可變氣門正時和升程電子控制系統VTEC

可變氣門正時和升程電子控制系統VTEC

VTEC系統全稱是可變氣門正時和升程電子控制系統_是本田的專有技術_它能隨發動機轉速、負荷、水溫等運行參數的變化_而適當地調整配氣正時和氣門升程_使發動機在高、低速下均能達到最高效率.在VTEC系統中_其進氣凸輪軸上分別有三個凸輪面_分別頂動搖臂軸上的三個搖臂_當發動機處於低轉速或者低負荷時_三個搖臂之間無任何連接_左邊和右邊的搖臂分別頂動兩個進氣門_使兩者具有不同的正時及升程_以形成擠氣作用效果.此時中間的高速搖臂不頂動氣門_只是在搖臂軸上做無效的運動.當轉速在不斷提高時_發動機的各傳感器將監測到的負荷、轉速、車速以及水溫等參數送到電腦中_電腦對這些信息進行分析處理.當達到需要變換為高速模式時_電腦就發出一個信號打開VTEC電磁閥_使壓力機油進入搖臂軸內頂動活塞_使三只搖臂連接成一體_使兩只氣門都按高速模式工作.當發動機轉速降低達到氣門正時需要再次變換時_電腦再次發出信號_打開VTEC電磁閥壓力開頭_使壓力機油洩出_氣門再次回到低速工作模式.

普通的發動機在制造出來後_配氣相位和氣門升程就固定不變了_無法適應不同轉速下發動機對進排氣的需求.因此_傳統的發動機設計人員在考慮凸輪軸型線時都采用折衷方案_既要照顧高速也要考慮低速.但是這種綜合考慮的設計方案在某種程度上限制了發動機的性能_已遠遠不能滿足現在車用發動機的要求.因此_人們希望能夠有這樣一種發動機_其凸輪型線能夠適應任何轉速_不論在高速還是低速都能得到最佳的配氣相位.於是_可變配氣相位控制機構應運而生.在可變配氣相位控制機構中比較有代表性的便是本田公司的VTEC系統.

本田公司在1989年推出了自行研制的“可變氣門正時和氣門升程電子控制系統”_英文全“Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System”_縮寫就是“VTEC”_是世界上第一個能同時控制氣門開閉時間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統.本田的VTEC發動機一直是享有“可變氣門發動機的代名詞”之稱_它不只是輸出馬力超強_它還具有低轉速時尾氣排放環保、低油耗的特點_而這樣完全不同的特點在同一個發動機上面出現_就因為它在一支凸輪軸上有多種不同角度的凸輪.

與很多普通發動機一樣_VTEC發動機每缸有4氣門(2進2排)、凸輪軸和搖臂等_但與普通發動機不同的是凸輪與搖臂的數目及控制方法.中、低轉速用小角度凸輪_在中低轉速下兩氣門的配氣相位和升程不同_此時一個氣門升程很小_幾乎不參與進氣過程_進氣通道基本上相當於兩氣門發動機_但是由於進氣的流動方向不通過氣缸中心_故能產生較強的進氣渦流_對於低速_尤其是冷車條件下有利於提高混合氣均勻度、增大燃燒速率、減少壁面激冷效應和余隙的影響_使燃燒更加充分_從而提高了經濟性_並大幅降低了HC、CO的排放;而在高轉速時_通過VTEC電磁閥控制液壓油的走向_使得兩進氣搖臂連成一體並由開啟時間最長、升程最大的進氣凸輪來驅動氣門_此時兩進氣門按照大凸輪的輪廓同步進行.與低速運行相比_大大增加了進氣流通面積和開啟持續時間_從而提高了發動機高速時的動力性.這兩種完全不同性能表現的輸出曲線_本田的工程師使它們在同一個發動機上實現了_並且形象地稱之為 “平時的柔和駕駛”與“戰時的激烈駕駛”.

但是VTEC系統對於配氣相位的改變仍然是階段性的_也就是說其改變配氣相位只是在某一轉速下的跳躍_而不是在一段轉速范圍內連續可變.為了改善VTEC系統的性能_本田不斷進行創新_推出了i-VTEC系統.

簡單地說_i-VTEC系統是在VTEC系統的基礎上_增加了一個稱為VTC(Variable timing control“可變正時控制”)的裝置——一組進氣門凸輪軸正時可變控制機構_即i-VTEC=VTEC+VTC.此時_排氣閥門的正時與開啟的重疊時間是可變的_由VTC控制_VTC機構的導入使發動機在大范圍轉速內都能有合適的配氣相位_這在很大程度上提高了發動機的性能.

典型的VTC系統由VTC作動器、VTC油壓控制閥、各種傳感器以及ECU組成.VTC作動器、VTC油壓控制閥可根據ECU的信號產生動作_使進氣凸輪軸的相位連續變化.VTC令氣門重疊時間更加精確_保證進、排氣門最佳重疊時間_可將發動機功率提高20%.

VTC機構的導入_使得氣門的配氣相位能夠“智能化地”適應發動機負荷的改變.VTC在發動機運轉過程中配合VTEC系統的作用主要運用在三個方面.

1、最佳怠速/稀薄燃燒區域：

在此區域內_VTC系統停止作用_此時氣門重疊角最小_由於VTEC的作用_產生強大的渦流_從而使發動機怠速工作穩定.

2、最佳油耗、排氣控制區域

在此區域內_VTEC發揮作用_產生強大的渦流_從而使可燃混合氣混合更加均勻.同時VTC的作用使氣門重疊角加大_將部分廢氣重新吸入氣缸_起到了EGR的作用_以此達到最佳油耗和排氣控制.

3、最佳扭矩控制區域

在此區域內_通過VTC的控制_以最適當的氣門重疊角_同時配合VTEC系統的作用_使得發動機的輸出扭矩最大限度地提高.

另外_i-VTEC發動機采用進氣歧管在前_排氣歧管在後的布置.排氣歧管縮短了長度_也就是縮短了與三元催化器之間的距離_使三元催化器更快進入適當的工作溫度_能有效控制廢氣排放.由於發動機啟動後i-VTEC系統就進入狀態_不論低轉速或者高轉速VTC都在工作_也就消除？.原來VTEC系統存在的缺陷.

綜上所述_由於i-VTEC系統中VTC機構的導入_使得發動機的配氣相位能夠柔性地與發動機的負荷相匹配_在發動機的任何工況下_都能找到最佳的配氣相位_以最佳的氣門重疊角_實現中、低速時低油耗、低排放_高速時高功率、大扭矩_這就象按照人類大腦的要求那樣進行控制_因此被形象地稱之為“智能化”VTEC.

關鍵詞:可變氣門正時系統VVT 持續氣門正時S-VT 連續可變氣門正時機構CVVT