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那些年、我们修过的发动机技术
编辑:东莞市司毛特进口工业皮带有限公司   发布时间:2018-04-14

什么是气门正时?
在细说引擎可变气门正时技术之前,我们得明白引擎配气机构的基本原理。现代引擎多采用dohc的缸盖设计,两根凸轮轴被设置在引擎顶部,通过齿形带轮或链条从曲轴端取力,并以2:1的速度驱动凸轮轴,此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动,从而控制气门的开启和闭合。而我们今天要关注的,其实就是气门开合的问题。

为什么要“可变气门行程”?
活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成,相信这一章的内容不需废话,我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。气缸进气的基本原理是“负压”,也就是气缸内外的气体压强差。在引擎低速运转时,气门的开启程度切不可过大,这样容易造成气缸内外压力均衡,负压减小,从而进气不够充分,对于气门的工作而言,这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制;而高速恰恰相反,转速动辄5000rpm,倘若气门依然羞羞答答不肯打开,引擎的进气必然受阻,所以,我们需要长行程的气门升程。往往,工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性,有想榨取高速区的功率特性,只能采取一条“折中”的思路,到头来引擎高速没功率,低速缺扭矩……
所以在这样的情况下,就需要一种对气门升程进行调节的装置,也就是我们今天要说的“可变气门正时技术”。该技术既能保证低速高扭矩,又能获得高速高功率,对引擎而言是一个极大的突破。

80年代,诸多企业开始投入了可变气门正时的研究,1989年本田首次发布了“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,也就是我们常见的· 可变气门正时及升程电子控制系统。此后,各家企业不断发展该技术,到今天已经非常成熟,丰田也开发了vvt-i,保时捷开发了variocam,现代开发了dvvt……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异,但其设计思想却极为相似。

可变气门正时技术之一:保时捷variocam
保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术variocam
通过气门我们可以发现其两个位置,图中每个进气门分别有2种最大行程,绿色位置显然是高速时气门能够达到的最大行程。控制气门行程变化的,是两组凸轮控制,一组是高速凸轮,既红色部分的凸轮;另一组是低速凸轮,既高速凸轮之间的凸轮。
当引擎在低转速工况时,气门座顶端的黄色的控制活塞落在气门座内。这样高速凸轮只能驱动气门座向下行程而不能带动整个气门动作,整个气门由低速凸轮驱动气门顶向下行程,这样获得的气门开度就较小。反之当发动机在高转速工况时,控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中,把气门座和气门刚性的连接,高速凸轮驱动气门座时就能带动气门向下行程获得较大的气门开度。

可变气门正时技术之二:本田vtec
本田奥德赛mpv引擎采用的可变气门正时技术vetc
与保时捷variocam略有相同,本田的vtec原理接近,而控制方式不同。
凸轮轴上依然布置有高速凸轮与低速凸轮,但由于本田引擎的气门由摇臂驱动,所以不能像保时捷一样紧凑。控制高低速凸轮切换的是一组结构复杂的摇臂,通过传感器测出引擎转速,传送到· 什么是ecu和ecm?功用如何?ecu进行控制,并由ecu发出指令控制摇臂。
简单地说,就是这套摇臂能够根据转速不同自动选取1进1排的2气门工作或者2进2排的4气门工作,从而让发动机在高低速工况下都能顺畅自如。
通常,转速低于3500rpm时,各有一支进气、排气凸轮工作,此时发动机近似为一台2气门发动机,这样的好处是,能够增加负压,利于进气;转速超过3500rpm时,液压系伺服系统接到发动机中央控制器ecu指令,对摇臂内机油加压,压力机油推动定时柱塞移动,使得同步柱塞将高速摇臂与主副摇臂刚性连接,此时低速凸轮虽然转动,但处于空转状态,并不参与工作,从而4支活塞共同工作,以适应高速运转。

可变气门正时技术之三:宝马valvetronic
宝马760豪华轿车引擎采用的可变气门正时技术valvetronic

与保时捷variocam、本田· 可变气门正时及升程电子控制系统更多相关信息...");vtec相同的技术还有很多,例如丰田vvt-i,通用ecotec系列引擎的vvt等等,这些技术能够改变气门升程,但是局限性在于,这些技术都只有“两段式”可调,在气门行程进行变化的一颗会感觉到顿挫感。由此,宝马对气门行程的调节煞费苦心,开发了一套可以连续可变的气门正时技术,目前号称最具科技含量的气门正时技术。
与众不同的是,宝马采用的是电机驱动的方式,电机的周相运动通过蜗杆传动齿轮,准变为摇臂的控制角度变化,然后在凸轮轴的驱动下由摇臂带动气门运动。通过改变摇臂的角度即可改变气门的行程。由于采用了电机控制,在· 什么是ecu和ecm?功用如何?更多相关信息...");ecu指令下电机能够“无极”变化角度,使得气门升程的改变并不影响引擎工作,没有顿挫感,也更能有针对性地对每个转速范围进行细致的配气分析。

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