人们对燃烧式发动机的需求不断增加。一方面，客户要求更高的功率和扭矩；另一方面又不能对燃油经济型和日益严格的排放法规视而不见。就气门正时而言，它意味着根据发动机的转速和负载对进气凸轮轴和排气凸轮轴进行调整是必不可少的。

因此，调整系统的技术结构以及调整方式正在被不断地改进。本文主要介绍带叶片调节器的凸轮轴调节装置的结构和功能。

一

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概述

可变气门正时的任务是：在发动机的怠速、最大输出功率和扭矩以及废气再循环操作模式时提供最优化的气门正时设置。

1）怠速：在怠速工况时，对凸轮轴进行设置使得进气凸轮轴较晚打开，并且较晚关闭。排气凸轮轴被设置成在上止点之前完全关闭。由于只有最少量的残余气体被燃烧，所以就使得怠速很稳定。

2）输出功率：要在很高的发动机转速时获得较高的输出功率，必须使得排气门较晚打开。只有这样，被燃烧气体的膨胀力才能较长时间地作用在活塞上。进气门在上止点后打开并且在下止点后完全关闭。这样进气的动态自增压效应被用来增加输出功率。

3）输出扭矩：要获得最高的输出扭矩，气缸必须具有很高的容积效率。这需要进气门较早打开。因为较早打开，所以关闭也较早；这样就避免了将新鲜空气压出去。排气凸轮轴在上止点之前关闭。

4）废气再循环：通过调节进气和排气凸轮轴可实现内部废气再循环。在此过程中，当气门交错（进气门和排气门都打开）时废气就从废气口流入进气口。交错的程度决定了再循环的废气量。进气凸轮轴被设置成在上止点之前完全打开并且排气凸轮轴在上止点之前才关闭。

结果，两个气门都打开并且废气被再循环。与外部废气再循环相比较，内部废气再循环的优点是系统的反应更快并且再循环的废气分布更加均匀。

二

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可变气门正时的结构

可变气门正时系统包括下列部件

两个叶片调节器：调节进气凸轮轴的叶片调节器被直接安装在进气凸轮轴上。它根据发动机控制单元的信号调节进气凸轮轴。调节排气凸轮轴的叶片调节器被直接安装在排气凸轮轴上。它根据发动机控制单元的信号调节排气凸轮轴。两个叶片调节器都是由液压操控的并且通过控制外壳与发动机的机油系统连接。

控制外壳：控制外壳被安装在缸盖上。通向两个叶片调节器的机油通道都位于控制外壳内。

两个电磁阀：控制外壳内安装有两个电磁阀。它们根据发动机控制单元的信号将机油压力传导至叶片调节器。进气凸轮轴正时调节阀控制进气凸轮轴；排气凸轮轴正时调节阀控制排气凸轮轴。

三

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可变气门正时的功能

对可变正时气门的控制是通过发动机控制单元实现的。要调节凸轮轴，需要具有发动机转速、发动机负载和发动机温度以及曲轴和凸轮轴位置的信息。

要调节凸轮轴，发动机控制单元驱动电磁阀（进气凸轮轴正时调节阀和排气凸轮轴正时调节阀），随之，它们打开控制外壳中的机油通道。这样发动机机油就流经控制外壳和凸轮轴，然后流入叶片调节器。叶片调节器旋转并且根据发动机控制单元的要求调节凸轮轴。

四

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进气凸轮轴的调节

在整个发动机转速范围内，进气凸轮轴都由发动机控制单元调节。一般设定有最大调节值，比如为52°曲轴转角。调节取决于存储在发动机控制单元中的调节曲线图。

进气凸轮轴叶片调节器的结构包含下列部件

带外转子的外壳(直接与正时链条连接)

内转子(直接与凸轮轴连接)

调节凸轮轴提前的工作原理

就废气再循环和增加扭矩而言，进气凸轮轴被设置成“进气门在上止点之前打开”的位置上。要改变位置，发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀。

当气门被驱动时，它就使得控制活塞运动。在控制外壳中，正时提前的机油通道根据调节的程度被打开。结果，处于压力状态下的发动机机油就流经控制外壳流入凸轮轴的环形通道中。之后，机油就经凸轮轴表面的5个钻孔流入叶片调节器的5个提前储油室中。在那里，机油推动内转子的叶片。内转子作相对于外转子（和曲轴）的旋转，并与凸轮轴一起旋转。结果，凸轮轴沿着曲轴旋转的方向继续旋转并且使得进气门较早打开。

调节凸轮轴滞后的工作原理

当发动机怠速时或需要发动机具有很大输出功率时，进气凸轮轴就旋转从而使得进气门较迟地打开，即在上止点后打开。要使得进气凸轮轴滞后，发动机控制单元驱动进气凸轮轴正时调节阀。

电磁阀通过运动控制活塞的方式打开正时滞后的通道。机油流经控制外壳并流入凸轮轴的环形通道中。机油通过凸轮轴中的钻孔流入凸轮轴调节器固定螺栓的袋式钻孔中。从那儿，机油流经凸轮轴调节器的5个钻孔后流入内转子叶片背后的正时滞后储油室中。机油沿着凸轮轴旋转方向推动内转子和凸轮轴，从而使得气门较迟打开。

同时，正时滞后的机油通道打开，控制活塞打开正时提前通道的回油通道并释放其中的压力。沿着滞后方向的旋转对正时提前储油室施加压力并将正时提前储油室中的机油压出去。

调节的工作原理

调节使得进气凸轮轴在提前和滞后之间连续不断地变化，以霍尔传感器信号为基础，发动机控制单元检测进气凸轮轴的瞬时位置。

之后，就能够根据存储在发动机控制单元中的曲线图来对凸轮轴进行调节。

当被发动机控制单元驱动时，例如需要正时提前时，进气凸轮轴正时调节阀就将控制活塞沿正时提前方向推。机油压力经控制外壳作用于凸轮轴调节器上，然后将凸轮轴压向“提前”位置。将控制活塞压向“提前”方向会自动打开正时滞后方向的机油回油通道当调节至达到的角度时，进气凸轮轴正时调节阀就将控制活塞推至一个能使调节器的两个储油室压力保持恒定的位置。如果要将正时向滞后方向调节，则流程与之相反。

五

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排气凸轮轴的调节

前文已经看到进气凸轮轴是由控制单元调节的。与之相反，只能对排气凸轮轴进行控制。控制单元只能将调节器设置在基本位置或怠速位置上。调节的最大角度一般小于进气调节角度，比如设定为曲轴转角的22°。

排气凸轮轴叶片调节器的结构

排气凸轮轴的叶片调节器与进气凸轮轴的叶片调节器在结构上是完全相同的。但是内转子的宽度较大，因为最大调节值为曲轴转角的22°。

1）当发动机被起动时和发动机的转速高于怠速时，排气凸轮轴处在基本位置上。之后，排气凸轮轴正好在上止点之前关闭。在功率输出、扭矩和废气再循环操作模式中，排气凸轮轴处于此位置。排气凸轮轴正时调节阀不动作。

在基本位置上，排气凸轮轴位置使得排气门恰好在上止点之前关闭。这时，发动机控制单元不驱动排气凸轮轴正时调节阀。在此位置上，正时滞后的机油通道处于打开状态。机油压力通过机油油道抵达排气凸轮轴的环形通道。从那儿，机油流经凸轮轴的正面钻孔后流入凸轮轴调节器的机油储油室中。在那里，机油推动内转子的叶片。叶片旋转至停止位，同时使凸轮轴与它一起旋转。只要电磁阀不动作，凸轮轴就保持在此位置。

2）在怠速和发动机转速约为转/分时，排气凸轮轴被设置在“提前”位置上。

排气凸轮轴正时调节阀由发动机控制单元驱动。它推动控制活塞并且打开控制外壳中的另一条机油通道。现在发动机机油流入凸轮轴中的另一个环形通道中并通过凸轮轴上的钻孔流入凸轮轴调节器中。在那里，机油推动内转子的叶片。叶片以及凸轮轴被沿着发动机的旋转方向按压，从而使得排气门较早地打开和关闭。储油室中叶片前部的机油流经凸轮轴调节器的钻孔、固定螺栓的袋式钻孔和凸轮轴的环形通道后流回电磁阀。在电磁阀中，机油流经回油通道后流入控制盒的罩盖中。

六

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机油循环系统

可变气门正时系统一般在机油压力为0.7bar及以上时开始工作。一般至排气凸轮轴的机油回路与进气凸轮轴的机油回路完全相同。

有压力时的机油回路：由机油泵产生的机油压力经气缸体流入气缸盖，然后从气缸盖经机油滤清器流入凸轮轴调节器的控制外壳中。机油压力通过机油通道后到达凸轮轴的环形通道并且从那儿通过凸轮轴上的正面钻孔流入凸轮轴调节器中。

无压力时的机油回路：从凸轮轴调节器的储油室中无压力的机油流经凸轮轴的环形通道后流回控制外壳中。机油流经控制外壳后返回至电磁阀。在电磁阀中，机油流经正时链条盖罩后返回至油底壳。

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