可變氣門正時系統

可變氣門正時系統

汽車發動機氣門正時的機構和技術_也叫連續可變氣門正時系統.

可變氣門正時系統.當今高性能發動機普遍配備該系統.該系統通過配備的控制及執行系統_對發動機凸輪的相位或者氣門生程進行調節_從而達到優化發動機配氣過程的目的.

因為高轉速下與低轉速下_氣門的正時角對發動機經濟性和動力的影響是明顯的_高轉速下可以充分利用進氣慣性而提就進氣量和掃氣效率_所以氣門早開晚閉_低轉速反之_現在的發動機大多有這個技術.

活塞式四沖程引擎都由進氣、壓縮、做功、排氣4個沖程完成_我們關注的是氣門開啟程度對引擎進氣的問題.氣缸進氣的基本原理是“負壓”_也就是氣缸內外的氣體壓強差.在引擎低速運轉時_氣門的開啟程度切不可過大_這樣容易造成氣缸內外壓力均衡_負壓減小_從而進氣不夠充分_對於氣門的工作而言_這個“小程度開啟”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反_轉速動辄5000rpm_倘若氣門依然羞羞答答不肯打開_引擎的進氣必然受阻_所以_我們需要長行程的氣門升程.往往_工程師們既要兼顧引擎在低速區的扭矩特性_又想搾取高速區的功率特性_只能采取一條“折中”的思路_到頭來引擎高速沒功率_低速缺扭矩……

所以在這樣的情況下_就需要一種對氣門升程進行調節的裝置_也就是我們要說的“可變氣門正時技術”.該技術既能保證低速高扭矩_又能獲得高速高功率_對引擎而言是一個極大的突破.
80年代_諸多企業開始投入了可變氣門正時的研究_1989年本田首次發布了“可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統”_英文全稱“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System_也就是我們常見的VTEC.此後_各家企業不斷發展該技術_到今天已經非常成熟_豐田也開發了VVT-i_保時捷開發了Variocam_現代開發了DVVT……幾乎每家企業都有了自己的可變氣門正時技術.一系列可變氣門技術雖然商品名各異_但其設計思想卻極為相似.

可變氣門 – 分類介紹

保時捷Variocam

保時捷911跑車引擎采用的可變氣門正時技術Variocam通過氣門我們可以發現其有兩個位置_每個進氣門分別有2種最大行程.控制氣門行程變化的_是兩組凸輪控制_一組是高速凸輪_既紅色部分的凸輪；另一組是低速凸輪_既高速凸輪之間的凸輪.

當引擎在低轉速工況時_氣門座頂端的黃色的控制活塞落在氣門座內.這樣高速凸輪只能驅動氣門座向下行程而不能帶動整個氣門動作_整個氣門由低速凸輪驅動氣門頂向下行程_這樣獲得的氣門開度就較小.反之當發動機在高轉速工況時_控制活塞在液壓的驅動下從氣門座推入到氣門頂中_把氣門座和氣門剛性的連接_高速凸輪驅動氣門座時就能帶動氣門向下行程獲得較大的氣門開度.

本田VTEC

與保時捷Variocam略有相同_本田的VTEC原理接近_而控制方式不同.凸輪軸上依然布置有高速凸輪與低速凸輪_但由於本田引擎的氣門由搖臂驅動_所以不能像保時捷一樣緊湊.控制高低速凸輪切換的是一組結構復雜的搖臂_通過傳感器測出引擎轉速_傳送到ECU進行控制_並由ECU發出指令控制搖臂.

簡單地說_就是這套搖臂能夠根據轉速不同自動選取1進1排的2氣門工作或者2進2排的4氣門工作_從而讓發動機在高低速工況下都能順暢自如.

通常_轉速低於3500rpm時_各有一支進氣、排氣凸輪工作_此時發動機近似為一台2氣門發動機_這樣的好處是_能夠增加負壓_利於進氣；轉速超過3500rpm時_液壓系伺服系統接到發動機中央控制器ECU指令_對搖臂內機油加壓_壓力機油推動定時柱塞移動_使得同步柱塞將高速搖臂與主副搖臂剛性連接_此時低速凸輪雖然轉動_但處於空轉狀態_並不參與工作_從而4支活塞共同工作_以適應高速運轉.

寶馬Valvetronic

與保時捷Variocam、本田VTEC相同的技術還有很多_例如豐田VVT-i_通用ECOtec系列引擎的VVT等等_這些技術能夠改變氣門升程_但是局限性在於_這些技術都只有“兩段式”可調_在氣門行程進行變化的一刻會感覺到頓挫感.由此_寶馬對氣門行程的調節煞費苦心_開發了一套可以連續可變的氣門正時技術_目前號稱最具科技含量的氣門正時技術.

與眾不同的是_寶馬采用的是電機驅動的方式_電機的周相運動通過蝸桿傳動齒輪_准變為搖臂的控制角度變化_然後在凸輪軸的驅動下由搖臂帶動氣門運動.通過改變搖臂的角度即可改變氣門的行程.由於采用了電機控制_在ECU指令下電機能夠“無極”變化角度_使得氣門升程的改變並不影響引擎工作_沒有頓挫感_也更能有針對性地對每個轉速范圍進行細致的配氣分析.

雷諾日產CVTC

雷諾、日產合並之後_多項技術都在集團內部進行共用.其中就包括日產潛心研究的CVTC連續可變氣門正時系統.其原理與本田VTEC接近_也是采用液壓作用改變凸輪軸同步齒形帶輪與凸輪軸末端的夾角_從而改變配氣正時角.

在凸輪軸與正時齒輪之間有高壓油區和低壓油區.只要調節兩個油區之間的壓力差_就能改變配氣正時角了.兩個油區的油壓通過油壓控制閥調節的.當高壓油路（圖中紅色的通道）接通時_整個油室處於加壓狀態_凸輪軸順時針偏轉一定角度_配氣正時被推遲_重疊角增大_適用於低轉速；當電磁閥控制黃色區域壓力高於紅色區域壓力時_凸輪軸逆時針偏轉一定角度_配氣正時被提前_這樣重疊角減小_適用於高轉速.

關鍵詞:智能可變氣門正時系統VVT-i 連續可變氣門正時系統CVTC