第二章 发动机系统

第一节 发动机类型及其结构特点

一、现代车系发动机类型

现代汽车的发动机研发历史可追溯到1991年，通过十几年的不懈努力，现代发动机的研发生产已经取得了长足的进步。现代车系装配的发动机类型经历了由最初的α型到现在的GDI共十个阶段（表2-1和表2-2）。

现代发动机种类繁多，本书介绍的发动机类型及相关故障案例以北京现代车系为主，韩国现代车系为辅。图2-1～图2-5为现代车系部分发动机外形图。

二、现代车系发动机结构特点

1.CVVT——可变气门正时机构

北京现代多款轿车发动机上安装有CVVT可变气门正时机构，其在气缸盖上的安装位置见图2-6。

CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是连续可变气门正时，它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。

CVVT通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角。这项技术着重于第一个字母C（Continue连续），强调根据发动机的工作状况连续变化，实时控制气门重叠角的大小，从而改变气缸进气量。当发动机低速小负荷运转时（怠速状态），应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，以稳定燃烧状态；当发动机低速大负荷运转时（起步、加速、爬坡），应使进气门打开时间提前，增大气门重叠角，以获得更大的转矩；当发动机高速大负荷运转时（高速行驶），也应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，从而提高发动机工作效率；当发动机处于中等工况时（中速匀速行驶）, CVVT也会相对延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，此时的目的是减少燃油消耗，降低污染排放。

CVVT系统包含以下零件：油压控制阀、进气凸轮齿盘、曲轴位置感应器、凸轮位置感应器、油泵、发动机电子控制单元（ECU）。

进气凸轮齿盘包含：由时规皮带所带动的外齿轮、连接进气凸轮的内齿轮与一个能在内外齿轮间移动的控制活塞。当活塞移动时，在活塞上的螺旋齿轮会改变外齿轮的位置，进而改变正时的效果。而活塞的移动量由油压控制阀决定，油压控制阀是一电子控制阀，其机油压力由油泵控制。当电脑（ECU）接收到输入信号（如发动机转速、进气空气量、节气门位置、发动机温度等）时，决定油压控制阀的操作。电脑也会利用凸轮位置感应器及曲轴位置感应器，来决定实际的进气凸轮的气门正时。

当发动机启动或关闭时，油压控制阀位置受到改变，而使进气凸轮正时处于延后状态。当发动机怠速或低速时，正时也是处于延后的位置，增进发动机稳定的工作状态。在中负荷时，进气凸轮则在提前的位置，当中低速高负荷时则处于提前角位置以增加转矩输出。而在高负荷时则处于延迟位置以利于高转速操作。当发动机温度较低时，凸轮位置则处于延迟位置，稳定怠速，降低油耗。

可变气门正时（CVVT）系统的工作原理如图2-7所示。

CVVT安装在排气凸轮轴上，并控制着进气门的开/关正时以提高发动机的性能。CVVT系统由VVT机油控制阀、VVT机油滤清器、VVT执行器及其他传感器、ECM等组成。VVT机油滤清器通过缸盖油道向VVT机油控制阀供油；发动机控制模块ECM根据发动机的转速、负荷等参数控制滑阀式VVT机油控制阀，以向VVT执行器的气门正时提前油室或气门正时滞后油室供油；VVT执行器根据供给的油压直接改变排气凸轮轴的相位，通过链条传动，间接改变进气凸轮轴的配气相位，使进气门正时连续变化。进气门正时依据发动机转速通过CVVT系统达到最优化。CVVT系统提高了燃油经济性并减少废气排放。

进气门正时工作情况见表2-3。

2.DOHC——双顶置凸轮轴

DOHC是DoubleOverheadCamshaft的缩写，翻译成中文则是“双顶置凸轮轴”。双凸轮轴因为可以改变气门重叠角，所以可以发出比较大的动力，但是低转速的扭力不足，而且也因为机械结构的复杂会造成维修上的困难。双凸轮轴的技术来自于赛车，主要是可以控制进气门和排气门的时间差。

进气门与排气门分列在两根凸轮轴上。前者的所有气门由一根凸轮轴通过顶杆驱动，但因气门在进气道中所处位置不同，所以不能保持动作的精确性，效果要稍差一些，而后者则无此缺点，可以获得更好的性能，但需多配备一根凸轮轴，这就是顶置式双凸轮轴（DOHC），现代多款汽车近年来装配的发动机采用了这种形式。

3．发动机特性曲线

几种现代轿车发动机特性曲线如图2-9～图2-12所示。

4．发动机电控元件的技术参数

（1）伊兰特轿车发动机各传感器和开关的技术参数见表2-4。

（2）伊兰特轿车发动机各执行器的技术参数如表2-5所示。