改善汽车燃油经济性、降低排放和提升动力性能,一直是汽车制造者和使用者的一个永恒课题。近日,博格华纳(BorgWarner)旗下的摩斯链条系统在上海的中国技术中心、宁波摩斯链条系统工厂举行了为期两天的可变凸轮轴相位器(VCT)技术研讨会,来自上海大众,上汽集团、北汽、长安、奇瑞、一汽、福田、广汽、吉利、长城、海马、江淮、泛亚汽车技术中心、标致雪铁龙等100位技术研发专家再一次激烈讨论了可变凸轮轴相位(VCT)技术在汽车燃油经济、排放和动力性能上的卓越体现。
博格华纳全球副总裁兼中国区总裁谈跃生先生在技术研讨会致辞中提到了博格华纳的经营理念:“高度专注、勇于创新、专业化团队使得我们对于我们的产品技术高度集中,一直围绕发动机系统及传动系统的三大创新使命‘提升燃油经济性、降低排放、提升动力性能’进行不断研发,力求创新。这同时又塑造了我们强大的专业化团队。它是一个良性循环的过程,帮助企业历经百年,依然屹立于全球动力系统的最前沿。博格华纳的可变凸轮轴相位技术就是我们经营理念的创新产物,我们会将其大力推广到市场中,把我们的先进技术让更多的主机厂客户及最终消费者获益。”
博格华纳VCT产品总监Dave Kaitschuck也在致辞中提到:“为持续提升燃油经济性、降低排放、提升动力性能,可变气门正时技术通过调整进排气门角度和开合时间,使进入的空气量达到最佳,提高燃烧效率。博格华纳拥有全系列产品:油压驱动式相位器Oil Pressure Actuated (OPA) Phasers、凸轮轴扭矩辅助式相位器Torsional Assist (TA) Phaser、凸轮轴扭矩驱动式相位器Cam Torque Actuated (CTA™),并均可和带中间锁止技术Middle Position Lock (MPL)相结合使用,这样允许更大的调节角度和更好的气流控制,从而提升了燃油经济性和效率。”
在博格华纳的全系列产品中,获有专利的凸轮轴扭矩驱动型相位器(CTA™)技术利用凸轮轴扭矩交替变化的能量不停开、关液压阀门来调整凸轮轴相位。通过减少机油损耗,提升功率及帮助实现发动机清洁燃烧来提升燃油经济性、改善排放。与传统的油压驱动型凸轮轴相位器相比,凸轮轴扭矩驱动型相位器(CTA)在更宽的发动机转速范围及温度范围下能以更快的调节速度工作,这样发动机能以更快的速度做出响应并在所有转速下更有效地运行。博格华纳凭借这一创新技术荣获了《汽车新闻》(Automotive News)杂志的2009年汽车行业杰出供应商奖(PACE Award)。
由于常规可变气门相位系统初始相位的是相位器的角行程范围的一端,因此发动机低温启动性能、标定策略受限于在设计可变正时系统时设计的调节角度。博格华纳的中间位置锁止技术的初始位置设定在一个中间位置,这样允许更大的调节角度和更好的气流控制,从而提升了燃油经济性和效率。几乎任何可能的发动机工作条件下,通过一个带专利的液压回路自动地将系统移至中间位置,实现可靠的复位过程。博格华纳也依靠凸轮轴扭矩驱动型相位器(CTA)技术上加中间锁止系统(MPL),成功入围《汽车新闻》(Automotive News)杂志的2011年汽车行业杰出供应商奖(PACE Award)。
2013 可变凸轮轴相位技术研讨会展示图
2013 可变凸轮轴相位技术研讨会产品展示图
相关技术资料:
可变气门正时技术Variable Cam Timing(VCT)
曲轴经由齿状的传动装置带动凸轮轴转动,使得气门在做开启与关闭的动作时会与曲轴的转动角度形成一定的对应关系。而气体的流动会随着发动机运转速度的快慢而改变,如何使汽缸在不同的转速下都能够获得良好的进气效率?为此必须改变气门开启与关闭的时间。经由安装在凸轮轴前端的油压装置使凸轮轴可以另外做一些小角度转动,以使进气门在转速升高时得以提早开启。
采用可变配气定时机构可以改善发动机的性能。发动机转速不同,要求不同的配气定时。这是因为:当发动机转速改变时,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。
为持续提升动力性、燃油经济性且降低排放,可变气门正时技术,通过调整进气、排气的量,和进排气阀开合时间,角度使进入的空气量达到最佳,提高燃烧效率。但传统的该技术损耗了发动机的大量能量,使得发动机转速扭矩不足。博格华纳开发出了一种创新的调整凸轮轴相位方法:利用凸轮轴扭矩交替变化的能量不停开、关液压阀门来调整凸轮轴相位。通过减少动力损耗,提升功率及帮助实现发动机清洁燃烧来提升燃油经济性。
博格华纳VCT分类
油压驱动式相位器Oil Pressure Actuated (OPA) Phasers、凸轮轴扭矩辅助式相位器Torsional Assist (TA) Phaser、凸轮轴扭矩驱动式相位器并带中间锁止技术CTA™+MPL (Cam Torque Actuated + Middle Position Lock)。目前CTA加中间锁止技术为博格华纳一家持有,也是目前VCT技术中先进性最高的。目前大部分市场上在使用的是OPA。
1)油压驱动式相位器/Oil Pressure Actuated (OPA) Phasers
◆利用机油压力驱动/Uses oil pressure to actuate
◆使用标准的机油控制阀/Uses standard oil control valve
◆OPA产品技术比CTA简单,具有成本优势/OPA technology is lower complexity than CTA phaser technology, and cost effective
◆OPA产品的分零件共用性高/Components used are the same as used for other current production phaser
◆我们能打包提供正时链系统和VCT的技术解决方案,降低研发的风险和客户所遇到的问题/We can supply timing chain and VCT together to reduce development risk and customer trouble.
2)凸轮轴扭矩辅助式相位器/Torsional Assist Phaser
◆利用机油压力和可获得的凸轮轴扭矩来驱动/Uses Oil Pressure and the available torsional energy to actuate
◆较小的附件功率损失——较小的机油泵/Lower parasitic loses – Lower oil pump requirements
◆比OPA技术具有更快的调节速度/Faster actuation than OPA technology
◆进油口返流压力峰值小/Low back pressure spikes into oil supply
◆凸轮轴上只需单油道给相位器供油/Single oil passageways to phaser on camshaft
3)凸轮轴扭矩驱动式相位器并带中间锁止技术/CTA™+MPL (Cam Torque Actuated + Middle Position Lock)
博格华纳的专利——凸轮轴扭矩驱动型相位器(CTA)技术利用气门机构对凸轮轴产生的扭转能量来调节凸轮轴相位,这与液压棘轮相类似。与传统的油压驱动凸轮相位器相比,凸轮轴扭矩驱动型相位器(CTA)在更宽的发动机转速范围及温度范围下能以更快的调节速度工作,这样发动机能以更快的速度做出响应并在所有转速下更有效地运行。
博格华纳(BorgWarner)的中间位置锁止技术的初始位置设定在一个中间位置,这样允许更大的行程和更好的气流控制,从而提升了燃油经济性、功能和效率。
◆利用凸轮轴扭矩驱动,凸轮轴上只需单油道给相位器供油/Uses Cam Torque to Actuate(CTA) , Only Single oil passageways to phaser on camshaft
◆在发动机全转速都能实现快速的调节速度,不受机油温度和压力大小的影响/Fast actuation rates at all engine speeds, no impact by oil temperature and oil pressure.
◆非常低的机油消耗 - CTA相位器不需要更大的油泵,减少发动机功率损失/Very low oil consumption – Larger oil pump not required for CTA phaser,reduced parasitic engine energy losses.
◆中间锁止可实现发动机阿特金森循环, 并能锁止在客户所需的任何位置/MPL is a key enabler of the Atkinson Cycle, Can be locked at any position of angular.
◆在发动机非正常关机时,相位器能主动回到锁止位置/Have a failsafe system which provides the ability of the phaser to return to the default position in the case where an abnormal engine shutdown occurs.
◆对发动机缸盖及缸体改动小或无需改动/Minimal or no changes to cylinder head and block
市场情况
但国内大部分客户目前都在使用OPA,估计占90%以上。当全面实行国4排放标准后。VCT相当于是一个标配零部件。所以未来的市场很大。且从OPA过渡到CTA中,也会有很大的市场缝隙出现。