主要工艺为粉末冶金和精冲。具有独立研发生产相位器和OCV的能力。目前零部件处于部分国产化阶段。尚无批量生产铝制VVT系统,安全系数高,但缺点是零件较重,成本较高。

而Hilite则是Schaeffler INA强有力的竞争对手。同样具有独立研发生产相位器和OCV的能力。总部位于德国,在美国和中国设有研发中心,VVT生产基地位于江苏常熟。它于2014年被中航工业收购100%股权,最近开始实施零件国产化计划。其主要客户为上海通用,大众和吉利。

日系: 供应商主要有Denso,Hitachi,Aisin,Mikuni。

日系供应商依然延续业界传统,在日系车企占据较大市场份额,同时也进军欧美和中国本土车系市场。粉末冶金和铝压铸也都有涉及。都有独立研发生产相位器和OCV的能力。另外Toyota和Honda能自行研发和生产VVT系统。

Denso主要客户为丰田,现代,起亚和标志雪铁龙,目前也正在和大众开展新的业务。其零部件已经实现完全国产。因规模化使用铝制VVT系统,成本低廉。

Hitachi与本田,尼桑保持紧密合作,并有意于将新技术导入到本土主机厂。其零部件目前实现部分国产化。也因规模化使用铝制VVT系统,成本低廉。

中国本土:

浙江泰州Deerfu,四川绵阳富临精工是国内较早进入VVT行业的本土供应商,目前除了给长城,吉利,上汽供货以外,也为GM中国市场供货,都有独立研发生产相位器和OCV的能力。

另外,还有四川宜宾天工,浙江台州大行,广东佛山天佑,安徽芜湖杰锋动力都是相对较新的VVT本土供应商,有相位器生产能力,OCV处于研发初期,基本外购。

据2008年统计数据得知,Toyota,Hitachi,Denso,Honda,Schaeffler这5家主要的VVT系统供应商占据中国国内约76%的市场份额,而到2014年,能生产VVT的公司至少达到80家以上,主要得益于国内供应商的异军突起。据预测,未来五年内,绵阳富临精工将会出现强势增长,其销量将引领本土VVT系统制造商。

未来发展方向

VVT系统产品演化与升级主要经历了如下几代产品:

从初期的液压式螺旋花键相位器到目前中国国内大规模使用的液压叶片式和星型转子相位器,都采用插入式OCV,OCV一般装在发动机凸轮轴罩盖或发动机气缸盖上,距离相位器较远,因而VVT系统响应速度一般。国外欧美汽车市场目前也有相应车型,但是该技术应用份额逐渐降低。

目前国外欧美,日本正开始大规模使用中置式液压VVT系统 ,相对于传统VVT系统响应速度更高。因为中置式OCV安装在相位器的转子内部,OCV距离相位器内部油腔近,工作过程中油道中油压损失小。而中国国内汽车市场也正在掀起中置式VVT系统的热潮 ,只不过大部分项目尚处于研发阶段。中置式VVT供应商主要集中于国外几家,本土供应商尚处于刚刚起步阶段,无研发中置式电磁铁和电磁阀能力。

作为技术储备的电子VVT系统(也称EVCP)也逐渐登上汽车市场的历史舞台 。目前国外供应商已经开始磨肩擦掌,而中国国内供应商尚未涉足该领域。因传统液压式VVT系统需要在建立一定的解锁油压后才能介入工作对发动机气门正时进行调节,意味着都多数情况下发动机怠速时VVT不能工作;而且传统液压式VVT系统调节角度有限,通常最大调节角度在35度凸轮轴转角。然而,电子VVT系统依靠直流电机通过齿轮箱带动凸轮轴转动,不依赖与发动机机油油压,只要供电便可立即参与调节,而且360度可调。电子VVT系统的安装要求与中置式VVT系统相似度极高,为将来发动机的技术升级换代做好了铺垫。

预计不久的将来,电子VVT系统成本逐渐下降到消费者愿意为其买单之时,便离规模化生产就不远了。

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