可变气门的原理

可变气门正时技能简直已成为当今发起机的规范装备，为了进一步发掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研宣布可变气门升程技能，当二者有用的结合起来时，则为发起机在各种工况和转速下供给了更高的进、排气功率。进步动力的一同，也下降了油耗水平。

●配气相位组织的原理和作用

咱们都知道，发起机 的配气相位组织担任向气缸供给汽油焚烧做功所有必要的新鲜空气，并将焚烧后的废气排出，这一套动作能够看做是人体吸气和呼气的进程。从作业原理上讲，配气相位组织的主要功能是依照必定的时限来敞开和封闭各气缸的进、排气门，然后完结发起机气缸换气补给的整个进程。

那么气门的原理和作用又应该怎样了解呢？咱们能够将发起机的气门 比作是一扇门，门敞开的巨细和时刻长短，决议了进出的人流量。门敞开的视点越大，敞开的时刻越长，进出的人流量越大，反之亦然。相同的道理用于发起机上，就发作了气门升程和正时的概念。气门升程就好象门敞开的视点，气门正时就好象门敞开的时刻。以立体的思想观念看问题，视点加时刻便是一个空间的巨细，它也决议了在单位时刻内的进、排气量。

●可变气门正时和升程技能能够使发起机的“呼吸”更为顺利天然

发起机的气门 一般由凸轮轴带动，关于没有可变气门正时技能的一般发起机而言，进、排气们开闭的时刻都是固定的，可是这种固定不变的气门正时却很难顾及到发起机在不同转速和工况时的需求。前面说过发起机进、排气的进程犹如人体的呼吸，不过固定不变的“呼吸”节奏却阻止了发起机功率的进步。

假如你参与过长距离跑竞赛，就能深入体会到呼吸节奏的掌握对体能发挥的重要性——太短促或故意的屏气都或许添加疲劳感，使奔驰愿望下降。所以，咱们在长距离跑竞赛时往往需求不断依照奔驰脚步来调整呼吸频率，以便时刻为身体供给足够的氧气。关于轿车发起机而言，这个道理相同适用。可变气门正时和升程技能便是为了让发起机 在各种负荷和转速下自在调整“呼吸”，然后进步动力体现，进步焚烧功率。

●可变气门正时技能

前面说过气门正时操控着气门的敞开时刻，那么VVT（可变气门正时）技能是怎么作业的呢？它又是怎样到达进步功率、节约燃油的作用呢？

——气门堆叠角对发起机功能的影响

当发起机处在高转速区间时，四冲程发起机的一个作业冲程仅需千分之几秒，这么短的时刻往往会引起发起机进气缺乏和排气不净，影响发起机 的功率。因而，就需求经过气门的早开和晚关，来补偿进气缺乏和排气不净的缺憾。这种状况下，必然会呈现一个进气门和排气门一同敞开的时刻，配气相位上称为“气门堆叠角”。

气门堆叠的视点往往对发起机功能发作较大的影响，那么这个视点多大为宜呢？咱们知道，发起机 转速越高，每个气缸一个作业循环内留给吸气和排气的肯定时刻也越短，因而要到达更高的充气功率，就需求延伸发起机的吸气和排气时刻。明显，当转速越高时，要求的气门堆叠视点越大。但在低转速工况下，过大的气门堆叠角则会使得废气过多的泻入进气端，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此刻ECU 也会难以对空燃比进行准确的操控，然后导致怠速不稳，低速扭矩偏低。相反，假如配气组织只对低转速工况进行优化，那么发起机的就无法在高转速下到达较高的峰值功率。所以发起机的规划都会挑选一个折衷的计划，不或许在两种天壤之别的工况下都到达最优状况。

所认为了处理这个问题，就要求配气相位能够依据发起机转速和工况的不同进行调理，凹凸转速下都能取得抱负的进、排气功率，这便是可变气门 正时技能开发的初衷。

——作业原理

尽管可变气门正时技能在各个厂商的称谓略有不同，可是完结的方法却迥然不同。以丰田的VVT-i技能为例，其作业原理为：该体系由ECU和谐操控，发起机各部位的传感器实时向ECU陈述作业状况。因为在ECU中储存有 气门最佳正时参数，所以ECU会随时对正时组织进行调整，然后改动气门的敞开和封闭时刻，或提早、或滞后、或坚持不变，下面这段视频则清楚的展现了VVT组织的作业原理。

简略的说，VVT体系便是经过在凸轮轴的传动端加装一套液力组织，然后完结凸轮轴在必定范围内的视点调理，也就相当于对气门的敞开和封闭时刻进行了调整。

VVT-i

VVT-i.体系是丰田公司的智能可变气门正时体系的英文缩写。近几十年来，依据进步轿车发起机动力性、经济性和下降排污的要求，许多国家和发起机厂商 、科研组织投入了很多的人力、物力进行新技能的研讨与开发。现在，这些新技能和新方法，有的已在内燃机上得到运用，有些正处于开展和完善阶段，有或许成为未来内燃机技能的开展方向。

丰田VVT-i发起机的ECM在各种行进工况下主动搜索一个对应发起机转速、进气量、节气门方位和冷却水温度的最佳气门 正时，并操控凸轮轴正时液压操控阀，并经过各个传感器的信号来感知实践气门正时，然后再履行反应操控，补偿体系误差，到达最佳气门正时的方位，然后能有用地进步轿车的功率与功能，尽量削减耗油量和废气排放。

发起机可变气门正时技能（VVT，Variable Valve Timing）是近些年来被逐步运用于现代轿车上的新技能中的一种，发起机选用可变气门正时技能能够进步进气充量，使充量系数添加，发起机的扭矩和功率能够得到进一步的进步。

i-VTEC

咱们最了解的可变气门升程体系或许非本田的i-vtec莫属了，本田 也是最早将可变气门升程技能发扬光大的厂商。本田的可变气门升程体系的结构和作业原理并不杂乱，工程师运用第三根摇臂和第三个凸轮即完结了看似杂乱的气门升程改动。

当发起机在中、低转速时，三根摇臂处于别离状况，一般凸轮推进主摇臂和副摇臂来操控两个进气门的开闭， 气门升量较小。此刻尽管中心凸轮也推进中心摇臂，但因为摇臂之间是别离的，所以两头的摇臂不受它操控，也不会影响气门的开闭状况。

发起机到达某一个设定的转速时，电脑即会指令电磁阀发起液压体系，推进摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一同由高视点凸轮驱动，这时气门的升程和敞开时刻都相应的增大了，使得单位时刻内的进气量更大，发起机动力也更强。这种在必定转速后忽然的动力迸发极大的进步了驾驭趣味。当发起机 转速降到某一转速时，摇臂内的液压也随之下降，活塞在回位绷簧作用下退回原位，三根摇臂分隔。

点评：这项技能在本田车型上的遍及度较高，可是分段式的气门调理方法仍是令发起机的动力输出不行线性。

MIVEC

MIVEC全称为“Mitsubishi Innovative Valve timing Electronic Control system”，中文解释为三菱智能可变气门正时与升程办理体系。

装备MIVEC体系的发起机与一般发起机相同选用每缸四气门，两进两排的规划，但不同的是它能够操控每缸两个进气门 的开闭巨细。如在低速行进时，MIVEC体系宣布指令此刻两个进气门中的其间一个升程很小，这时基本就相当于一台两气门发起机。因为只要一个进气门 作业，吸入的空气不会经过汽缸中心，所以能发作较强的进气涡流，关于低速行进，尤其是冷车怠速条件下能增大焚烧速率，使焚烧更充沛然后也大大进步了经济性。在咱们日常行车中，经常会遇到这种状况，比方堵车时，这时装备了MIVEC体系的发起机比一般发起机能节约不少的燃料。

而另一种状况便是当咱们需求加快或高转速行进时，这时MIVEC体系会让两个进气门一同以相同的最大升程敞开，这时的进气功率能明显进步，令发起机在高转速作业时能有足够的储藏。

当然MIVEC并不是只要这两种可变的作业状况，它能够依据各传感器传来的发起机 工况信号来当令调整最合理的配气正时，总而言之mivec能够令发起机时刻处在最佳焚烧状况。

Valvetronic

BMW的Valvetronic体系在传统的配气相位组织上添加了一根偏疼轴，一个步进电机和中心推杆等部件，该体系借由步进电机的旋转，再在一系列机械传动后很奇妙的改动了进气门升程的巨细。

当凸轮轴作业时，凸轮会驱动中心推杆和摇臂来完结气门 的敞开和封闭。当电机作业时，蜗轮蜗杆组织会首先驱动偏疼轴发作旋转，然后中心推杆和摇臂会发作联动，偏疼轴旋转的视点不同，终究凸轮轴经过中心推杆和摇臂顶动气门发作的升程也会不同。在电机的驱动下，进气门的升程能够完结从0.18mm到9.9mm之间的无级改动。

BMW的Valvetronic技能现已掩盖了旗下的多款发起机，包含现在接连推出的涡轮增压新动力。该技能能够让发起机 对驾驭者的意图做出更快捷的反应，一同经过发起机办理体系对气门升程的准确操控，完结了车辆在各种工况和负荷下的最佳动力匹配。

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点评：BMW的这项技能现已非常老练，并且经过不断的优化，Valvetronic技能也突破了转速的约束，能够运用在M-power的V8双涡轮增压发起机上。怎么确保在正确的时刻使气门升程处在适宜的方位是这项技能的最大难点，不过它的确做到了对发起机进行更为精准和详尽的调控办理。

Double-VANOS

Double-VANOS:双凸轮轴可变气门正时体系。

Double-VANOS是由BMW开发的双凸轮轴可变气门正时体系，这是宝马技能开展领域中的又一项成果：Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时体系依据油门踏板和发起机 转速操控扭矩曲线，进气和排气气门正时则依据凸轮轴上可操控的视点依照发起机的工作条件进行无级的精准调理。

在低发起机转速时，移动凸轮轴的方位，使气门延时翻开，进步怠速质量并改进功率输出的平稳性。在发起机转速添加时，气门提早翻开：增强扭矩，下降油耗并削减排放。高发起机转速时，气门 从头又延时翻开，为全额功率输出供给条件。

Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时体系还操控循环回来进气歧管的废气量以增强燃油经济性。体系在发起机预热阶段运用一套专用参数以协助三元催化转换器更快到达抱负作业温度并下降排放。整个进程由车辆的汽油发起机电子操控体系（DME）操控。

双VVT

市面上的绝大部分气门 正时体系都能够完结进气门正时在必定范围内的无级可调，而一部分发起机在排气门也装备了VVT体系，然后在进、排气门都完结了气门正时无级可调（也便是D-VVT，双VVT技能），进一步优化了焚烧功率。

传统的VVT技能经过合理的分配气门敞开的时刻的确能够有用进步发起机 的功率和燃油经济性，可是这项技能也有局限性和本身的瓶颈。不过在此基础上，经过引进可变气门升程技能能够补偿VVT的缺憾，然后使发起机的呼吸更为顺利、天然。

咱们都知道，发起机本质的动力体现是取决于单位时刻内气缸的进气量。前面说过，气门正时代表了气门敞开的时刻，而气门升程则代表了气门 敞开的巨细。从原理上看，可变气门正时技能也是经过改动进气量来改进动力体现的，可是气门正时只能提早或许推延气门敞开的时刻，并不能有用改进气缸内单位时刻的进气量，因而关于发起机动力性的协助是有限的。假如气门升程巨细也能够针对发起机不同的工况和转速实时调理的话，那么就能进步发起机在各种状况下的动力功能。

VVEL

摇臂经过偏疼轮套在操控杆上，而操控杆能够在电机的带动下旋转必定视点。当发起机 在高转速或许大负荷时，电机带动螺杆滚动，套在螺杆上的螺套也会发作相应的横向移动，与螺套联动的组织使得操控杆逆时针或顺时针发作旋转。因为摇臂套在操控杆的偏疼轮上，因而摇臂的旋转中心也会随之上升或下降，然后到达改动气门 升程的意图。尽管整个组织看起来比较杂乱，冲突副也相对较多，但因为体系中的摇臂，操控杆和螺套等都是刚性衔接，没有绷簧类的回位组织，使得VVEL体系即便在发起机高转速状况下也无需考虑惯性的问题。

点评：英菲尼迪的这项技能的原理与BMW的Valvetronic可谓迥然不同，也是完结了对发起机 的动力输出做出更为绵密详尽的调理，不过这项技能还仅仅运用在日产旗下的高端车型上。

AVS

发起机在高负载的状况下，AVS体系将螺旋沟槽套筒向右推进，使视点较大的凸轮得以推进气门。在此状况下，气门 升程可到达11毫米，以供给焚烧室最佳的进气流量和进气流速，完结愈加微弱的动力输出。当发起机在低负载的状况下，为了寻求发起机的节油功能，此刻AVS体系则将凸轮推至左边，以较小的凸轮推进气门。

这套体系中还有一个规划细节需求留意，那便是两个进气门 无论是在一般凸轮仍是高视点凸轮下的相位和升程是有不同的，也便是说两个进气门敞开和封闭的时刻以及升程并不相同。这种不对称的进气规划是为了让空气在流经两个进气门后，一同协作特别造型的焚烧室和活塞头，能够令混合气在气缸内完结翻转和紊流，进一步优化混合气的状况。

奥迪AVS可变气门升程体系在发起机700至4000转之间作业，当发起机处于中心转速区域进行定速巡航 时，AVS体系能够为车辆供给很好的节油作用。

点评：奥迪这套体系的气门升程依然是两段式的，没有做到气门升程的无级调理，所以对进气流量的操控还不行准确。可是一个奇妙之处在于对同一气缸内两个进气门选用不同步的敞开和封闭时刻，然后完结油、气的充沛混合。

Multiair

菲亚特的Multiair电控液压进气体系比较宝马的Valvetronic和英菲尼迪的VVEL的结构来说比较杂乱，并且杂乱的配气组织也会在必定程度上添加制作本钱。可是菲亚特的Multiair电控液压进气体系却选用了一种相对共同的手法完结了气门 升程的无级调理，在技能上可谓另辟蹊径。

Multiair最大的特色便是开创性的运用了电控液压操控体系来驱动气门的正时和升程，尽管发起机为每缸4气门的结构，可是却取消了进气门一侧凸轮轴，排气门侧的凸轮轴经过液压组织来驱动进气门。

Multiair体系的作业原理要直接得多，并且结构相对简略。进气门上方规划有活塞 和液压腔，液压腔一端与电磁阀相连，电磁阀则经过ECU信号，依据工况的不同当令调理流向液压腔内的油量。由凸轮轴驱动的活塞经过推进液压腔内的油液，操控气门的敞开。体系只需求操控液压腔内的油量的多少即能够完结对气门升程的无级可调。

简略的结构不只能够减小整个配气组织 的惯性，并且在高速作业时，能量的丢失也更小，并且电控加液压的协作方法还让Multiair体系具有极快的响应速度，因而能够完结在一个冲程内屡次敞开气门的形式，使得在怠速和低负荷工况下具有更高的焚烧功率。可是Multiair最大的优势在于本钱，因为配气组织 相对简略，整套Multiair体系也不需求太高的本钱，因而这项技能能够更好的向中低端车型掩盖。

点评：这项技能的规划可谓斗胆和构思十足，取消了传统的凸轮轴机械传动方法，经过液压体系来完结对气门升程的调理，可是这也对电控液压组织的可靠性提出了更高的要求。

simple structure can not only reduce the valvetrain inertia, but also in the high-speed operation, the energy loss is smaller, and with the electronic control and hydraulic also allow Multiair system with fast response speed, so it can realize the multiple mode opens the valve in one stroke, which has higher combustion efficiency in the idle speed and low load conditions. However, the biggest advantage is that the cost of Multiair, due to the relatively simple gas distribution mechanism, the whole Multiair system does not require too much cost, so this technology can be better to cover the low-end models.

comments: this technology design is bold and creative, canceled the camshaft of traditional mechanical transmission mode, through the hydraulic system to complete the adjustment of the valve lift, but also the reliability of the electric hydraulic mechanism put forward higher requirements.