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1、可变配气技术发动机解析在目前市售的主流家用车当中，发动机气门正时技术已经日渐普及，包括一些采用自主 技术的厂家。追溯起来，最早在气门正时上做文章的汽车厂家是意大利的阿尔法罗密欧，他 们率先采用了两根凸轮轴来分别控制进气和排气的气门，也就是我们今天说的DOHC双顶置轮 轴。近四十年的发展历程中，可变配气技术已经不再是什么难题，各大厂商也都在这一技术 领域取得了自己的成绩。下面我们就来列数一下目前市面上比较主流的使用了几种可变配气 技术的发动机。如果简单的归类，目前的发动机配气技术主要分为几种，一种是可变气门正时，即对进 气或排气的正时可以根据发动机转速、进气压力和车速等参数调节，是通过改变凸轮轴
2、旋转 的角度来实现的。可变气门正时可以进一步分为连续可变和分段可变。连续可变是指气门叠 加角可以在一定范围内进行连续的变化，分段可变则是只能在两到三个角度之间切换，而目 前的技术基本上都可以实现连续可变了。另一种为可变气门升程，即可通过技术手段改变气 门打开的升程，改变进气量，从而增加气缸内的压力并使燃烧效率得到改善，提高动力输出。 除了这两种主流的技术以外，还有一些其他配气技术，如可变进气歧管、可变涡流控制等。思域 i-VTEC可变气门正时和升程其他车型：飞度、锋范、雅阁、奥德赛说到本田的i-VTEC，很多人都知道。应该说，本田是第一个研发出可变气门升程技术的 汽车厂商，过去的VTEC技术前
3、面加了一个i，就表示在可变气门升程的基础上增加了可变气 门正时技术。而应该赞扬的是本田对旗下车型一视同仁的态度，所有车型的发动机均采用了 这套系统，不分是小型还是中型。不过，作为率先在 80 年代即研发出双凸轮轴的汽车厂家， 目前依然在众多车型上使用SOHC单顶置凸轮轴的发动机（如飞度、锋范、思域乃至雅阁2.0）, 也挺令人费解。思域1.8升发动机使用SOHC单顶置凸轮轴，也就是由同一根凸轮轴来控制进气门与排气 门的打开与关闭动作。从结构上看，同一根凸轮轴无法实现对进排气的分别控制，所以对于 正时相位重叠角的调节就无法做到连续调节。不过，虽然不如双凸轮轴的发动机更理想，但 基本能够达到这套系统
4、的要求。改款发帧延用老款齣ffl t动力输出毫无变优 最大功率 103Kw/6300rpm 農大扭趣74Nm/43Q0rpm首先，气门升程的调节是靠增加了一组较高的中间凸轮和摇臂来实现的，三根摇臂内部 装有由液压控制移动的小适塞。发动机低速时，小活塞不动，三根摇臂分离，正常进排气， 进气量较少。当发动机转速升高达到某个设定值时，ECU会指令电磁阀启动液压系统，推动 摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由中间凸轮驱动，由于中间凸轮更高，升程自 然就增大了。这套系统由发动机电子控制单元（ECU）控制，通过接收各传感器（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，然
5、后利用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。此外，在发动机低负荷时，进气门不像其他车型常规的半闭合状态，而是全部打开。此 时进气顺畅，并减少了进气时的能量损失，而当活塞运行到下止点的时候，进气门并不关闭 而是在活塞上行一段距离之后再关闭，此时有一部分新鲜的空气被回推到进气道，进气门关 闭，这部分空气则可以留作下次进气门打开时再使用，既节省了油耗，又减少了排放。而在 发动机高负载时，则按照正常的方式进行凸轮驱动，可以保证大功率输出。跟大多数只能改进气门正时的配气技术相比，本田显然要更胜一筹。因为，可变正时只 能改变气门打开的时机，却
6、并不能改变进气量，因此对于动力方面的提升作用并不显著。而 可变气门升程则因为可以通过控制气门打开的升程而改变进气量，从而使燃烧更充分且效率 更高。不过，本田i-VTEC系统对气门正时的调节仅限于进气门，而且也不是连续可调的，如 果未来要将这套系统扩展到既可以分段调节气门升程，又能同时调节进排气正时的话，单顶 置凸轮轴的发动机显然就不适用了。戈蓝 三菱MIVEC可变气门正时与升程三菱4G1系列的发动机在国内的普及程度非常高，但是并没有使用MIVEC可变正时与可 变升程技术。而新近推出的4A91系列1.5升发动机，已经使用了 MIVEC的新型号，在一些小 排量发动机上正在逐渐推广使用，比如骏捷FS
7、V。不过，在这些小排量发动机上使用的MIVEC 系统只有可变气门正时一项技术。而在进口版的Lancer EX的两款4B11 (2.0L)和4B12 (2.4L)发动机上面，都使用了 DOHC双顶置凸轮轴结构,MIVEC应该也不是完整版本，借用三菱汽车官网的话是“采用独有 的MIVEC (三菱创新式气门正时电子控制系统)技术，可在任何转速范围，调节气门正时达 到最佳表现”。不过，在我们就这个问题咨询三菱厂方相关人员时，得到的答复是Lancer EX的两款发动机上都有MIVEC可变气门与升程技术。另外，国产戈蓝上使用的2.4升发动机上 也是可以同时调节气门正时和升程的的MIVEC系统。三菱传统的M
8、IVEC可气配气系统包括了气门正时与升程，而升程可变跟本田的VTEC原理 是一样的，通过气门摇臂分两段变化，更偏重高转速的动力输出。在传统的SOHC单顶置凸轮 轴上，四气门发动机的两个进气门上，MIVEC有一个辅助开关系统，分为低速和高速两种模 式的凸轮，用于调节气门升程。在低转速状态下，进入气门的空气量由于气门升程差而增大 同时设计成偏向于较低的燃油经济性、低排放和高扭矩。转速拉高后，由于进气门开启时间 改变和升程增加，使得进气量明显增大，从而使输出功率随之提升。三荽察列发动机的可变吒门正时原理V VA.可变门正时庭轮）绸慌ItV.V,T.由气门讯时说节紬乐控制闽种制的權床用畑功v.v.T.
9、锤屉中前叶八轨#. r优比抻盼咒门疋时+vyj. ti 轮 I拎ii涵旳凸轮稱it H仃凸耗見气门正时与其他可变气门正时技术原理相同，都是由专门的油压控制阀来做核心控制，ECU接收的各传感器信号来进行判断，通过机迪的压力使适塞做横向移动，带动链轮相对阀 壳体转动，使凸轮转角发生改变。英菲尼迪G37 VVEL可变气门正程+C-VTC可变气门正时VQ37发动机上，首次装备了 VVEL可变气门升程，配合C-VTC可变气门正时，虽然在年 代上不如本田早，但旦产也终于可以扬眉吐气了。唯一让人感到遗憾的是，这套系统还没有 普及到日产品牌下面的普通家用车型上。VQ37是日产VVEL技术的首次应用，这台3.7
10、升发 动机，最大马力是330bhp,升功率达到了 89.2bhp。那么日产的VVEL是如何实现这一功能的？普通发动机的气门驱动组，由气门、凸轮轴、 凸轮、摇臂等组成。而日产的VVEL系统将凸轮轴上的凸轮全都改为偏心轮设计，摇臂也是套 在偏心轮上，并额外增加了摇臂控制机构。日产的VVEL摇臂通过偏心轮套在控制轴上，可以在直流马达带动下可以旋转一定角度。当发动机在 高转速或者大负荷时，直流马达带动螺杆转动，套在螺杆上的螺套向马达横向移动，与螺套 联动的机构使得控制轴逆时针旋转一定角度。由于摇臂套在控制轴的偏心轮上，因此摇臂的 旋转中心下移，也就相当于摇臂位置距离气门更近，所以，凸轮轴旋转时气门的开
11、启角度也 就更大。当发动机中、低转速或者低负荷时，ECU会下达命令，令马达驱使螺套做远离的横向移 动，联动机构使控制轴顺时针方向旋转，偏心轮圆心上移，摇臂旋转中心跟着上移，于是摇 臂距离气门的距离变远，凸轮轴旋转时气门的开启角度也就随之变小。由于马达的转动是线性的，它可以控制气门在最大升程和最小升程之间连续变化，因此 这种设计可以让发动机动力输出平滑，不会有突兀感。再配合C-VTC可变气门正时，发动机 在保证线性输出的基础上，可以令低转更平顺，高转则能达到更大的功率输出。睿翼VIS惯性可变进气系统+S-VT可变气门正时马自达的技术是采用VIS惯性可变进气，即通过改变进气歧管的形状和长度，低转速
12、用 长进气管，保证空气密度，维持低转的动力输出效率；高转用短进气歧管，加速空气进入气 缸的速度，增强进气气流的流动惯性，保证高转速下的进气量，以此来兼顾各段转速发动机 的表现。简单地说，发动机气门在关闭时气体会因为惯性而保持对气门的撞击，然后形成反弹， 如此反复，在节气门和气门之间形成振荡，如果下一次气门打开时，振荡刚好冲到气门就会 使这一次的进气出现一个微小的增压效应，使得进气效率变得更强。而马自达 6 的树脂进气歧管设有一个可以改变进气管通路容积的气门，该气门可以改变 惯性进气的共振频率，在转速4500rpm时会发生不连续的转换。每一种状态都被调谐为将一 股压力在不同的转速下回送到进气门。
13、两条进气通路在特定转速下进行转换，从而在进气口 产生类似增压器的效果，获得更宽的扭矩范围。目前，在福特和马自达的车型上多数都在使用VIS惯性可变进气系统，例如福克斯、马 自达3、马自达6等等。同时，与VIS相配合的是S-VT可变气门正时系统，S-VT跟其他的 VVT之类的原理都是一样的，将静态凸轮轴安装在一个齿轮嵌齿上，可以改变凸轮轴的转动 速度，由此提早或延迟打开气门从而改变进气正时。卡罗拉 双VVT_i进排气均连续可变丰田的双VVT-i技术一向很不低调，在卡罗拉的车尾就明晃晃地贴着DVVT-i的标识。这 个词组表示的是它拥有进排气连续可变技术，也就是说可以根据发动机转速的不同，使进气 门与
14、排气门重叠角可以实现连续可变。由于与不同转速下的发动机匹配得更加平顺，动力输出方面也会更加线性，同时排放和 燃油经济性也能够得到相应的改善。卡罗拉1.6升双VVT-i发动机在参数上显得很突出，最 大功率可以达到90KW，在同排量的自然吸气发动机中几乎难觅对手。这套系统能够控制进气门凸轮轴在50范围内调整凸轮转角，使配气正时满足优化控制 发动机工作状态的要求，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的 排放。VVT-i系统主要是由VVT-i控制器、凸轮轴正时机迪控制阀和传感器三部分组成。其 中传感器有曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和VVT传感器。悦动CVVT连续可变气门正时实际
15、上，可变气门正时技术的应用，在各家厂商当中的叫法五花八门，比如现代汽车的 CVVT就很容易被人误看成CCTV。悦动搭载的a-1.6L发动机，使用了 CVVT连续可变气门正 时技术，最大功率为112马力/6000rpm，最大扭矩145N m/4500rpm。CVVT的原理跟丰田的VVT-i其实是一样的，进气凸轮轴驱动齿轮内装有小涡轮，可以相 对齿轮壳做相对旋转，当发动机由低速向高速转换，ECU通过液压阀将机油压向小涡轮，使 其相对于齿轮壳旋转一定角度，凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，进气门开启的时刻 随之改变。保证了发动机按照不同的工况改变气门开启、关闭时间，既保证动力输出又可提 高燃油经
16、济性。这套系统的核心是油压控制阀，而电脑（ECU）会根据输入信号（发动机转速、进气量、 节气门位置、发动机温度等）来决定油压控制阀的操作，并利用凸轮位置感应器及曲轴位置 感应器，来决定实际的进气凸轮的气门正时。当发动机启动或关闭时，油压控制阀位置受到改变，而使得进气凸轮正时处于延后状态 怠速或低速负荷时，正时处于延后的位置，以改善平顺性。当中低速高负荷时则处于提前角 位置增加扭矩输出。而在高速负荷时则处于延迟位置以利于高转速操作。当发动机温度较低 时凸轮位置则处于延迟位置，稳定怠速降低油耗。迈腾可变气门相位迈腾的发动机，不管是1.8TSI还是2.0TSI，都属于比较新的EA888系列。而相对于老 款奥迪A4上使用的EA827系列发动机，EA888有几点改进之处，除了之前在另一篇文章中讲 到的增加了
