BMW VANOS 可變汽門正時控制系統

BMW VANOS 可變汽門正時控制系統


VANOS由液壓及機械作動所組成的凸輪控制裝置,並藉由DME引擎管理系統所操縱著。VANOS就是基於一種調整機械的方式,用以修正相對於曲軸運轉的進氣凸輪位置。在引擎低轉速時,進氣門開啟較慢,以增進怠速的轉速穩定及平滑;在引擎中轉速時,進氣門比較早啟開,用以增加扭力及確保廢氣回收進入燃燒室,減少燃油的消耗及排放的廢氣,最後,在引擎高轉速時,進氣門再度地延遲啟開,所以能有全動力的產生。

VANOS意味著能增進廢氣的管理,增加輸出及扭力及提供較佳的怠速品質與燃油效率。而最新的VANOS版本為雙VANOS,使用於新M3引擎上。VANOS最先發表於BMW
M50 5系列的引擎上。

詳細動作原理如下:

在頂置凸輪的引擎中,凸輪是介由皮帶或鏈條與曲軸所帶動,而在BMW VANOS 中則是使用鏈條及鏈輪機構。


曲軸驅動排氣凸輪上的鏈輪,而排氣鏈輪則是鎖在排氣凸輪上,第二個鏈條則是圍繞於進氣鏈輪上,大的鏈輪並沒有安裝在進氣凸輪上,而它的中間有一個洞,內側的洞是一組螺旋齒輪,凸輪的末端也有一組螺旋齒輪在外側,但它比較小並能結合於大鏈輪內側的齒輪上,其中有一金屬杯用以配合內側與外側的螺旋齒輪,而VANOS中的V( Variable)就是可變的意思,用以改變螺旋齒輪的接合運作,杯齒輪藉由液壓的方式來移動,由液壓的操作又由DME所控制著。

在怠速時,凸輪的正時是處於延遲,當離開怠速時,DME控制一電磁閥讓油壓來移動杯齒輪,因此在中轉速時可以使凸輪提前至12.5度,大約在5000轉時,讓它回到原來的位置,因此在中轉速時提前量較大也會有較大的扭力輸出。有時駕駛者行駛時常會聽到一種聲音,這可能就是杯齒輪移動進或出所產生的鏈輪扭動的結果。雙VANOS ( double-variable camshaft control )能改變進氣及排氣凸輪,更是意味著能增大其扭力性能,而這個改變則是基於油門的位置及引擎的轉速。


而大部分的BMW則是使用單VANOS,進氣凸輪的正時只能有兩個轉速範圍的變化,,然而在雙VANOS 系統中,進氣與排氣凸輪的正時則在連續性的變化,在引擎大部份的轉速範圍。

在雙VANOS中,進氣門啟開期間延伸到12度,汽門的升程增加0.9MM。雙VANOS須要非常高的油壓來快速地、精確地調整凸輪,確保低轉速有較佳的扭力,高轉速有較佳的動力,使得未燃燒的廢氣減少,增進引擎的怠速,在熱車時間,並使觸媒轉換器快速地達到其工作溫度。

雙VANOS能增進引擎低轉速的馬力,平滑的扭力曲線,及用以一組凸輪有較寬廣的動力輸出,相較於單VANOS扭力高峰時,轉速降低450轉;馬力高峰時,轉速增加200轉,在此同時,扭力並不會降到之前的馬力高峰。雙VANOS的優益性在於系統能控制排氣廢氣單獨地流入進氣歧管,在所有的操作狀況,也就是讓EGR的廢氣控制量更佳。

當引擎熱車時,VANOS增進燃油的混合來幫助觸媒轉換器快速地達到熱車的操作溫度,當引擎怠速時,系統會保持怠速的平滑性及最少的廢氣排氣量,在部份負載時,增加其廢氣再循環值,讓引擎加大油門時有較佳的燃油效率,在全負載時,系統則切換回低循環量,讓汽缸儘可能較多的含氧量。