发动机配气机构详解 篇二：可变气门正时系统简介（一）

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可变气门正时系统其可叫做VVT（Variable valve timing）或者VCT（Variable camshaft timing），但其意思是一样的，就是根据不同的发动机负荷工况和转速，来调节气门开闭的时刻，从而使得发动机运行在最适合的动力输出及经济区。

VVT系统目前主流的是侧置OCV式VVT系统，其主要由调相器，OCV机油控制阀组成；辅助零件包括凸轮轴相位传感器，曲轴相位传感器，ECU ，凸轮轴信号轮，曲轴信号盘，止回阀，VVT中央螺栓等组成。其大致结构如下：

调相器是最终调节气门正时的执行机构，其基本结构原理：调相器每个油腔含有两个液压室，一个气门正时提前室和一个气门正时延迟室。这两个液压室位于凸轮轴链轮支承壳与凸轮轴转子之间，转子连接着凸轮轴。油泵为两室提供机油。由机油控制阀(OCV阀)控制两室的液压水平，按照发动机运行条件调整凸轮轴链轮以及转子的相对相位，而由于转子连接着凸轮轴，故连带着调节气门的相位，以获得最优配气效果。

一般调相器分叶片式转子和块状转子两种，区别是叶片式转子上插着叶片来分隔油腔，而块状转子即为其转子本身的连接块来分隔油腔，上图即是一种块状转子。下是一个叶片式转子的爆炸图：

锁销：锁销的作用在于发动机熄火后，调相器回到初始位置，锁销在弹簧的作用下落锁，固定调相器初始相位。待发动机点火恢复机油压力后，脱锁使调相器能够自由调相。
由于锁销和锁销孔配合精度很高，并且VVT调节有一定速度要求，故我们必须先固定一个VVT的转子位置，才可能进行落锁脱锁动作，否则转子在自由状态，锁销很难插入锁销孔。由上图右侧实物图所示，可以看到，一般转子需要靠在定子油腔的一侧，转子和定子的相对位置固定了，其锁销才能落锁脱锁，而转子靠在定子油腔一侧，势必气门正时必然处在最大提前或者最大滞后位置，这也是VVT的初始相位。所以一般来说，调相器只能从初始位置向最大提前方向调节，或者向最大滞后方向调节，即只能从初始相位向一个方向调节。这就限制了VVT的策略应用，并且初始相位只能折中的放在可以尽可能大的覆盖这台发动机所需相位的位置，但此位置一般不是最优的起动/冷起动相位，这些都需要标定这块进行策略优化。当然，中间锁止调相器可以解决这个问题，我们下次再说中间锁止调相器。

在某些调相器上，特别是排气调相器，会搭载回位弹簧：如果调相器初始相位在最大滞后位置，发动机熄火后，由于惯性作用，凸轮轴带动调相器转子回到最大滞后位置，锁销可以正常落锁。某些排气调相器初始相位为最大提前位置，和熄火后惯性方向相反，故需要回位弹簧在发动机熄火后带动调相器转子回到初始最大提前位置落锁。如果进排气调相器都带有回位弹簧，则很有可能是为了平衡往提前方向和滞后方向的调节速度，避免速度差过大。

侧置式VVT系统，另外一个重要的零件是机油控制阀（OCV阀），其作为控制单元，通过油路控制，驱动调相器执行正时调节。
基本结构原理：机油从OCV阀常进口P至常出口T产生一个油路循环。而A和B口根据OCV内柱塞的移动和P或者T扣相连，使得A和B口即可以进油，又可以出油。 A和B口和调相器的所有滞后室和提前室油路相通，故只需通过OCV阀的电磁信号控制A和B口油路的进出油，即可控制调相器的滞后室或者提前室进出油，进而控制调相器叶片移动调节相位。

一个典型的侧置式OCV阀的运作原理是：线圈（电磁信号）-->电枢（电磁力）-->顶针（往复运动）-->活塞（油路控制），主要结构如下图所示：

其通过控制内部柱塞，来控制各油路的通油和回油，可见下图：

一般整个VVT系统的油路路线是：缸盖主油道-->凸轮轴支架主油道-->止回阀-->OCV阀座-->OCV阀-->OCV阀座-->凸轮轴-->调相器，如下图所示

一个典型的凸轮轴头部两个油路如下图所示，一路油路是上部深红色所示，是在凸轮轴头部和轴承盖中间有油槽，联通凸轮轴头部径向油孔，给VVT一腔供油，另一路是中间是VVT螺栓和中间孔的缝隙，类似圆环油路，给VVT另一腔供油，由红色所示：

调相器向一侧调节时，其大致通油原理图如下：

反方向调节时：

当需要保持位置时：

上述从硬件上说明了可变气门正时系统的工作原理，由于篇幅已经很长了，后面再说一般控制策略。并且这只是很基本的侧置OCV的可变气门正时系统，其油路很长且复杂，系统内泄漏量大，调节速度慢，目前行业正在发展中置OCV式可变气门正时系统，这个也下一篇再讲。