不同的发动机工况(转速、负荷、温度等)，要求不同的配气相位。因为当发动机工 况(如转速)改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此 在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。VVT 系统会 随发动机工况不同而调整其特性以满足发动机不同性能需求，具体如表2、表3 所 示。
无凸轮机构包括电磁式、电气式及电液式全可变气门机构
典型机构：VTEC机构、VVT-i、张紧轮式VVT、叶片式VVT、可变升程机构
VVA技术的发展趋势与分类、如图1
传统→机械式
由图
凸轮轴→无凸轮轴 非连续可变→连续可变
这里主要介绍叶片式VVT
3
II、VVT的结构及控制机理 配气相位 ➢ 气门正时（配气相位）是以曲轴转角表示的进/排气门
VVT系统的控制机理 在不同工况下
OCV电磁阀 VVT(提前 或滞后 )
ECU
相位传感器
VVT系统控制图
反馈
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II、VVT的结构及控制机理 VVT工作原理 滞后：VVT通过相位传感器接到从ECU传给电磁阀的信号，要完成相位滞后状态，此
时叶片位于相位最提前状态，从主油道过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔， 当油压大于锁止销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，VVT逆时针转动，此时 滞后腔油压为P>提前腔压力T，叶 片两侧有压力差，此时滞后腔进油， 提前腔中低压油通过油道随凸轮轴 环形带泄油，当叶片转到最滞后位 置，完成相位滞后过程。同理提前 过程。图6
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III、VVT的实验分析 表5 分段等速行驶优化油耗数据
由表作图
表6 分段加速行驶优化油耗数据
由表作图
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分析结论 III、VVT的实验分析 分析结论 ➢ VVT 在整车低速行驶时省油非常明显, 而在高速时, 效果有所降低。因为该发动机
在设计时, 是以高速省油为目标, 在设计进、排气门相位角时, 优先考虑高速的经 济性。 ➢ VVT 在匀速行驶工况下, 省油明显。因为在加速过程中, 发动机负荷加大, 需要提 高充气效率, 所以调整气门重叠角不能过大, 因此与原来进气相位角相差45°~ 50°,而匀速行驶, 负荷相比较低, 气门重叠角比较大(与原来相位角相差50°以上), 进气管负压降低, 减少动力损失, 因此油耗明显。
5
II、VVT的结构及控制机理 ➢ 进排气VVT系统调整特性
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II、VVT的结构及控制机理 VVT 系统构造及工作原理 ➢ VVT 总成构造（叶片式）
VVT 总成主要由正时链（皮带）轮、定子（壳体）、转子、锁销、回位弹簧（排气 VVT）及密封组件等部分组成，如图4 所示。转子与凸轮轴相连，正时时带动凸轮 轴转动，定子通过螺栓固定在链轮上。
表2 变速器参数
表3 90km / h 等速行驶优化油耗数据
表4 120km / h 等速行驶优化油耗数据
结论: 以90km/ h 等速行驶时采用VVT 技 术可节省燃料消耗14.4%; 进气门提前53 °, 排气门不变。
结论: 以120km/ h 等速行驶时采用VVT 技术可 节省燃料消耗7.7%; 进气门提前43°, 排气门 基本不变。
目录 I. II. III.
可变配气机构 VVT的结构及控制机理 VVT的实验分析
1
I、可变配气机构
一、配气机构简介
1、功用
按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时
开闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量(汽油机为可燃混合气)得以及
时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。
2、充量系数
c
M Mo
因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。
2
I、可变配气机构
4、可变配气机构分类
可变气门升程VVL (Variable Valve Lift) VVA
可变进气系统VIS (Variable Valve门正时VVT (Variable Valve Timing)
电压
PWM 信号
15
10
5
0
0
0.5
1
1.5
2
通路时间
循环周期 = 1/f （频率）
1 个循环
占空比 = 通路时间/循环周期
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II、VVT的结构及控制机理 电磁控制阀：占空比最大状态(提前)
B
A
供油方向 13
II、VVT的结构及控制机理 电磁控制阀：中等占空比状态
B
A
供油孔阻塞 14
II、VVT的结构及控制机理 电磁控制阀：断电状态(滞后)
B
A
泻油孔
供油方向 15
II、VVT的结构及控制机理 VVT发动机结构和工作原理演示
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III、VVT的实验分析
VVT 机构在发动机燃烧中的影响分析 以某款2.0L 直列4 缸DOHC 自然吸气汽油机为基础, 用软件模拟分析进、排气门开 启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。
表1 整车的参数
开启时刻和气门开启延续时间，通常以配气相位环形图 2表示。
表1
由 ➢ 图3：通过VVT系统的调节，使发动机性能在全部工况范
围内都达到最优，改善发动机油耗及排放。
图2 配气相位图
图3 发动机速度特性 4
II、VVT的结构及控制机理 VVT 系统分类及特点： ➢ 一般VVT 系统：IVVT 、EVVT 、DVVT，随设计要求而定。 ➢ VVT 系统调整特性与发动机性能
c 进气过程中实际充入气缸新鲜充量 进气状态下充满气缸工作容积理论充量
表示充满气缸的程度(0.8-0.9，增压可能>1)
3、↑可c →变新配鲜气充机量构↑→燃根烧发据放动出机热工值况↑→功率↑提→前通转或过矩滞后↑开→闭动进力排性气↑门
合
适↑,的怠气提 速门供正稳时定性→和充低气速效平率稳↑性→↑动力性和经济性↑ →低速转矩↑，改善废气排放
图4 VVT总成构造 (带回位弹簧) 7
II、VVT的结构及控制机理 机油控制阀(OCV)构造 ➢ OCV 主要由阀体(含电磁线圈、控制模块接头等)、滑阀、复位弹簧等部分组成
如图5所示 ➢ 在这里，OCV供油槽是来自机油泵主油道的机油,其压力>提前腔和滞后腔进油槽
压力P>回油槽压力T
8
II、VVT的结构及控制机理
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II、VVT的结构及控制机理 11
II、VVT的结构及控制机理
OCV电磁阀工作原理 OCV 按照ECU 的指令，通过滑阀(Spool Valve)的轴向位置来调节机油 的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。
➢ 电磁阀由PMW脉宽信号输入 系统工作电压通常为10～16V 占空比通常由128Hz的脉宽来调节 在闭环控制方式中，约15ms执行一次循环。