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可变气门正时相位器是如何工作的

可变气门正时(VVT)相位器装在凸轮轴端部,能在发动机运行时把凸轮轴扭转几度。用下面的按钮看进它内部: 由链条驱动的定子、固连凸轮轴的转子,以及一个把机油送进这一侧或那一侧的机油控制阀。

可变气门正时相位器 · 剖面 机油控制阀切换油路 → 转子相对定子偏转 → 凸轮轴相位提前或延迟 正时链轮 由正时链条驱动 定子壳 与链轮固连、随其转动 提前油腔 进油推动转子提前 延迟油腔 进油推动转子延迟 转子 用螺栓固连凸轮轴 叶片 把油腔分隔成两半 凸轮轴 相位随转子改变 提前油道 通往提前油腔 延迟油道 通往延迟油腔 机油泵供油 机油控制阀(OCV) 电磁阀滑动切换油路 有油压的一侧推动转子偏转:凸轮轴相位因此提前(低转速增扭)或延迟(高转速降排放) 相位器外壳(剖切) 切掉前盖露出内部
发生的顺序 链条带动定子 → OCV 送油 → 转子偏转 → 凸轮轴相位改变 → 气门正时改变
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详细说明

什么是可变气门正时相位器?

可变气门正时(VVT)相位器是装在凸轮轴端部、可用液压调节的轮毂。它的作用,是让发动机能改变气门相对曲轴的开闭时机——也就是正时,却不改变气门开启的时长。做好了这一点,发动机就能在低转速下输出更大扭矩、在高转速下呼吸更顺畅,排放也更低。

它靠两个可以相对小幅旋转的部分实现:外侧定子由正时链条带动,和普通链轮一样;定子内部有一个用螺栓固连在凸轮轴上的转子。向一侧或另一侧泵入机油,就能把转子在定子内推偏一点,于是凸轮轴相对链条提前或滞后。

为什么要看内部?

从外面看,相位器只是一个带油管的圆形金属轮毂。把它剖开,就变成一个清晰的机构:一圈密封油腔、把它们分隔开的叶片,以及一个决定哪些油腔进油的电磁阀。它是一个由机油驱动的旋转液压执行器。

贯穿始终的唯一思路,就是用油压先推一侧、再推另一侧来摆动转子。链轮、定子、叶片与油道这些其余部件,都是为了让机油留得住、并把推力导向正确方向而存在的。

部件及其作用

1. 正时链条带动链轮与定子

驱动凸轮轴的正时链条套在相位器的外侧链轮上。链轮用螺栓固连在定子壳上,因此整个外圈随链条速度一起转动,与配气机构其余部分连成一体。

2. 转子带动凸轮轴

定子内部是转子,它用螺栓牢牢固连在凸轮轴上。正常运转时转子与定子一起转,于是凸轮轴就像在固定正时的发动机里那样,始终跟着链条走。

3. 叶片封住油腔

转子上的叶片伸到定子处,把两者之间的环形间隙分隔成互相独立的密封油腔。每个油腔都有提前侧与延迟侧,正是这些密封油腔让油压能作用在转子上。

4. 机油控制阀选择一侧

发动机机油到达机油控制阀,其阀芯在发动机电脑指令下滑动。它的位置把油泵只接通提前油道、只接通延迟油道,或把转子保持在中位。

5. 油压推动转子偏转

机油经提前油道进入提前油腔,把转子相对定子推向前;经延迟油道进入延迟油腔则把它推回后。油腔的尺寸使转子只能在几度范围内移动——但凸轮轴转上几度,就是实实在在的气门正时改变。

6. 凸轮轴相位提前或延迟

因为转子用螺栓固连在凸轮轴上,转子摆动多少,凸轮轴就跟着摆动多少。它现在比链条略微提前或滞后,于是凸轮打开气门的时刻也就比原来更早或更晚。

7. 正时随工况而变

低转速工况可能需要提前正时以获得扭矩与稳定怠速;高转速工况可能需要延迟正时以获得功率、降低排放。电脑不断滑动阀芯,让正时达到发动机当下所需的位置。

可变气门正时相位器起什么作用?

它让发动机能改变气门相对曲轴的开闭时机。相位器装在凸轮轴端部,可在一定范围内把凸轮轴向前或向后扭转,在发动机运行时改变气门正时。

凸轮轴一边旋转,怎么还能被扭转?

相位器有两个部分:由正时链条驱动的外圈定子,以及用螺栓固连在凸轮轴上的内圈转子。两者之间的油压推动转子相对定子偏转,于是凸轮轴相对链条提前或延迟几度。

提前油腔与延迟油腔是做什么的?

转子上的叶片把定子内的环形空间分隔成多个密封油腔。向一侧的提前油腔充油就把转子推向前,向另一侧的延迟油腔充油则把它推回后。

机油控制阀做什么?

它是决定哪些油腔进油的电磁阀。发动机电脑让阀芯向一侧或另一侧滑动,把带压机油送往提前侧或延迟侧,这就是输出正时指令的方式。

为什么要把气门正时提前或延迟?

不同工况需要不同正时。低转速提前可改善扭矩与怠速,高转速延迟可改善功率并降低排放,因此相位器会随工况不断调整。

相位器会改变气门开启的时长吗?

不会。相位器只改变正时、不改变时长:气门开启的长度不变,只是开始与结束得更早或更晚。改变时长由另一套可变气门升程或持续期的机构完成。

常见误区

相位器改变气门开启的时长。 把「可变气门正时」理解成整个气门事件大小都在变。
它只改变正时。 开启长度不变,只是相对曲轴开始与结束得更早或更晚。
凸轮轴与正时链条是固定连接的。 普通发动机里链轮与凸轮轴确实一体转动,于是以为永远如此。
转子能在定子内偏转。 油压推动转子相对链条驱动的定子移动,把凸轮轴扭转几度。
相位器用电来转动凸轮轴。 既然有电磁阀参与,就以为是一个电机在扭转。
是机油压力在做功。 电磁阀只负责引导机油;真正摆动转子的力,来自作用在叶片上的液压。
免责声明:本图解为教学目的做了大幅简化,真实系统变量与复杂度远超此处。不可用于工程生产用途,也不构成金融、政治或专业建议。