丰田VVTi发动机


近年生产的丰田轿车,大都装配了标注有“VVT-i”字样的发动机,经过商业宣传,很多人已经知道VVT-i这一新名词,但它的具体内容却鲜为人知。VVT是英文缩写,全称是“Variable Valve Timing”,中文意思是“可变气门正时”,由于采用电子控制单元(ECU)控制,因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴,又多了一个小尾巴“i”,就是英文“Intake”(进气)的代号。这些就是“VVT-i”的字面含义了。

VVT-i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置,它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化,从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性,降低尾气的排放。

VVT-i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值,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汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算,计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀,控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置,也就是改变液压流量,把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT-i控制器的不同油道上。

VVT-i系统视控制器的安装部位不同而分成两种,一种是安装在排气凸轮轴上的,称为叶片式VVT-i,丰田PREVIA(大霸王)安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的,称为螺旋槽式VVT-i,丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样,但作用是相同的。

叶片式VVT-i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成,来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上,导致VVT-i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴,连续改变进气正时。当油压施加在提前侧油腔转动壳体时,沿提前方向转动进气凸轮轴;当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时,沿滞后方向转动进气凸轮轴;当发动机停止时,凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。

螺旋槽式VVT-i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮,以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞,活塞表面有螺旋形花键,活塞沿轴向移动,会改变内、外齿轮的相位,从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧,迫使活塞右移,由于活塞上的螺旋形花键的作用,进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的石侧,迫使活塞左移,就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时,凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡,活塞停止移动。

现在,先进的发动机都有“发动机控制模块”(ECM),统管点火、燃油喷射、排放控制、故障检测等。丰田VVT-i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时,并控制凸轮轴正时液压控制阀,并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时,然后再执行反馈控制,补偿系统误差,达到最佳气门正时的位置,从而能有效地提高汽车的功率与性能,尽量减少耗油量和废气排放。(2001年6月9日)

本文主要参考资料由丰田汽车(中国)有限公司广州办事处提供

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