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柴油机可变进气涡流控制系统

发表日期:2019-07-01 13:12文章编辑:挖掘机所属栏目: 挖机维修

从前面可以看出,这些可调涡流机构中的大多数都是电子控制的。电子控制单元根据柴油机的转速和负载来确定工作条件,并驱动各种致动器来调节进气涡流强度。电子控制单元首先检测柴油发动机的转速和负载(即加速踏板的位置),然后根据存储在电子控制单元中的最佳涡流比的映射向致动器发送控制信号,并且致动器驱动相关的调节机构以将柴油发动机的涡流比调节到最佳值。由于上述大多数可变机构用于调节相关开关阀的开度或位置,它们通常可以由位置伺服控制系统处理。致动机构可以采用各种电磁机构,例如伺服电机或气动机构。可变涡流控制机构的布置如图1-7-13所示。喷雾孔上安装有气压控制的两位双向气动换向阀。阀门关闭时,没有空气流入二次空气通道(喷孔);当阀门打开时,空气通过喷孔流入进气口,从而减弱进气涡流的强度。该阀的换向由电磁气动换向阀控制。当电控单元打开电磁阀时,压缩空气从储气缸流经人前方的两位双向气动换向阀将其打开。电磁阀关闭时,两位双向气动换向阀也在复位弹簧的作用下关闭,没有空气进入喷孔。压缩空气1、进气歧管2、气动控制阀3、电磁阀4、一对空气通道5和进气通道的可变涡流控制机构的布置为了改善柴油机的冷起动性能和控制柴油机起动后的白烟现象,水温传感器用于在这种聚集状态下保持低涡流,并且为了防止电磁驱动开关阀在汽车换挡变速器的负荷变化很大时频繁工作,增加了特殊的逻辑功能。通过油门踏板位置信号的反馈,防止电磁阀频繁开关,从而延长系统的使用寿命。可调涡流电控系统如图1-7-14所示。采用该系统后,不仅改善了高速高负荷时的转矩特性,还改善了低温启动性能,减少了白烟排放现象。在环境温度为10c时,完全燃烧时间缩短了约10%,启动后白烟消失的时间也缩短了35%。冷启动时,如果气缸内的气流减弱,压缩时的热损失会减少,气缸内的温度和压力会增加,并且可以防止点火后熄火现象。因此,低涡流也提高了可启动性。此外,高速时的低涡流也会降低气缸盖和活塞的温度。

可变气门驱动系统

可变气门驱动系统的使用可以使柴油机的启闭时间和气门升程随柴油机的工况而变化,在发动机上的应用较少。气压传感器2-储气罐3-柴油发动机4-速度传感器5-冷却液温度控制开关7-加速踏板8-控制装置9-气动控制阀10-电磁阀可调涡流电控系统

(1)柴油机应用可变气门驱动系统的潜力

对于自然吸气式柴油发动机,可变气门驱动系统可用于改善起动性能。在正常情况下,为了更好地利用柴油机中速时的进气能量,柴油机的进气门晚些时候关闭,这对起动速度条件来说太晚了,从而导致气缸中的一些空气被迫排出气缸。利用可变气门机构,当柴油发动机起动时,更多的空气可以进入气缸,从而允许压缩比适当降低,或者在相同压缩比下可以供给较低质量的燃料。对于中速柴油机,由于压缩比低,活塞和气门之间的碰撞问题不再突出。这样,为了使柴油机扫气良好并降低排气门、燃烧室和涡轮的热负荷,在高速和高负荷运行条件下可以有较大的气门重叠角。在这种情况下,压缩机提供的增压压力大于涡轮前的排气背压,但是在低速或小负载条件下,增压压力通常小于涡轮前的排气背压。此时,希望使用可变气门驱动机构,以允许柴油发动机具有较小的气门重叠角,从而防止缸内排气回流。可变气门驱动系统在增压柴油机中的另一个潜在应用是提高响应速度。试验表明,大气门重叠角的增强型四冲程柴油机不利于瞬态运行。使用较小的气门重叠角将人工提高柴油机的加速性能。因此,对气门重叠角的瞬态性能要求与稳态操作的最佳气门正时要求相冲突。可变气门驱动系统的任何应用都可以解决这个问题。

(2)可变气门驱动机构的类型

可变气门驱动机构主要分为两类:一类是传统的凸轮轴式可变气门机构,另一类是带轴的直接气门控制驱动机构。传统的凸轮轴式可变气门机构可以在凸轮、凸轮轴和变速器上进行改进和改变,如多维凸轮、双凸轮、可变凸轮相位、可变摇臂和可变挺杆。可变气门机构提供的气门正时变化范围小,可用于改善柴油机等场合的扭矩特性。这种机械车简单,制造成本低。无凸轮轴直接气门控制驱动机构消除了柴油发动机中传统气门机构中的凸轮轴及其随动件以电磁、电动液压、电动或其他驱动模式驱动气门。采用无凸轮轴直接气门驱动方式提高了无油发动机的燃油经济性、功率和排放,具有以下优点:

(1)进气门和排气门的任何开启和关闭正时以及气门开启持续时间都可以灵活地单独控制,从而使柴油机各工况的参数满足最佳性能要求。

(2)简化了柴油机的结构,降低了柴油机的加工成本和质量。

(3)每个阀门都是单独驱动的,这使得一些气缸很容易停机,从而使柴油机处于低油耗和降低油耗的工作状态。

(4)可通过实时改变进气延迟关闭角来改变不同燃料的柴油机的有效压缩比,以满足不同燃料的要求。

(3)凸轮驱动可变气门正时系统

凸轮驱动可变空气J正时(vct)系统可用于进气凸轮轴系统和排气凸轮轴系统。凸轮驱动可变气门正时系统如图1-7-15所示,包括vct单元、电子控制单元、曲轴速度传感器、凸轮轴相位传感器、三位四电流比例换向阀、油泵、机油滤清器等。1一个节流罐2一个底壳3一个机油标志4一个机油快速滤清器5 -vct单元6-3-位置4-通电液体比例换向阀?排气凸轮轴8 -4+凸轮触发轮9-凸轮轴相位传感器10-曲轴转速传感器11曲轴凸轮驱动可变气门正时系统的电子控制单元预先存储进气门和排气门正时的最佳映射图,并且根据柴油发动机的转速和负载来确定数据。将对应于进气门和排气门正时的最佳值的凸轮轴相位值作为反馈信号值,以实现进气门和排气门相位的闭环控制。凸轮轴相位传感器确定凸轮轴相对于上止点的位置。曲轴速度传感器决定柴油发动机的速度。根据加速踏板位置传感器测量的负载,柴油发动机电子控制单元确定最佳气门相位值。

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