BMW 气门机构 VANOS Valvetronic

气门机构由全变量气门升程控制装置 (电子气门控制系统) 和可调式凸轮轴控制装置 (双凸轮可变正时控制系统) 组成，因此能够自由选择进气门的关闭时刻。气门升程控制只在进气侧进行，凸轮轴控制在进气侧和排气侧进行。

只有当下列参数都可控制时，才能进行无需节气门的负荷控制：

结果：进气门的打开时间可变。

部件简短描述

将描述气门机构的下列部件：

凸轮轴 原始值_进气

只使用轻型结构凸轮轴。排气凸轮轴带有轴承环，并封闭在一个凸轮轴箱中。通过凸轮轴箱可降低运行中的机油起泡。

进气门和排气门

气门机构配备了用于进气门和排气门的可调式凸轮轴控制装置 (双凸轮可变正时控制系统)。利用 VANOS 能够在推迟进气门和排气门的打开时间。

进气凸轮轴传感器和排气凸轮轴传感器

这两个凸轮轴传感器检测凸轮轴的位置。为此在凸轮轴上固定了一个增量轮 (凸轮轴传感器齿盘)。凸轮轴传感器根据霍尔效应工作。通过数字式发动机电子伺控系统 (DME) 利用总线端 Kl. 15 供电。传感器通过通向数字式发动机电子伺控系统 (DME) 信号线发送数字信号。

进气凸轮轴传感器固定在气缸盖罩上。在曲轴传感器失灵时，数字式发动机电子伺控系统 (DME) 据此计算出发动机转速。进气凸轮轴传感器连同曲轴传感器一起，是全顺序喷射装置所必需的 (每个气缸的燃油喷射都在最佳点火时刻)。

数字式发动机电子伺控系统 (DME) 可以通过进气凸轮轴传感器识别，第 1 缸处在压缩阶段还是换气阶段。另外，传感器还发出凸轮轴位置的反馈信号，用于对可调式凸轮轴(VANOS)进行调节。

进气凸轮轴传感器是作为无接触霍尔传感器安装的。凸轮轴传感器齿盘有 6 个不同的齿面距离。霍尔传感器探测这些齿面距离。

数字式发动机电子伺控系统 (DME) 据此计算出：

举例N55

为起动发动机，数字式发动机电子伺控系统 (DME) 检查下列条件是否满足：

这一步骤称为同步过程，并仅在车辆起动时执行。首先，同步使数字式发动机电子伺控系统 (DME) 能够正确控制燃油喷射。不同步时不能起动车辆。

在加上电压时，便可识别出该传感器是否处于一个齿的位置，还是处于一个缺口的位置。

数字式发动机电子伺控系统 (DME) 读取传感器信号，并将信号与保存的样本进行比较。于是可识别凸轮轴的准确位置。

VANOS 进气电磁阀和 VANOS 排气电磁阀

可调式凸轮轴控制装置改善低速和中等转速范围内的扭矩。同时为怠速和最大功率设置最合理的气门配气相位。通过较小的气门重叠可在怠速下产生数量较少的剩余气体。通过部分负荷区的内部废气再循环降低氮氧化物。

此外还可达到下列效果：

举例N55

举例N55

一个 VANOS 电磁阀用于控制此 VANOS 调整装置。可根据发动机转速和负荷信号计算出需要的进气凸轮轴和排气凸轮轴位置 (与进气温度和冷却液温度有关)。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 通过 VANOS 电磁阀控制 VANOS 调整装置。

进气和排气 VANOS 电磁阀轴向布置在气缸盖前部。VANOS 电磁阀 (带集成式单向阀) 将油压分配到两个 VANOS 调整装置。

怠速：

在怠速下调整凸轮轴要保证，产生一个对油耗和运行平稳性来说最佳的较小气门重叠。达到最小的气门重叠时，伴随着的是很大的进气角度和排气角度，甚至到了最大。VANOS 电磁阀这时不通电。即使在关闭发动机的情况下，仍占据该凸轮轴位置。在这种状态下调整装置自动锁定，因此在下次发动机起动时存在一个稳定的凸轮轴调整。当油泵还没有为凸轮轴调整建立足够的油压时，也可达到这个稳定的凸轮轴调整。在第一次要求调整时，流入的机油将调整装置重新解锁。

功率：

为了在低发动机转速时获得高扭矩，排气门被滞后打开。这样，燃烧延长到柱塞上。在高发动机转速时，通过较大的气门重叠 (排气门提前打开和排气门滞后打开) 获得较高的功率。

为了实现较高的扭矩，必须达到一个较高的气缸进气度。根据进气管压力 (增压压力) 和废气压力，进气门或排气门必须提前或滞后打开或关闭。带 VANOS 的发动机可以在宽的转速范围内用优化的汽缸进气来描述。为获得同样的充气 (对应于扭矩)，带 VANOS 的发动机需要的增压压力比具有刚性凸轮轴位置的发动机需要的增压压力低。

原因：新鲜气体退回进气管以及剩余气体倒流回气缸都可避免。

涡轮增压时扭矩升高

对于涡轮增压发动机，在低发动机转速时在增压范围内通过大的气门重叠可实现 "过扫气"，从而可获得明显更大的扭矩。

效果：有比燃烧所需更多的空气流过发动机。因此双涡流废气涡轮增压器不属于泵送范围。

第二个效果：在气缸中几乎没有剩余气体。

部分负荷时的内部废气再循环

与进气和排气凸轮轴的扭矩或功率最佳位置相比，在调节进气和排气凸轮轴时也可以强制获得高的废气再循环率。对于内部废气再循环量起决定作用的是：气门重叠大小以及排气歧管和进气管之间的压力差。

内部废气再循环有下列特性：

下图涉及到发动机 N55：

电子气门控制伺服马达

第三代电子气门控制伺服马达也包含用于识别偏心轴位置的传感器。另一个特点是，电子气门控制伺服马达由发动机油环流。喷油嘴确保偏心轴的蜗轮蜗杆传动机构得到润滑。

带集成位置传感器的无刷直流马达将作为电子气门控制伺服马达投入使用。这种直流马达因其非接触转换方式而无需保养并且功能强劲 (效率更好)。通过使用集成式电子模块，电子气门控制系统伺服马达可非常精确地控制。

举例N55

电动气门控制伺服马达最大限制为 40 安培。在超过 200 毫秒的时间段内有最大 20 安培的电流可供使用。按脉冲宽度调制控制电子气门控制伺服马达。脉冲负载参数在 5 和 98 % 之间。

下图涉及到发动机 N55 的电子气门控制系统的部件。

举例N55

电子气门控制系统伺服马达的供电由数字式发动机电子伺控系统 (DME) 用 5 V 电压进行。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 通过 5 霍尔传感器接收信号。5 个霍尔传感器用于 3 次粗略的分割和 2 个细微部分。因此，电子气门控制系统伺服马达的转角能够确定为 < 7.5 °。通过涡轮轴传动比能够非常精确和迅速地调节气门升程。

系统概览

下图所示为发动机 N55 的气门机构系统概括：

系统功能

将描述下列系统功能：

可调式凸轮轴控制装置, VANOS

可调式凸轮轴控制装置已经优化。这种优化现在使 VANOS 调整装置的摆动速度能够更快。通过优化也能够进一步降低易受污染侵蚀性。

凸轮轴传感器齿盘现在是 1 个部件，并且不再由 2 个部分制成。这个措施可提高生产精度并降低费用。

带滤网的回流截止阀已集成到 VANOS 电磁阀中。通过该措施也能够减少气缸盖中的油道数量。另外，单向阀已集成到 VANOS 电磁阀中。VANOS 电磁阀上的滤网确保无故障工作，并可靠防止 VANOS 电磁阀被脏物卡住。

进气和排气凸轮轴可在它们的最大调整范围内可变调节。达到正确的凸轮轴位置时，VANOS 电磁阀保持调节缸两个空腔内的油量恒定。因此可将凸轮轴保持在该位置上。为了进行调节，可调式凸轮轴控制装置需要一个有关凸轮轴当前位置的反馈信号。在进气和排气侧各有一个凸轮轴传感器检测凸轮轴的位置。在发动机起动时，进气凸轮轴在极限位置上 (在 "滞后" 位置上)。在发动机起动时通过一个弹簧片预紧排气凸轮轴，并将其保持在 "提前" 位置。

电子气门控制系统，Valvetronic

通过一根电动可调式偏心轴，凸轮轴对凸轮推杆的影响可通过一根中间杠杆改变。由此产生一个可变气门升程。

一个特点是，偏心轴传感器不再安装在偏心轴上，而是已集成到伺服马达中。

使用电子气门控制系统 III。电子气门控制系统 III 与电子气门控制系统 II 的区别在于电子气门控制系统伺服马达和传感器的布置。使用电子气门控制系统 III，为了通过在压缩结束时的提前和掩蔽来优化混合气形成，象已经在电子气门控制系统 II 上一样提高湍流水平。通过这个充气运动可改善部分负荷运转中和废气触媒转换器加热运行中的燃烧。

提前

提前在下部部分负荷区中在两个进气门之间产生一个最大 1.8 mm 的升程偏差。因此吸入的新鲜气体被搅动并旋转。

掩蔽

掩蔽是气门座的一种造型。这个造型现在使流入的新鲜空气被校正，从而产生希望的充气运动。这些措施的优点是，例如燃烧延迟可减小约 10° KW。燃烧速度更快，并且可以产生更大的气门重叠。因此能够明显降低氮氧化物排放。

能够通过组合使用电子气门控制系统 III、直接喷射和涡轮增压改善反应特性。直到自吸式发动机全负荷的反应特性象在带电子气门控制系统的自吸式发动机上一样缩短，因为取消了进气集气箱的加注过程。在废气涡轮增压器起动时接着建立扭矩，能够在低发动机转速时通过设置部分冲程而加速。这样有助于冲洗剩余气体，从而更快建立扭矩。

使用一个新型无刷直流马达。此电子气门控制系统伺服马达具有下列特点：

第三代电子气门控制伺服马达也包含用于识别偏心轴位置的传感器。另一个特点是，发动机机油穿过和环绕流过电子气门控制系统伺服马达。喷油嘴确保偏心轴的蜗轮蜗杆传动机构得到润滑。

为降低燃油消耗而开发了电子气门控制系统。电子气门控制系统的控制现在已集成到数字式发动机电子伺控系统 (DME) 中。在电子气门控制系统激活时，供给发动机的空气不是通过电动节气门调节器，而是通过进气门的可调式气门升程来调整。

下图所示为发动机 N55 的气门升程控制系统部件：

装备电子气门控制系统时，为执行下列功能而控制电动节气门调节器：

在所有其它运行状态下，节气门打开至只产生一个轻微的真空为止。这个真空例如是燃油箱排气所需要的。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 根据加速踏板位置和其它参数计算出电子气门控制系统的相应位置。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 控制气缸盖上的电子气门控制系统伺服马达。电子气门控制系统伺服马达通过一个蜗杆传动装置驱动气缸盖油室中的偏心轴。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 持续监控偏心轴传感器的两个信号。检查这些信号是否单独可信和相互可信。这两个信号相互间不允许有偏差。在短路或损坏时，这些信号在测量范围之外。数字式发动机电子伺控系统 (DME) 持续检查，偏心轴的实际位置与标准位置是否相符。由此可看出机械机构是否动作灵活。发生故障时，阀门会被尽量打开。然后通过节气门调节空气输送。如果不能识别偏心轴的当前位置，则阀门会被不加调节地最大打开（受控的紧急运行）。为达到正确的阀门孔开启程度，必须通过调校补偿气门机构内的所有公差。在这个调校过程中，调节到偏心轴的机械限位。

存储以此学习的位置。这些位置在各种情况下都用作计算当前气门升程的基础。调校过程自动进行。

每次重新起动时将偏心轴位置与学习的数值相比较。如果例如在某次维修后识别到偏心轴的另一个位置，则执行调校过程。此外可以通过诊断系统调用调校。

下图所示为发动机 N55 的部件：

閱讀更多 風之龍汽車維修 的文章

關鍵字: BMW 空气污染 气门