VVT可变气门正时技术.doc

日本车省油真正的真相：VVT可变气门正时技术日本车省油的问题，有人一口咬定是因为日本车轻但是他们无法解释2.0的雅阁为啥比2.0的帕萨特省油（帕萨特比雅阁还重，帕萨特才是B级里最轻的车）他们也无法解释同样是1.1吨的卡罗拉和捷达，前者比后者省油的问题；他们更无法解释0.8L的QQ3比1.0L的F0费油的原因（这个简直活丑）。日本车为什么省油？其实这个问题提法就不大对，而是因为问什么样的车省油。下面就由我来好好解释。可变气门VVT（Variable Valve Timing）发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。并能大大改善燃油经济性，有效提高汽车的功率与性能该技术又减少油耗和废气排放。目前该技术又分为i-VTEC和VVT-i两大流派。VTEC系统是在普通VVT的基础上，添加了一个“可变正时控制系统”，通过ECU控制程序调节进气门的开启关闭，使气门的重叠时间更加精确，达到最佳的进、排气时机，并且进一步提高了发动机的功率。VVT-i的最大特点是可根据发动机的状态控制进气凸轮轴，通过调整凸轮轴转角对配气时机进行优化，以获得最佳的配气正时，从而在所有速度范围内提高扭矩，VVT-i系统按控制器的安装部位不同又可以分成多种。目前该领域的代表是：日本本田（i-VTEC）和日本丰田（VVT-i）三菱汽车（mivec)在节能经济领域，VVT远远比涡轮实用。不仅油耗表现更出色，保养也便宜。当然了追求极限速度的肯定还是上涡轮为上。汽油直喷技术(FSI)FSI是Fuel Stratified Injection的词头缩写，意指燃油分层喷射。燃油分层喷射技术是发动机稀燃技术的一种。什么叫稀燃？顾名思义就是发动机混合气中的汽油含量低，汽油与空气之比可达1：25以上。它的特点是在进气道中已经产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动，使混合气体集中在位于燃烧室中央的火花塞周围。如此一来就可以大幅提高燃油的效率。全铝发动机全铝发动机和铸铁发动机最大的不同就是重量，由于材质不同全铝发动机比铸铁发动机轻的多。发动机在车辆总重中所占的比例是不能忽略的，重量减轻的最直接效果便是油耗减少。看吧，你要买台捷达，等于每天多带个大姑娘在路上转，能省油么？（更恐怖的是1.1吨的捷达，却有个皮厚的心，还有多少重量在外面的铁皮）后记：日本车省油，省油的也不仅仅是日本车。只要是应用了VVT技术的车，菱锐、海马、吉利、哈飞在自主品牌里都很省油。而奇瑞跟ATL合作，不仅没学到CBR，连VVT都搞不定，难怪A3油耗高呢。至于QQ3,0.8L的油耗比1.0L的F0还高，就是奇瑞不重视科技发展的大笑话。锐动比伊兰特省油，就因为锐动的发动机有了VVT技术，但是这还不够彻底。新一代的福瑞达发动机油耗表现和动力都非常好。相比于铁皮至上论，各位看官看过此文，对省油应该有了新的认识吧。可变气门行程和正时知识 发动机油耗可以通过一扇门的运动来说明。门开启的大小和时间长短，决定了进出入的人流量。门开启的角度越大，开启时间越长，进出入的人流量越大，门开启的角度越小，开启时间越短，进出入的人流量就越少。在剧院入场看戏，要一个一个观众验票进场，就要控制大门的开启角度，有些匣道还设置栏杆，象地铁出入口一样。在剧院散场时要尽快疏散观众，就要撤除匣道栏杆，将大门完全打开。大门开启角度和时间决定人流量，这非常容易理解。同样的道理用于发动机上，就产生了气门升程和正时的概念。气门升程就好象门开启的角度，正时就好象门开启的时间。以立体的思维观点看问题，角度加时间就是一个容积空间的大小，它的大小决定了耗油量。在实际运行中，汽车的运行负荷不可能一成不变，随着路面、速度和控制油门力度的不同，发动机负荷总是处在一个经常变化的状态之中，这个变化中的负荷影响着发动机的耗油量。当负荷大时，耗油量大，反之就少。一般汽车发动机耗油量是由节气门控制，它好象一扇门，通过节气门开启的角度和时间来控制混合比。在燃油电喷系统中，进入气缸的空气流量由节气门控制，节气门则由油门踏板控制。节气门开度越大空气流量越多，电控单元（ECU）再根据节气门位置传感器及其它位置传感器反馈来的信号来控制喷油器的喷油量。但是，随着发动机气门增多和转速的增高，发动机的气门升程和正时如果不随着变化，在一些工况下会出现难以解决的矛盾，例如如何保证低转速时的扭矩输出和高转速时的功率输出及在这些工况下的燃油消耗等问题，用单个节气门控制的燃油供给方式是难以完满解决的。最好的方式就是采用多种可变化的形式“综合治理”，因此就有可变进气管道、可变压缩比和可变气门的升程和正时来解决这个问题，其中可变气门的升程和正时也就是可变式气门驱动机构，是目前汽车常见的一种新技术。设计者为了令汽车省油，千方百计从气门升程和正时这两个关键上做文章。 气门的升程和正时互相关联但又是两件事情。升程是气门开度的问题，它是指气门开启的间隙有多大；正时是气门开启关闭的时间问题，它是指气门开启、关闭的时刻。它们都决定了进气量的大小，但气门的正时涉及到配气相位上的“重叠阶段”，即出现进气门和排气门同时开启的“重叠阶段”（见本栏目气门可变驱动机构），这在任何工况阶段都会出现。可变气门正时就是要按照负荷的变化控制气门进气时间由短到长呈线性变化，使发动机的动力输出顺畅平滑，减少油耗。 从形式上看，可变气门升程和正时系统有多种运行方式，例如本田的“i-VTEC”系统和丰田的“VVTi”系统，都是可变气门升程和正时系统（这两种装置本栏目都有介绍）。还有一种“停阀”（气门停止工作）的方式，就是根据发动机负荷工况，停止部分气门工作。例如本田发动机中的“H-VTEC”装置，每缸4气门中各有2个进、排气门，其中各有1个进、排气门在低、中转速内停止工作，变为2气门发动机；而在高转速内4个气门全部工作，系统通过调节液压气门挺杆内的液压来控制气门的运动。看看这段录像：（百度空间实在不好传硬盘视频）/marcas/audi/2007/tecnica/valvelift/vid/valvelift1.mov/marcas/audi/2007/tecnica/valvelift/vid/valvelift2.movVTEC原理影响发动机性能的关键在于气门正时和升程量。如果延长气门开闭的时间及增高升程量，就可以得到高转速和高马力，但是在低中转速区域，吸入的混合气体就会被吹散，导致扭矩不足且燃烧不稳定。 另外，如果缩短气门张开的升程，就可以得到丰富的低中速扭矩，但这样自然会多少影响到功率。正因如此，高转速区域和低中转速域所需求的气门正时和升程量是不同的，也就是说，气门正时和升程量决定了发动机的性能特点。 Honda独创的可变气门正时和升程系统，正是以控制气门开闭时间及升程量来配合发动机的转数，实现了划时代的高马力特性。 基于该技术，Honda开发出了3款发动机。第一款是DOHC VTEC发动机，以高马力、高扭矩为目标，对进气门和排气门的正时和升程量分别进行控制。 紧接着又开发出VTEC发动机，重视实用性的平衡，切换低速气门正时升程和高速气门正时升程的单顶置凸轮轴的VTEC发动机。 第三款是VTEC-E发动机，通过中高转速区域的实用型气门正时及升程系统进行驱动，在低转速区域下停止其中一个气门的运转，使燃烧室内产生最佳的混合气涡流，尽可能地实现稀薄燃烧，力图大幅度降低油耗。Honda在改善这些VTEC系统的基础上，进一步开发出了三级VTEC发动机。DOHC VTEC发动机一般来说，若是追求赛车发动机那种高转速、高功率的话，将会导致在低速领域下性能变得不稳定。另外，若重视低中速领域性能的话，将会导致高功率性能多少受到一些限制。Honda的DOHC VTEC先进技术使高低转速区的兼顾变为可能，VTEC重视的并非是其中哪个领域，而是在低转速领域和高转速领域，分别将进气及排气气门开闭时机和升程量控制在最佳状态，将进、排气效率提升至极限，实现全领域内的高性能。DOHC VTEC更加提炼了这些优异品质，将全领域的高性能汇集一身。例如，进一步提高压缩比，高压缩比达到10.4。另外还重新设置气门开闭时机和升程量，同时通过降低排气摩擦来提高进、排气效率。最终使发动机具有自然吸气发动机的顺畅应答反应和动态的行驶性能，就像赛车发动机一样。 DOHC VTEC发动机 本田汽车公司在1989年推出了自行研制的“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”，缩写就是“VTEC”，是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。与普通发动机相比，VIEC发动机同样是每缸4气门（2进2排）、凸轮轴和摇臂等，不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。 以雅阁F22B1发动机进气凸轮轴为例，除了原有控制两个气门的一对凸轮（主凸轮a和次凸轮b）和一对摇臂（主摇臂A和次摇臂B）外，还增加了一个较高的中间凸轮c和相应的摇臂（中间摇臂C），三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。 发动机低速时，小活塞在原位置上，三根摇臂分离，主凸轮a和次凸轮b分别推动主摇臂A和次摇臂B，控制两个进气门的开闭，气门升量较少，情形好像普通的发动机。虽然中间凸轮c也推动中间摇臂C，但由于摇臂之间已分离，其它两根摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。 发动机达到某一个设定的高转速（3500转/分）时，电脑即会指令电磁阀启动液压系统，推动摇臂内的小活塞，使三根ABC摇臂锁成一体，一起由中间凸轮c驱动，由于中间凸轮比其它凸轮都高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程也增大了。 当发动机转速降低到某一个设定的低转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。 整个VTEC系统由发动机主电脑（ECU）控制，ECU接收发动机传感器（包括转速、进气压力、车速、水温等）的参数并进行处理，输出相应的控制信号，通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统，从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制，影响进气门的开度和时间。 VTEC系统已经有十余年的历史，面对目益严格的排放及动力性能要求，已有一点“力不从心”的感觉。例如VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段，它们之间的转换不够平滑，在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同，连发出的声音也不一样。为了改善VTEC系统的性能，近年本田推出了i-VTEC系统。 简单地说，i-VTEC系统是在现有系统的基础上，添加一个称为“可变正时控制”VTC（Variable timing control），即一组进气门凸轮轴正时可变控制机构，通过ECU控制程序，控制进气门的开启关闭。它的原理是当发动机低转速时令每缸其中一只进气门关闭，让燃烧室内形成一道稀薄的混合气涡流，结集在火花塞周围点燃作功。发动机高转速时则在原有基础上提高进气门的开度及时间，以获取最大的充气量。VTC令气门重叠时间更加精确，达到最佳的进、排气门重叠时间，并将发动机功率提高20%。同时，i-VTEC系统发动机采用进气歧管放在前，排气歧管放在后（靠车厢一端）的布置。在进气歧管上增设了可变长度装置，低转速时增长进气行程提高气流速度，有利于提升扭矩；而排气歧管则缩短了长度，也就是缩短了与三元催化器之间的距离，使三元催化器更快进入适当的工作温度，能有效控制废气排放。由于发动机一启动后i-VTEC系统就进入状态，不论低转速或者高转速VTC都在工作，也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷。 i-vtec i/automobile-technology/VTEC/vtec+vtc3-stage vtecrocker armhttp:/www.honda-nsxclub.nl/Dutch/NL-4-Engine.htmVarioCam Plus uses a combination of variable valve timing and variable valve lift on the intake side to improve power, torque and fuel consumption across the entire engine-speed range. Essentially, the system offers two engines in one: the first for low-speed and urban use, the second for optimum high-speed performance. Despite the enormous differences between these two states, VarioCam Plus makes a seamless transition using the latest in electronic engine management. Variable Valve Timing. The intake and exhaust valves are driven by four overhead camshafts and bucket tappets with hydraulic valve lash compensation. Intake camshaft opening times are controlled by Porsches patented timing system VarioCam?system. With an automatic chain tensioner and hydraulic valve lash compensation, VarioCam alters camshaft timing for greater engine torque. Using a timing piston, controlled by the Bosch Motronic M 5.2 engine management system, placed between the two sides of the timing chain between the intake and exhaust cams. When actuated, the piston advances the timing of the intake cam by broadly 15 crankshaft degrees or 7.5 camshaft degrees. This earlier valve timing flatter creates more valve overlap and an earlier closing time than normal, resulting torque in additional engine torque. At high engine speeds, the piston is shifted back curve to its later timing position for more power. Late intake cam timing results in shorter valve overlap periods and reduced hydrocarbon emissions at low speeds and at idle. Early valve timing and long valve overlap times create exhaust gas recirculation at low loads and moderate engine speeds, reducing NOx emissions. VarioCam valve timing also improves cold-start emissions.Variable Valve Lift Mechanism consists of a two-stage tappet which is operated via an electro-hydraulic switching valve. Each tappet is made up of two main components: a central pin-like element and a cylindrical outer sleeve. When required, these elements can be brought together using a hydraulically actuated shaft. The central pin is actuated by a small-profile lobe on the camshaft, while the outer sleeve remains in continuous contact with two larger profiles on either side.Since there are effectively two cam contours on each intake camshaft, it is possible to apply two different valve-lift curves. The phase angle, or timing, on each of the cams can be advanced or retarded using an electro-hydraulically actuated adjuster.Small cam. Low lift. Optimum combustionVarioCam Plus offers a number of benefits when starting the engine from cold. Combustion is improved during the warm-up process, thereby reducing emissions. The system also provides smoother idling while enhancing fuel economy.Under low throttle load:, VarioCam Plus uses a long positive overlap i.e., increases the period during which both valves are open simultaneously ?as a means of maximising fuel efficiency. Si