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发动机可变气门技术09车辆一班 杨剑超 45号汽车整体技术日新月异，而作为汽车的心脏发动机技术的进步显得更受关注，从发动机问世以来，从不缺少废寝忘食的汽车专业技术人员为了创造出新的发动机和改善发动机各项性能而奋斗着，于是发动机各种新技术层出不穷可变气门技术、双顶置凸轮轴技术、缸内直喷技术、VCM汽缸管理技术、机械增压技术、涡轮增压技术，并且各种技术都普遍运用于汽车当中。由于石油属于不可再生资源，目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能普及适用于汽车发动机，于是人类越来越注重能源的利用，尤其在汽车行业上，终于在专业技术人员的汗水中诞生了可变气门技术。在现在的轿车发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、i-VTEC、VVL、VVTL-i等技术标号。这些显赫的标号都代表了它们的与众不同普通的发动机不一样，这些发动机都采用了发动机可变气门技术。可变气门技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC。 为何先进的发动机都要采用这种技术呢？这些技术的工作原理是什么？它能给发动机带来什么好处呢？1)可变气门正时 为了能更好的说清楚可变气门正时的原理，首先有必要简单解释一下发动机相关的几项工作原理。大家都知道，气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求，可变气门正时就是解决这一矛盾的技术。我们在简单回顾一下“气门叠加角”的概念在发动机运转的时候，我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室，让废气能尽可能的排出燃烧室，最好的解决方法就是让进气门提前打开，让排气门推迟关闭。这样，在进气行程和排气行程之间，就会发生进气门和排气门同时打开的情况，这种进排气门之间的重叠被称为气门叠开角。当发动机处于不同转速时，气门叠开角的要求也是不同的。没有任何一种固定的气门叠开角设置能让发动机在高地转速时都能完美输出的，如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车型的需求，选择最优化的固定的气门叠开角。例如，赛车的发动机一般都采用较小的气门叠开角，以有利于高转速时候的动力输出。而普通的民用车则采用适中的气门叠开角，同时兼顾高速和低速是的动力输出，但在低转速和高转速时会损失很多动力。而可变气门正时技术，就是通过技术手段，实现气门叠开角的可变来解决这一矛盾。 采用可变气门正时技术，发动机的功率和扭力输出将会更加线性，同时兼顾高低转速的动力输出。引擎的转速能够设计得更高，因而获得更多的功率输出。例如，尼桑的2升Neo VVL发动机比没有配备VVT的相同结构的发动机，可以提供超过25的动力输出。采用了可变气门正时技术，发动机在低转速时能增加扭力输出，大大增强驾驶的操纵灵活性。例如，菲亚特 Barchettas 1.8 VVT发动机，能在2000rpm6000rpm之间输出90的扭力。需要说明的是，发动机采用可变气门正时技术获得上述好处的同时，没有任何负面影响，换句话说，就是没有对于发动机的工作强度提出更高的要求。2)可变气门行程我们知道，发动机的气门行程是受凸轮轴转角长度控制的，在普通的发动机上，凸轮轴的转角长度固定，气门行程也是固定不变的。类似于不可变气门正时的发动机，这种气门行程固定不变的发动机，它采用的气门行程设计也是根据发动机的需求设定，赛车发动机采用长行程设计，以获得高转速是强大的功率输出，但在低转速的时候会工作不稳定；普通民用车则采用兼顾高低转速的气门行程设计，但会在高低转速区域损失动力。而采用可变行程技术的发动机，气门行程能随发动机转速的改变而改变。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。可变气门正时技术，在整个可变配气技术里，属于结构简单成本低的机构系统，它通过液压和齿轮传动机构，根据发动机的需要动态调节气门正时。由于结构简单，增加的成本有限，这个技术现在已经配备在大多数主流发动机上。可变气门正时不能改变气门开启持续时间，只能控制气门提前打开或推迟关闭的时刻。同时，它也不能像可变凸轮轴一样控制气门开启行程，所以它对提升发动机的性能所起的作用有限。不过这种技术是结构简单，成本低廉的可变配气技术，因为它只需要一套液压装置，就能调整凸轮轴相位，而不像其他系统那样，在每个气缸都需要布置一个液压机构。可变气门正时的简单分类:连续可变气门正时和不连续可变气门正时简单的可变配气相位VVT只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0度或30度中的一个。更高性能的可变配气相位VVT系统能够连续可变相位角，根据转速的不同，在0度-30度之间线性调教配气相位。显而易见，连续可变气门正时系统更适合匹配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能，特别是发动机的输出平顺性。进气可变气门正时和排气可变气门正时 有一些设计，像BMW的双可变配气相位系统（Double Vanos system），它能同时改变进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速更匹配的气门叠加角，因此其拥有效率更高的配气效率。这就是为什么BMW M3 3.2发动机（升功率为100匹） 拥有比前一代仅配备了进气门可变相位系统的M3 3.0发动机（升功率为95匹）更高的性能。在E46的3系中，双可变配气相位进气门可变相位0-40度之间调节，排气门可变相位在0-25度之间调节。优点：结构简单成本低，连续可变 VVT 改善了整个转速范围段的扭力输出.缺点:不能改变气门行程和气门开闭持续时间，因此与可变气门行程发动机相比，峰值功率输出较弱可变配气技术的在节能和环保方面的优势：可变配气技术在大幅度提升发动机性能的同时，在节能和环保方面也有其独特的优势。我们知道，EGR（废气再循环）是一套普通的用于降低排放和提高燃烧效率的系统，二可变配气技术则能发挥EGR更大的潜能。理论上说，进排气的混合需要根据发动机转速的不同与之相配合。当汽车在公路上中速行驶的时候，发动机的负荷很小，长时间的叠加角可能会有益于减小燃料消耗和降低废气排放。排气门延时关闭直到进气门打开，一部分废气同时被引入到气缸中，与新鲜混合气混合燃烧。因为废气里主要为不可燃烧的成分，引入新鲜混合气以后，可以降低混合气的浓度，达到减小燃油消耗和降低废气排放的目的。以上说到的可变配气技术都是汽油机，柴油机很少采用这种技术。这主要是因为这种技术主要是在发动机高转速的时候作用明显，柴油机的转速一般比较低，这种技术运用在柴油机上意义不大。可变配气技术带来的优势是显而易见的，这种技术将逐步成为先进发动机的标准配备。随着这一技术的普及，不配备这种技术的发动机在大多数领域将面临淘汰。也许有一天，我们会惊喜的发现，连入门级最低价的微型车也配备了配备这一系统。一辆汽车的发动机就相当于人身体中的心脏，可变气门正时技术对于调整引擎的呼吸系统有极其有利的帮助，将能源更加智能