超越VTEC的无级可变气门扬程系统解析
2010年07月13日 18:50
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丰田的Valvematic
在2008年,丰田终于公布了其无级气门扬程可变系统,加入CVVL(Continuous Variavle Valve Lift)俱乐部。虽然Valvematic发布较晚,但是相比Valvetronic以及VVEL,有不少突出的优点。首先,结构相对简单,不会增加汽缸盖的重量和体积;其次,由于结构简单,摩擦副较少,重量较轻,使得Valvematic不会像Valvetronic一样限制发动机的高转速性能。据丰田的消息,Valvematic能够在增加10%的动力输出同时,减少5-10%的燃油消耗。
丰田Valvematic机构主要由几个部分组成:凸轮轴、中间轴、摇臂、滚轮摇臂、摇臂推动机构。Valvematic最重要的部分,就是中间轴通过斜齿带动的两个摇臂推动机构和一个滚轮摇臂;摇臂推动机构和滚轮摇臂的斜齿方向是相反的;所以当中间轴旋转的时候,摇臂推动机构和滚轮摇臂会以相反的方向旋转,从而它们的夹角会出现变化。而凸轮轴通过部件刚性连接的可变中间轴作用在气门摇臂上推动气门运动。具体情况是:凸轮轴作用在滚轮摇臂上,摇臂推动机构推动气门摇臂。当需要调节气门开度时,我们只需要使摇臂推动机构和滚轮摇臂之间的夹角发生变化即可。夹角增大,气门扬程增大;夹角减小,气门扬程减小。具体控制过程可以看下面的示意图。
(左侧的是窄夹角低扬程工况;右侧的是大夹角大扬程工况)
从原理上来看,Valvematic机构和控制原理相对于Valvetronic和VVEL来得简单,但是中间轴内部结构作为Valvematic的核心构造则相对较难理解。下面是Valvematic的一些结构图,可以帮助大家理解这个结构。
(点击图片可放大,请注意中间轴斜齿的方向,这就是Valvematic的精妙之处)
由于Valvematic结构紧凑,构件较少,因此相对来说能够更好地符合高转速发动机的要求。在第一台2.0升搭配Valvematic的发动机上,气门的升程可以实现从0.97mm到11mm的无级变化。在减少节气门的同时减低了油耗水平。以同一台2.0升发动机为例,Valvematic能够压榨出158hp动力;而VVT-i则只能输出143hp动力,效果相当明显。
优点:结构简单、小巧,增加动力同时减少油耗,适应高转速工况
缺点:暂未广泛推出市场
在2008年,丰田终于公布了其无级气门扬程可变系统,加入CVVL(Continuous Variavle Valve Lift)俱乐部。虽然Valvematic发布较晚,但是相比Valvetronic以及VVEL,有不少突出的优点。首先,结构相对简单,不会增加汽缸盖的重量和体积;其次,由于结构简单,摩擦副较少,重量较轻,使得Valvematic不会像Valvetronic一样限制发动机的高转速性能。据丰田的消息,Valvematic能够在增加10%的动力输出同时,减少5-10%的燃油消耗。
丰田Valvematic机构主要由几个部分组成:凸轮轴、中间轴、摇臂、滚轮摇臂、摇臂推动机构。Valvematic最重要的部分,就是中间轴通过斜齿带动的两个摇臂推动机构和一个滚轮摇臂;摇臂推动机构和滚轮摇臂的斜齿方向是相反的;所以当中间轴旋转的时候,摇臂推动机构和滚轮摇臂会以相反的方向旋转,从而它们的夹角会出现变化。而凸轮轴通过部件刚性连接的可变中间轴作用在气门摇臂上推动气门运动。具体情况是:凸轮轴作用在滚轮摇臂上,摇臂推动机构推动气门摇臂。当需要调节气门开度时,我们只需要使摇臂推动机构和滚轮摇臂之间的夹角发生变化即可。夹角增大,气门扬程增大;夹角减小,气门扬程减小。具体控制过程可以看下面的示意图。
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(左侧的是窄夹角低扬程工况;右侧的是大夹角大扬程工况)
从原理上来看,Valvematic机构和控制原理相对于Valvetronic和VVEL来得简单,但是中间轴内部结构作为Valvematic的核心构造则相对较难理解。下面是Valvematic的一些结构图,可以帮助大家理解这个结构。
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(点击图片可放大,请注意中间轴斜齿的方向,这就是Valvematic的精妙之处)
由于Valvematic结构紧凑,构件较少,因此相对来说能够更好地符合高转速发动机的要求。在第一台2.0升搭配Valvematic的发动机上,气门的升程可以实现从0.97mm到11mm的无级变化。在减少节气门的同时减低了油耗水平。以同一台2.0升发动机为例,Valvematic能够压榨出158hp动力;而VVT-i则只能输出143hp动力,效果相当明显。
优点:结构简单、小巧,增加动力同时减少油耗,适应高转速工况
缺点:暂未广泛推出市场
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