連續(xù)式氣門升程可變系統(tǒng)（CVVL）對(duì)起動(dòng)的影響

前言

連續(xù)式氣門升程可變系統(tǒng)（即CVVL系統(tǒng) 圖1），通過改變氣門升程以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況，能夠提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)態(tài)扭矩響應(yīng)。連續(xù)氣門升程可變機(jī)構(gòu)配合連續(xù)進(jìn)排氣相位可變機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的進(jìn)氣充量和內(nèi)部殘余廢氣量控制，有助于進(jìn)一步提高汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和降低廢氣污染物排放。但在起動(dòng)階段CVVL系統(tǒng)的影響效果未知。為了了解CVVL系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)及起動(dòng)段排放的影響，對(duì)不同升程下的起動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行了試驗(yàn)分析。

圖1 連續(xù)式氣門升程可變系統(tǒng)（CVVL系統(tǒng)）

CVVL系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)的影響

首先進(jìn)行了不同氣門升程下的起動(dòng)對(duì)比，相同起動(dòng)數(shù)據(jù)下，不同可變氣門升程（VVL）的起動(dòng)對(duì)比結(jié)果如下圖所示。在對(duì)比圖（圖2）中我們可以看到隨著起動(dòng)升程的減小，起動(dòng)的轉(zhuǎn)速（Overshoot）逐漸降低，而且轉(zhuǎn)速上沖明顯越來越不順暢，最小升程起動(dòng)甚至出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速跌坑。從轉(zhuǎn)速表現(xiàn)可以看出改變VVL升程會(huì)對(duì)起動(dòng)的轉(zhuǎn)速表現(xiàn)產(chǎn)生明顯影響，但并沒有導(dǎo)致熄火等嚴(yán)重的安全性問題。

圖2 不同升程下起動(dòng)轉(zhuǎn)速表現(xiàn)

從不同升程下起動(dòng)的轉(zhuǎn)速對(duì)比我們可以看到，在不修改起動(dòng)及起動(dòng)后數(shù)據(jù)的前提下，較小升程起動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上沖過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)速平臺(tái)?，F(xiàn)在以0.8mm升程的起動(dòng)表現(xiàn)為例進(jìn)行分析。測(cè)量文件如圖3所示，VVL升程（圖中黑色線）在起動(dòng)過程中為0.8mm升程，起動(dòng)后升程開始變化，從最小升程變到目標(biāo)升程。我們可以看到起動(dòng)后VVL的升程從最小升程將變?yōu)榈∷俚淖畲笊?，VVL首先保持小升程，一定延遲時(shí)間后，按照一定的速率逐漸增大到最大升程。而這一過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)逐漸上升。雖然節(jié)氣門開度（圖中粉色線）已經(jīng)開始增大，但由于VVL升程很小，導(dǎo)致進(jìn)氣量（ml圖中藍(lán)色線）仍然偏小，轉(zhuǎn)速上沖變緩慢。而當(dāng)VVL升程逐漸增加時(shí)，節(jié)氣門開度也增大了，進(jìn)氣量足夠轉(zhuǎn)速開始二次上沖。所以由于起動(dòng)和起動(dòng)后VVL目標(biāo)升程不同，以及升程變化延遲時(shí)間、變化速率的影響，當(dāng)起動(dòng)前后VVL目標(biāo)升程變化較大時(shí)，會(huì)由于VVL的變化導(dǎo)致氣量變化，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速上沖不暢。

圖3 0.8mm升程的起動(dòng)及起動(dòng)后表現(xiàn)

CVVL系統(tǒng)對(duì)起動(dòng)排放的影響

為了對(duì)比不同升程下的排放結(jié)果，我們采用MEXA-584L測(cè)得起動(dòng)后的前十秒的HC積分值來進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果如下表所示。在表中可以看到大部分升程下的HC值相差不多，但最小升程0.8mm的HC值明顯增加。考慮到MEXA-584L的測(cè)量誤差，可以認(rèn)為在1.5mm升程以上起動(dòng)段的排放變化不大，而最小升程0.8mm的排放HC增多。

圖4 不同升程下的起動(dòng)段排放HC積分值對(duì)比

為了進(jìn)一步分析升程對(duì)起動(dòng)段排放的影響，我們將584的測(cè)量秒采結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖5所示。在圖中可以更明顯地看到，在最小升程的起動(dòng)段，HC濃度明顯高于其他升程的起動(dòng)。分析原因可以從轉(zhuǎn)速對(duì)比圖中找到（圖2），可以看到在中大升程起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速Overshoot及轉(zhuǎn)速上沖略有不同，但相差不大。最小升程起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速出現(xiàn)了明顯的上沖不暢現(xiàn)象，而且出現(xiàn)了失火現(xiàn)象。起動(dòng)失火將會(huì)帶來大量的HC排放，這也就解釋了為什么最小升程排放大量增加的原因。

圖5 不同升程下的起動(dòng)段排放HC秒采值對(duì)比

結(jié)語

綜上，我們可以看到在不優(yōu)化起動(dòng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，直接采用最小VVL升程起動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的表現(xiàn)變差，進(jìn)而也會(huì)導(dǎo)致排放物HC的增加。 同時(shí)，不同升程下的起動(dòng)表現(xiàn)很大程度上也受到了起動(dòng)后的VVL的升程、延遲時(shí)間、變化速率的影響。