自然吸氣發動機(NA 上技術 VVT CVVT DVVT VVT I 雙VVT I 各有什麼區別和特性?

時間 2021-06-01 09:39:14

1樓:Dongz

i-VCT是指可變進氣凸輪正時系統,可使用發動機在2000rpm至5000rpm的轉速區間輸出90%以上的扭矩,保證了發動機效能連續性。

VVT(Variable Valve Timing)是可變氣門正時系統。該系統通過配備的控制及執行系統,對發動機凸輪的相位進行調節,從而使得氣門開啟、關閉的時間隨發動機轉速的變化而變化,以提高充氣效率,增加發動機功率。

i-VETC:它與VTEC系統相比較是在VTEC系統上增加了VTC機構,i-VTEC=VTEC+VTC。具備了氣門相位公升程無級變化,動力輸出效率高,低速扭矩大等特點

2樓:

樓上已經把區別,優勢,劣勢都給講清楚了,這裡想詳細說一下發動機可變氣門正時技術的原理,純理論。

正如[1]這本書裡所說,氣門正時技術一直是一種妥協,或者是平衡,因為氣門開關時間的早晚都伴隨著優缺點,而且發動機是在一定很寬泛的轉速和負載範圍內工作的,怎樣使在發動機換氣過程中的扭矩和功率最大,是氣門正時技術所要做的。我們把換氣過程分為四個控制點:排氣門開啟,排氣門關閉,進氣門開啟,進氣門關閉,以此來進行所謂的氣門正時。

排氣門開啟:

排氣門開啟一般發生在活塞做功到達下止點前50到30度,也就是在膨脹過程結束之前。開啟時間的調節其實是在獲取膨脹做功(正)和產生較高的推氣做功(負)之間做平衡,所以我們要獲取更多的膨脹功,盡可能的減少排氣所需的功。

當排氣門開啟往"晚"的時間調節時(也就是排氣門開啟時間接近於下止點),此時氣缸內的氣體膨脹的時間越長,同時把這部分功作用給活塞,這樣發動機的熱效率就會公升高,油耗也會下降。長時間的膨脹過程也會減少HC有害氣體的排放,降低廢氣溫度。在發動機高轉速高負載時,排氣功(負)會在排氣過程剛開始時大幅增高,因此油耗此時又會公升高。

所以晚開排氣門在發動機部分負載時才有意義,在發動機全負載時影響很小。

當排氣門開啟往「早」的時間調節時,此時情況相反:膨脹功減少,發動機熱效率下降,此時油耗公升高,同時HC有害氣體排放增多,廢氣溫度公升高。但是所需要的拍氣功有所減少,這是因為此時氣缸內的壓力還保持的很高,廢氣比較迅速的被排出氣缸。

重要的是,在發動機部分載荷時,油耗也會公升高,另一方面,排氣門閥的熱負載在排氣門早開時會增大,因此會對閥門的材料有更高的要求。

排氣門關閉:

通常排氣門關閉都是在排氣過程中活塞到達此點後8到20度,也就是在氣門重疊相位結束的時候。排氣門關閉同進氣門開啟一樣,能對氣門重疊的持續時間進行調節。在低轉速和低負載時對排氣門關閉的調節會調整被廢氣處理系統處理的廢氣量。

在高轉速和高負載時會調整缸內剩餘氣體的量。在全負荷時,通過晚關排氣門可使缸內進行相對徹底的掃氣,掃氣率會增高。有些賽車發動機為了有更高的最大功率,會使用這種方法。

但同時,有很大一部分的新鮮空氣被吸入氣缸內,並沒有進行燃燒,直接又從排氣門排出,導致了油耗和HC有害氣體排放量都公升高。

在發動機部分負荷時,有很大部分的廢氣由於活塞的吸入效應,又重新被吸入剛體內(所謂的內部廢氣迴圈,interne EGR),進行二次燃燒並且做功,由此油耗和有害氣體排放也會大大減少。這是什麼原因呢?因為重新被吸回去的廢氣中含有大量的為被完全燃燒的HC,這是由於在靠近氣缸壁的地方燃燒並不能夠充分,而這部分經過不完全燃燒產生的廢氣又是最後被排除氣缸的。

這部分廢氣經過二次燃燒就會使油耗降低,同時HC的排放也會減少。同時,由於廢氣回到氣缸內,使得缸內氧含量減少(lambda增大),這樣就會降低燃燒溫度,由此NOx有害氣體的排放也會減少。進一步來說,由於新吸入的氣體和吸回來的熱廢氣重新混合,對氣體混合形成有很大的好處,更利於充分燃燒。

排氣門晚關同時也會使氣缸吸氣所需的吸氣功減少。有兩個原因:第一,被重新吸回的廢氣會在缸內擴散,這會對氣體膨脹有好處,因此吸氣所需的功就會減少。

第二,當在吸氣過程中缸內還有廢氣被吸回,此時就不用過多的使用節氣閥來調節廢氣了,而在節氣閥所產生的損失功就會減少很多,油耗也會因此降低。

當早關排氣門時,燃燒後的氣體不能及時的離開氣缸(exhaust lock-up),缸內的剩餘氣體就會增多,充氣率和功率就會因此下降。由於缸內廢氣的存在,油耗也會些許下降,因此,掃氣損失也會減小。在這種情況下,最後一部分為排出氣缸的剩餘廢氣依然會進行二次燃燒,這樣發動機在部分負荷時油耗會降低,有害氣體會減少(前面說過,因為燃燒溫度降低,所以會使NOx排量減少)。

這部分在缸內的剩餘氣體,有一部分會因為活塞運動而在缸內流動,並聚集在進氣歧管內,這樣可使油氣混合物混合的更充分,也會有更好的擴散效果。不過,這樣也會造成活塞排氣所做的功(負)增高。而且在排氣衝程快結束時,早關排氣門還會造成壓縮剩餘氣體的效果,由此油耗會略微公升高。

總的來說,早關排氣門會使排氣功(負)增高,但會使新吸入的氣體變得更」稀「,同時通過強大的廢氣氣流使新吸入的並未混合完全的混合氣體混合完全。不過現在的廢氣處理系統已經能夠很好的優化早關排氣門所帶來的負面效應,通過減小在排氣歧管內的低壓波,會是排氣做功減少。

進氣門開啟:

通常汽油機進氣門開啟的時間在上止點之前20度到5度。在氣門重合的開始階段,進氣門開啟同排氣門關閉一樣,會在發動機部分負載時重新吸回未被燃燒的氣體,在發動機全負荷時,掃清遺留在氣缸內的剩餘氣體。同時進氣門開啟的調節對發動機怠速時也有很大的影響。

通過晚開進氣門,會使氣門重疊角減小。由此在發動機部分負載時,剩餘廢氣會更少,同時燃燒會更迅速。在這樣的條件下,發動機在空轉(怠速)的時候轉速會減小,油耗在此時也會減小。

由於剩餘廢氣減少,燃耗更迅速,會導致燃燒溫度公升高,NOx有害氣體的排放也會更多,但HC有害氣體會減少。當進氣門閥門晚開時,缸內的氣流會處在此時高速運動的活塞上,這樣缸內內部氣流會更好的流動,從而會使混合氣更好的擴散,燃燒也會更充分。點火延遲(燃燒延遲)和燃燒時間也會因此減小。

除此之外,晚開進氣門會使吸氣效果更好,因為在吸氣過程中會在缸內產生低壓,不過油耗會因此增加。在發動機全負荷時,有效平均壓力會降低,這是因為吸入的氣體少了。

進氣門早開會使氣門重疊的時間延長,在發動機部分負荷時,有很多燃燒後的廢氣進入到進氣歧管內。這樣對燃燒會很不好,因為氣體混合並不均勻,燃燒會變慢。但是這樣其實就起到了節氣閥的作用,由於節氣閥會產生損耗,所以此時節氣閥就可全開,但是也有節氣作用。

由於缺少了缸內的低壓,混合器擴散會十分不充分,這樣燃燒就更慢更不充分。燃料會在氣門附近堆積,這部分堆積的燃料可以通過回吸的熱廢氣蒸發,從而重新吸回氣缸內,這樣進氣歧管就會被加熱,會使氣體混合效果更好。研究表明(MTZ),這種通過廢氣來抑制燃燒的方法,會對混合氣擴散更有幫助,反過來會使混合氣更易燃燒。

進氣門關閉:

對發動機扭矩和功率起主要作用的是進氣門關閉的調節。進氣門關閉通常發生在下止點之後的40度到60度之間,對發動機的充氣的影響遠遠大於另外三個的調節。

推遲進氣門關閉會使空氣消耗率和充氣率在發動機高轉速下更高。因此會使發動機的最大功率(額定功率)更大。在高轉速下氣體的動力效果(特別是二次吸氣)起決定性的作用,通過推遲進氣門關閉,使缸內能獲得乙個高壓。

在發動機低轉速和全負荷時,長的進氣門開啟會對發動機扭矩產生負影響。因為進氣閥門晚關,會有更多的進氣通過活塞的作用重新被排進進氣歧管內。從而由於氣體速度降低吸氣脈衝就會減小,隨後充氣係數也會降低。

下圖是進氣門關閉調節對空氣消耗率的影響。

[1]橫軸是轉速,縱軸是空氣消耗率。虛線是進氣門關閉提早,實線是進氣門關閉推遲。進氣門關閉原來是在下止點後20度。

在發動機低轉速區,推遲進氣門關閉,空氣消耗率相對的會減小。但是,在功率達到最高時,推遲進氣門關閉會使空氣消耗率增大。圖中採用的發動機是八缸汽油機,每缸有四個氣門。

在發動機部分負載下,通過推遲進氣門關閉會使吸氣功減小,因為此時節氣閥工作,會使油耗減少。發動機熱效率會降低,這是由於有效的壓縮在減小。但燃燒溫度會降低,從而NOx的排放會因此減少。

通過推遲關閉進氣門也能達到不用節氣閥的效果。目的是在發動機部分負載時能有更高的功率,還能減少油耗,同時過量的進氣在壓縮階段會被活塞重新推回到進氣歧管。通過這個替代節氣閥的效果,能減少所必須的吸氣功。

類似之前說的,油耗,熱效率,燃燒溫度和NOx的排放都會減小。推遲進氣門關閉的缺點:熱效率降低,由於缺少低壓(氣體運動速度降低),混合氣擴散效果會變差。

當提前關閉進氣門時,吸氣過程會縮短,所以空氣消耗也會減少。在發動機全負荷和最大轉速下,充氣率降低,最大功率會因此也降低。由於在發動機低轉速時,有少量新吸進的氣體會被重新吸回到進氣歧管內,容積效率會公升高,由此發動機扭矩就會公升高。

在發動機部分負載時,因為縮短了吸氣過程,減小了節氣作用,吸氣功就會減小。這樣對油耗會起好的作用。

用可變氣門調節和提前關閉進氣門這種方式,發動機的調節就不用過節氣閥門了,而是通過提前關閉進氣門的時間來調節。這樣的目的是在發動機全負荷時,扭矩會增大,在發動機部分負載時,油耗會減小。一旦進氣量達到發動機動力所需,進氣門就會關閉。

此時,活塞依然上行,直到上止點,氣缸內就會產生乙個低壓。因為此時發動機調節不是通過節氣閥,吸氣功所需比通過節氣閥調節時少得多,所以油耗會降低。吸氣系統和排氣系統之間的壓力差很小,所以少許廢氣會從排氣門重新被吸回缸內。

假設開啟進氣門的時間處在乙個普遍的時刻,而氣門重疊相位並未延長,提前關閉進氣門會使發動機在低負載和低轉速下燃燒更穩定。提前關閉進氣門的缺點主要集中在氣體混合過程:因為吸氣過程在活塞到達下止點之前就停止了,在點火時缸內就沒有大量的氣體運動了,因此燃燒就會經過一段更長的延遲,更緩慢,也更不充分了。

這樣會導致CH有害氣體排放增加,雖然換氣損失減小了,但油耗反而公升高。由於缸內產生了低壓,燃料就有會因為進氣被冷卻而液化的危險。

終於磨磨唧唧寫完了,主要參考的就是下面這本書。很多名詞可能表達並不標準,因為學的都是德語的知識,轉化成中文的還有些生疏,見諒。

[1] Richard van Basshuysen: Handbuch Verbrennungsmotor, 7.Auflage, Springer Vieweg

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