浅谈本田IVTEC.docx
- 文档编号:11541252
- 上传时间:2023-06-01
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:24.34KB
浅谈本田IVTEC.docx
《浅谈本田IVTEC.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《浅谈本田IVTEC.docx(11页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
浅谈本田IVTEC
浅谈本田i-VTEC发动机技术
一般的发动机在制造出来后,配气相位和气门升程就固定不变了,无法适应不同转速下发动机对进排气的需求。
因此,传统的发动机设计人员在考虑凸轮轴型线时都采纳折中方案,既要照顾高速也要考虑低速。
可是这种综合考虑的设计方案在某种程度上限制了发动机的性能,已远远不能知足此刻车用发动机的要求。
因此,人们希望能够有如此一种发动机,其凸轮型线能够适应任何转速,不论在高速仍是低速都能取得最正确的配气相位。
于是,可变配气相位操纵机构应运而生。
在可变配气相位操纵机构中比较有代表性的即是本田公司的i-VTEC系统。
一 、VTEC系统介绍
本田汽车公司在1989年推出了自行研制的“可变气门配气相位和气门升程电子操纵系统”,英文全称“VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem”,缩写确实是“VTEC”,是世界上第一个能同时操纵气门开闭时刻及升程等两种不同情形的气门操纵系统。
与一般发动机相较,VIEC发动机一样是每缸4气门(2进2排)、凸轮轴和摇臂等,不同的是凸轮与摇臂的数量及操纵方式"
一样汽车发动机每缸气门组只由一组凸轮驱动,而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮,并可通过电子操纵系统的自动操纵,进行自动转换。
采纳VTEC系统,保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求,使发动机不管在何速度运转都达到动力性、经济性与低排放的统一和极佳状态。
下面将给大伙儿详细介绍一下本田的VTEC发动机技术
发动机的性能往往是各方面性能的集中表现。
好的发动机的设计应该是在低速时能够发出强劲的扭矩,在高速时能够发出壮大的功率。
发动机某些部件的设计将会阻碍发动机工作的状况,比如紧缩比、气门的数量、进气歧管调整机构和排气管的体积和长度等,可是这些都没有凸轮轴的设计对发动机性能的阻碍大。
`
凸轮轴,在它上面有许多蛋状圆形突出的部份,它的作用确实是在适当的时候开启和关闭发动机气缸的阀门。
凸轮轴看起来并非是一个很专门的东西,可是它却能够称的上是发动机的心脏,对凸轮轴的外廓形状和其初始转角的位置哪怕是微小的改变,都会使发动机的运转将会显现完全不同的另一种状况。
在决定凸轮轴的设计之前,工程师必需明白什么样的车采纳什么样的发动机。
很显然,为牵引机车设计的发动机需要在低速时能够发出大的扭矩,为运动型跑车设计的发动机需要在高速时有更大的功率输出。
变速比、传动装置和车重都是咱们在选择一个凸轮轴所必需考虑的因素。
不正确的利用凸轮轴,不仅会使汽车性能变差,加速无力,行动迟缓,而且还很耗油,任何人驾驶这种车都将是一件痛楚的情形,正确的设计和利用凸轮轴,驾驶对咱们来讲就会是一件愉快的情形了。
很难想象,一根看似结构简单的凸轮轴就能够够在低速时让发动机发出大扭矩,在高速时能够让发动机发出高的功率。
也有些厂家利用可变凸轮按机会构来使发动机达到这种性能。
为了在低转速使时能够取得较大的转矩,现在的凸轮转角相关于机轴会有一个相对提早的角度,如此气门就会比正常情形下提早一段时刻关闭,增大气缸的压力,从而达到增加转矩的目的。
而在高速时,凸轮轴就会相关于机轴有一个时刻延迟,气门比正常情形延迟一段时刻关闭,能够增加发动机的效率,从而达到增加功率的目的。
可变凸轮正机会构能够解决那个问题,可是本田已经跨越了这一步,并找到了一个更好的方法。
本田对这种高性能发动机的解决方式确实是采纳了一种叫做VTEC的技术。
VTEC发动机是每缸4气门(2进2排)、凸轮轴和摇臂等,不同的是凸轮与摇臂的数量及操纵方式。
是世界上第一个能同时操纵气门开闭时刻及升程等两种不同情形的气门操纵系统。
通过运算机操纵的气门正时和气门升程系统,能够大大提多发动机的燃烧效率和性能。
本田公司在它的几乎所有的车型当中都利用了VTEC技术,从高性能跑车S2000到混和动力汽车INSIGHT,都采纳了VTEC技术。
在国内生产的98款雅阁轿车中的、、三款发动机也均采纳了VTEC技术,与同排量的发动机相较,性能都有所提高。
VTEC的设计就仿佛采纳了两根不同的凸轮轴似的,一根用于低转速,一根用于高转速,可是VTEC发动机的不同的地方就在于将如此两种不同的凸轮轴设计在了一根凸轮轴上。
本田发动机进气凸轮轴中,除原有操纵两个气门的一对凸轮(主凸轮和次凸轮)和一对摇臂(主摇臂和次摇臂)外,还增加了一个较高的中间凸轮和相应的摇臂(中间摇臂),三根摇臂内部装有由液压操纵移动的小活塞。
发动机低速时,小活塞在原位置上,三根摇臂分离,主凸轮和次凸轮别离推动主摇臂和次摇臂,操纵两个进气门的开闭,气门升量较少,情形仿佛一般的发动机。
尽管中间凸轮也推动中间摇臂,但由于摇臂之间已分离,其它两根摇臂不受它的操纵,因此可不能阻碍气门的开闭状态。
发动机达到某一个设定的高转速时,电脑即会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根摇臂锁成一体,一路由中间凸轮驱动,由于中间凸轮比其它凸轮都高,升程大,因此进气门开启时刻延长,升程也增大了。
当发动机转速降低到某一个设定的低转速时,摇臂内的液压也随之降低,活塞在回位弹簧作用下退回原位,三根摇臂分开。
整个VTEC系统由发动机电子操纵单元(ECU)操纵,ECU接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处置,输出相应的操纵信号,通过电磁阀调剂摇臂活塞液压系统,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮操纵,阻碍进气门的开度和时刻。
本田的VTEC发动机技术已经推出了十几年了,事实也证明这种设计是靠得住的。
它能够提多发动机在各类转速下的性能,不管是低速下的燃油经济性和运转平顺性仍是高速下的加速性。
能够说,在电子操纵阀门机构代替传统的凸轮机构之前,本田的VTEC技术在那时能够说是一种专门好的方式。
内燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能,其大体原理是可燃混合气在汽缸内燃烧,产生的高压推动活塞旋转曲轴,输出扭力。
扭力与转速结合,确实是发动机的功率。
在发动机的工作进程中,大约只有30%的原始能量做了有效功,因此,最大限度地提多发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。
依照物理学定律,要产生更强的动力,发动机就要消耗更多的燃料。
显而易见,增加燃油燃烧的方式之一是加大发动机尺寸,因为大排量的汽缸相较小型发动性能燃烧更多的燃油;另一种方式是把可燃混合气进行预紧缩,如此在固有的发动机内也能填入更多的燃料。
与上述方式不同,本田在发动机技术上采纳了另一条道路:
即保留发动机尺寸不变,加速燃油的燃烧速度。
或许用下面的例子更能说明问题:
用杯子把爆米花从甲地输送到乙地,你能够加大杯子的尺寸,也能够压紧杯中之物以加大每次的输送量,或也能够简单地加速输送的速度,最终的结果是一样的。
随着发动机转速的增加,其“吐呐”的混合气量相应增加,进排气门的开合需要更周密和更宽敞,不然的话,进气阻力将使发动机得不到足够的燃料。
若是只考虑高转速问题,本田没必要进展VTEC技术,因为常常在高转速运行的赛车发动机并非需要类似VTEC的装置。
但一般汽车就不同了,他们在街道上行驶时发动机常常处于中、低转速,现在气门若是仍是大开度的话,将造成发动机工作粗鲁和燃油消耗高等问题。
对此,本田的解决方案确实是VTEC,它使发动机气门在高速时开度大,低速时适当降低,兼顾了低速平顺性和高速动力性。
发动机的扭矩与每次循环所烧的可燃混合气量直接相关,这意味着排量的增加通常会致使扭矩的增加。
关于增压发动机来讲,由于进气压力升高,实际排量要高于标称排量。
不同于增大排量和采纳增压的做法,本田VTEC系统利用优化发动机高转速时的进排气系统来达到提升功率的目的,因此,相关于上述提高功率的其他两种方式,VTEC发动机的排量最小,因此扭矩输出自然会比同功率的非VTEC发动机小。
但这并非意味着VTEC发动机的功率“有水分”,事实上,本田用真实靠得住的功率/重量比来评估车辆的加速性能。
一样的误解是因为人们对功率,扭矩和加速性的辨证关系缺乏大体的了解,只看扭矩来确信车辆的加速性是没有什么意义的。
因为扭矩在变成推力之前要通过变速器和主减速器放大,但最大功率是一成不变的,也确实是说在一样的车上,功率更大的发动机将能提供更大的推力。
固然,扭矩曲线的形状仍是很成心义的,起步加速时,理想的情形是车轮有片刻的打滑,然后再牢牢地抓住地面,而扭矩曲线的峰值显现较早并维持平稳能知足上述要求,这也是大排量的美式汽车在这方面有突出表现的缘故反之,VTEC发动机有超级滑腻的扭矩上升曲线,起步时轮胎鸣叫不太容易实现,同时如此的扭矩线要求加速换挡进程中良好地操纵油离配合,才能保证驱动力的最正确释放,因此,相关于大排量发动机,VTEC发动机的冲刺能力相对弱一些。
采纳VTEC系统可使发动机降低油耗,提高功率输出。
当发动机低速运转时,由于主进气门和辅助进气门的开度不同,使燃烧室内产生涡流,从而提高燃烧效率,降低发动机油耗。
发动机高速运转时,由于主、辅进气门的开度增大,使发动机的输出功率随之增大。
1.低速状态
主摇臂和次摇臂并未与中摇臂相连,但别离由两个凸轮在不同的时刻与高度下驱动。
次凸轮上升度很小,因此进气门只稍打开。
尽管中摇臂正随着凸轮轴上的中央凸轮运动,但它在低速状态下关于气门开启无任何作用。
2.高速状态
高速时正时活塞由于油压作用而移动,因此,主、次、中3个摇臂就被两个同步活塞贯穿,3个摇臂就犹如一个元件一样一路移动。
在此状况下,所有的摇臂均由一个凸轮驱动,使气门开启和关闭,并改变气门正时使之适应发动机高速工况。
3.操纵系统
此机构的操纵系统随时监督发动机的运转工况,如负荷量、每分钟转速、车速等。
这些信息会被传送到发动机操纵中心(ECM),由它决定何时应改变气门升程正时。
气门正时的改变条件为:
发动机转速:
2300-3200r/min(依进气歧管压力而定);
车速:
10km/h或更快;
发动机冷却水温度:
10℃或更高。
VTEC系统关于配气相位的改变仍然是时期性的,也确实是说其改变配气相位只是在某一转速下的跳跃,而不是在一段转速范围内持续可变。
为了改善VTEC系统的性能,本田不断进行创新,推出了i-VTEC系统。
二、i-VTEC系统介绍
简单地说,i-VTEC系统是在现有系统的基础上,添加一个称为“可变正时操纵”VTC(Variabletimingcontrol),即一组进气门凸轮轴正时可变操纵机构,通过ECU操纵程序,操纵进气门的开启关闭。
它的原理是当发动机低转速时令每缸其中一只进气门关闭,让燃烧室内形成一道稀薄的混合气涡流,结集在火花塞周围点燃作功。
发动机高转速时那么在原有基础上提高进气门的开度及时刻,以获取最大的充气量。
VTC令气门重叠时刻加倍精准,达到最正确的进、排气门重叠时刻,并将发动机功率提高20%。
典型的VTC系统由VTC作动器、VTC油压操纵阀、各类传感器和ECU组成。
VTC作动器、VTC油压操纵阀可依照ECU的信号产生动作,使进气凸轮轴的相位持续转变。
VTC令气门重叠时刻加倍精准,保证进、排气门最正确重叠时刻,可将发动机功率提高20%。
VTC机构的导入,使得气门的配气相位能够“智能化地”适应发动机负荷的改变。
VTC在发动机运转进程中配合VTEC系统的作用要紧运用在三个方面。
一、最正确怠速/稀薄燃烧区域:
在此区域内,VTC系统停止作用,现在气门重叠角最小,由于VTEC的作用,产生壮大的涡流,从而使发动机怠速工作稳固。
二、最正确油耗、排气操纵区域
在此区域内,VTEC发挥作用,产生壮大的涡流,从而使可燃混合气混合加倍均匀,同时VTC的作用使气门重叠角加大,将部份废气从头吸入气缸,起到了EGR的作用,以此达到最正确油耗和排气操纵。
3、最正确扭矩操纵区域
在此区域内,通过VTC的操纵,以最适当的气门重叠角,同时配合VTEC系统的作用,使得发动机的输出扭矩最大限度地提高。
另外,i-VTEC发动机采纳进气歧管在前,排气歧管在后的布置。
排气歧管缩短了长度,也确实是缩短了与三元催化器之间的距离,使三元催化器更快进入适当的工作温度,能有效操纵废气排放。
由于发动机启动后i-VTEC系统就进入状态,不论低转速或高转速VTC都在工作,也就排除原先VTEC系统存在的缺点。
综上所述,由于i-VTEC系统中VTC机构的导入,使得发动机的配气相位能够柔性地与发动机的负荷相匹配,在发动机的任何工况下,都能找到最正确的配气相位,以最正确的气门重叠角,实现中、低速时低油耗、低排放,高速时高功率、大扭矩,这就象依照人类大脑的要求那样进行操纵,因此被形象地称之为“智能化”VTEC。
03款雅阁搭载的是本田公司全面面向二十一世纪而开发的i系列中的i-VTEC发动机,其目的是为了更好的提多发动机燃油效率、降低排放,同时又保证有足够的动力输出以知足驾驶乐趣的需要。
i-VTEC技术作为本田公司VTEC技术的升级技术,其不仅完全保留了VTEC技术的优势,而且加入了现今世界流行的智能化操纵理念,在提高燃油效率,降低有害物排放方面可谓国际水平,这在环境日趋恶化、能源日趋枯竭的今天有着特殊的意义。
三、新一代i-VTEC发动机
i—VTEC,冲击市场的利器
东风本田推出的带i-VTEC系统可变进气歧管、线传油门和电子骨气门等科技的全新发动机,让咱们一路来看一下吧。
一、新一代发动机的强化和轻量化
相较于上一代的D17A,这次的i-VTEC在发动机的强化和轻量化上做了很多文章。
在对发动机进行强化方面,本田采纳了一系列的技术也达到预期目的,这其中包括:
对汽缸壁进行周密搪缸研磨(plateauhoning);在活塞裙上采纳了Molybdenumdisulfideshot技术(也确实是镀上二硫化钼来减少摩擦阻力);在活塞油环上采纳了Ionplatingonpistonring技术,也确实是用离子电镀的方法来减少摩擦阻力。
如此,三管齐下的方式下,成功地减少了活塞及汽缸间的摩擦力达10%之多,提高了运转精度,油耗操纵水平也较前代提升6%。
同时,由于运用了pistonoiljets技术,也确实是利用油嘴从下往活塞底部喷射机油来润滑,有效地冷却活塞以幸免气缸爆震。
另外,较低的支架保证了更高的发动机框架刚度,铝制高强度曲轴、连杆、窄尺寸静音凸轮轴链、和其它创新一起时发动机变得更轻更紧凑。
另外,在轻量化方面,由于采纳了大量塑料制品,从而使得这颗引擎得以更轻量化。
这其中包括像摇臂盖,进气歧管,正时链条导片等皆采纳了强化塑料。
同时,油底壳也改用铝合金打造。
整体较上一代D17A轻5kg,长度少了13mm。
只是,单从动力表现来看,103kW/6300rpm,174Nm/4300rpm,以一颗升的发动机来讲,如此的最大功率输出和最大扭矩输出,其实也只能算是达到了“应有”的水平,因此,在油耗和环保方面力争做得更好,这显然更是本田的追求。
二、i-VTEC技术的重点
前面已经介绍,VTEC(VariableValveTimingandLiftElectronicControlSystem,可变汽门正时及升程电子操纵系统)一直是本田引以为傲的发动机技术,也是目前最成功的可变气门机构代表之一。
VTEC能够改变气门开关的扬程和开关时刻的长短,关于发动机提高性能和取得更佳的油耗表现都有专门大的帮忙。
只是,咱们以前所熟知的i-VTEC一样采纳的都是DOHCVTECVTC的作动式,这其中,被称为“正时i”的智能操纵就在于VTC(VariableTimingControl)系统,它能够不中断持续地操纵凸轮轴差调剂汽门开启的正时,再通过VTEC系统切换摇臂油压改变凸轮的相位角,造成高低转速汽门扬程的改变,以达到精准操纵汽门正时与扬程的作用。
可是,在咱们今天所谈到的这款全新i-VTEC发动机却采纳的是SOHC设计,只有一根凸轮轴,进排气凸轮若是全数安居在上面,提早或延后是进排气一路,这显然对性能或油耗没有什么帮忙,那么,它的那个“i”又体此刻何处呢?
这次那个“i”的关键的地方就在于更好地解决“PumpingLosses”。
先来讲明什么是“PumpingLosses”吧。
在以往的引擎设计中,当引擎处于低负荷状态时,骨气门通常处于半关闭的状态以操纵油汽进入引擎,可是骨气门半关闭时,由于泵气的损失,会产生负压效应,这时,就要用更多的力气才能把活塞往下拉,从而致使引擎整体效率降低,油耗增加。
那个阻碍确实是所谓的“PumpingLosses”。
当骨气门开度越小,阻力越大,“PumpingLosses”也就越多。
那么,这次的i-VTEC是如何减少“PumpingLosses”的呢?
很显然,让引擎即便在油门半开,低负荷运转时也将骨气门尽可能全开,也确实是说使油门和骨气门不同步,这也确实是用到了VTEC在省油模式(也确实是所谓油门半开骨气门全开)的设计。
在切换成省油模式的凸轮组时,由于那个省油模式专用的凸轮组其进气门开启时刻和扬程都比另一组凸轮来的大,那么在让进气门延时关闭后,同步活塞上行一段再推回一些新鲜的混和汽回歧管,,以此来达到降低输出,节约油耗的成效。
不同于DOHCi-VTEC的VTC,SOHC的i-VTEC确实是要单独操纵一个进气门,并借助两段式的切换配合电子骨气门来让发动机在低转速低负荷时,减少“PumpingLosses”,从而进一步达到节油的目的。
三、达到欧IV标准的环保排放
环保也是这颗引擎的一大卖点。
看得出厂家在这方面下的功夫也是不小。
从图中咱们能够看出,在空滤总成上装置了一个空气流量测试仪(Airflowmeter),排气头段处装置了一个线形空气流量传感器(linearairflowsensor),另外,还有一个氧气传感器(O2sensor)和原有的MAP
sensor设计,如此的目的自然是为了是更全面地监控空燃比,以达到省油和环保的目的。
同时,排气头段出来直接是一个两层的催化净化系统,如此能够更直接地让催化系统达到工作温度并开始工作。
这颗引擎的排放已经达到了欧IV标准,而且要比曰本政府规定的2005年尾气排放标准降低了75%(Honda测试值)。
四、VVT—i与i—VTEC的比较下面简单谈谈VVT—i和i—VTEC,这两个在中国最红最火的可变进气技术。
VVT—i,吸引买主的宝贝
丰田引以为荣的VVT—i技术已经应用了10年,这10年中并无什么大的技术提升和改变。
VVT-i即英文VariableValveTimingwithintelligence的英文缩写,其中文翻译是“智能.可变配气正时系统”。
该系统的最大特点是可依照发动机的状态操纵进气凸轮轴,通过调整凸轮轴转角对配气机会进行优化,以取得最正确的配气正时,从而在所有速度范围内提高扭矩,并能改善燃油经济性,有效提高汽车的功率与性能,减少油耗和废气排放。
发动机都有“发动机操纵模块”(ECU),统管点火、燃油喷射、排放操纵、故障检测等。
丰田VVT—i发动机的ECU在各类行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、骨气门位置和冷却水温度的最正确气门正时,并操纵凸轮轴正时液压操纵阀,通过各个传感器的信号来感知实际气门正时,然后再执行反馈操纵,补偿系统误差,达到最正确气门正时的位置。
VVT—i偏重的是低转速时的特性,但事实上丰田的VVT—i在低于2000rpm时扭力并非丰厚,低转速高挡行车更有扭力不足的感觉。
这是因为VVT—i的运作并非能覆盖低转速的范围,只能靠挡位的配合。
而丰田的排挡太注重行驶的平顺,也就致使了整合车的行驶并无任何激情可言。
但起步加速时期的冲力不错,这也是特意调校用来知足城市驾驶的特点。
CIIVC装备的升i—VTEC发动机,其最大功率为103kW/6300rpm,最高扭矩输出为174Nm/4300rpm,这是本田应用第三代VTEC技术的首款发动机。
其最大特点在于依如实际利用状况,电脑自动调剂凸轮轴升程,当发动机在较大负荷下需要更高动力输出时,可在2000rpm即改变凸轮轴升程,取得更充沛的动力,而匀速驾驶时发动机遇在4000rpm时提高凸轮轴升程,为的是取得良好的燃油经济性与动力表现的平稳。
同时,通过ECU对骨气门闭合时刻和角度的操纵,有效减少了发动机在驾驶中收油时的泵气损失,因此使油耗也有所降低。
六、总结
能够看出:
1)、先有本田的VTEC;
(2)、然后才有丰田的VVT-i;
(3)、再然后本田的:
VTEC+丰田的VVT-i=本田的i-VTEC;
(4)、于是才有了丰田的:
VVT-i+VTEC=丰田的VVTL-i。
得出结论:
i-VTEC=VVTL-i>VVT-i。
因此i-VTEC的技术要高于VVT-i。
得出第七代雅阁在发动机技术上远远高于凯美瑞。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 浅谈 本田 IVTEC
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)