變配氣正時(shí)技術(shù)

變配氣正時(shí)技術(shù)
    在今天大多數(shù)轎車上我們經(jīng)常可以看見VVT-i, VTEC, VVL, VVTL-i等標(biāo)號(hào)，這些標(biāo)號(hào)的含義代表了汽車先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑——可變配氣定時(shí)技術(shù)。
    可變配氣技術(shù)，從大類上分，包括可變氣門正時(shí)和可變氣門行程兩大類，有些發(fā)動(dòng)機(jī)只匹配可變氣門正時(shí)，如豐田的VVT-i發(fā)動(dòng)機(jī)；有些發(fā)動(dòng)機(jī)只匹配了可變氣門行程，如本田的VTEC；有些發(fā)動(dòng)機(jī)既匹配的可變氣門正時(shí)又匹配的可變氣門行程，如豐田的VVTL-i，本田的i-VTEC。
    首先談一下普通發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)，大家都知道氣門是由發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸通過凸輪軸帶動(dòng)的，氣門的配氣正時(shí)取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)角。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，我們需要讓更多的新鮮空氣進(jìn)入到燃燒室，讓廢氣能盡可能的排出燃燒室，最好的解決方法就是讓進(jìn)氣門提前打開，讓排氣門推遲關(guān)閉。這樣，在進(jìn)氣行程和排氣行程之間，就會(huì)發(fā)生進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)打開的情況，這種進(jìn)排氣門之間的重疊被稱為氣門疊加角。在普通的發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)氣門和排氣門的開閉時(shí)間是固定不變的，氣門疊加角也是固定不變的，是根據(jù)試驗(yàn)而取得的最佳配氣定時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是不能改變的。然而發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低對(duì)進(jìn)，排氣流動(dòng)以及氣缸內(nèi)燃燒過程是有影響的。轉(zhuǎn)速高時(shí)，進(jìn)氣氣流流速高，慣性能量大，所以希望進(jìn)氣門早些打開，晚些關(guān)閉，使新鮮氣體順利充入氣缸，盡量多一些混合氣或空氣。反之在在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，進(jìn)氣流速低，流動(dòng)慣性能量也小，如果進(jìn)氣門過早開啟，由于此時(shí)活塞正上行排氣，很容易把新鮮空氣擠出氣缸，使進(jìn)氣反而少了，發(fā)動(dòng)機(jī)工作不穩(wěn)定。因此，沒有任何一種固定的氣門疊加角設(shè)置能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速時(shí)都能完美輸出的，如果沒有可變氣門正時(shí)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能根據(jù)其匹配車型的需求，選擇最優(yōu)化的固定的氣門疊加角。例如，賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用較小的氣門疊加角，以有利于高轉(zhuǎn)速時(shí)候的動(dòng)力輸出。而普通的民用車則采用適中的氣門疊加角，同時(shí)兼顧高速和低速是的動(dòng)力輸出，但在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)損失很多動(dòng)力。而可變氣門正時(shí)技術(shù)，就是通過技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氣門疊加角的可變來解決這一矛盾。
    如90年代初，日本本田公司推出一種即可改變配氣定時(shí)，又能改變氣門運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可變配氣定時(shí)—升程的控制機(jī)構(gòu)，是世界上第一個(gè)能同時(shí)控制氣門開閉時(shí)間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統(tǒng)。就是現(xiàn)在大家耳熟能詳?shù)腣TEC機(jī)構(gòu)：一般發(fā)動(dòng)機(jī)每缸氣門組只由一組凸輪驅(qū)動(dòng)，而VTEC系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)卻有中低速用和高速用兩組不同的氣門驅(qū)動(dòng)凸輪，并可通過電子控制系統(tǒng)的自動(dòng)操縱，進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。采用VTEC系統(tǒng)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)中低速與高速不同的配氣相位及進(jìn)氣量的要求，使發(fā)動(dòng)機(jī)無論在何速率運(yùn)轉(zhuǎn)都達(dá)到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與低排放的統(tǒng)一和極佳狀態(tài)。需要說明的是，發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變配氣定時(shí)技術(shù)獲得上述好處的同時(shí)，沒有任何負(fù)面影響，換句話說，就是沒有對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作強(qiáng)度提出更高的要求。
    VTEC的設(shè)計(jì)就好像采用了兩根不同的凸輪軸似的，一根用于低轉(zhuǎn)速，一根用于高轉(zhuǎn)速，但是VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)的不同之處就在于將這樣兩種不同的凸輪軸設(shè)計(jì)在了一根凸輪軸上。
    本田發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣凸輪軸中，除了原有控制兩個(gè)氣門的一對(duì)凸輪（主凸輪和次凸輪）和一對(duì)搖臂（主搖臂和次搖臂）外，還增加了一個(gè)較高的中間凸輪和相應(yīng)的搖臂（中間搖臂），三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動(dòng)的小活塞。 　　發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)，小活塞在原位置上，三根搖臂分離，主凸輪和次凸輪分別推動(dòng)主搖臂和次搖臂，控制兩個(gè)進(jìn)氣門的開閉，氣門升量較少，情形好像普通的發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然中間凸輪也推動(dòng)中間搖臂，但由于搖臂之間已分離，其它兩根搖臂不受它的控制，所以不會(huì)影響氣門的開閉狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到某一個(gè)設(shè)定的高轉(zhuǎn)速時(shí)，電腦即會(huì)指令電磁閥啟動(dòng)液壓系統(tǒng)，推動(dòng)搖臂內(nèi)的小活塞，使三根搖臂鎖成一體，一起由中間凸輪c驅(qū)動(dòng)，由于中間凸輪比其它凸輪都高，升程大，所以進(jìn)氣門開啟時(shí)間延長(zhǎng)，升程也增大了。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到某一個(gè)設(shè)定的低轉(zhuǎn)速時(shí)，搖臂內(nèi)的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，三根搖臂分開。 　　整個(gè)VTEC系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元（ECU）控制，ECU接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫等）的參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時(shí)間。 　　本田的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)推出了十年左右了，事實(shí)也證明這種設(shè)計(jì)是可靠的。它可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的性能，無論是低速下的燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)轉(zhuǎn)平順性還是高速下的加速性�？梢哉f，在電子控制閥門機(jī)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的凸輪機(jī)構(gòu)之前，本田的VTEC技術(shù)在目前可以說是一種很好的方法.使汽車技術(shù)的高科技含量增大，是汽車飛速發(fā)展的又一里程碑。