可变配气相位与气门升程

所以为了解决这个问题，就要求配气相位角大小可以根 据转速和负载的不同进行调节，高低转速下都可以获得理想 的进气量从而提升发动机燃烧效率，这就是可变气门正时技 术开发的初衷。 在低速和怠 速工况下，系 统缩小进排气 时间使得配气 相位的重叠角 减小，从而改 善低速下的扭 矩表现，而高 速下则适当增 加配气相位重 叠角以提高提 升马力。
可变配气相位
我们知道，发动机转速越高，每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的绝对时 间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机需要尽可能长的吸气 和排气时间。显然，当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果 配气机构的设计是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得 较大的峰值功率。 但在低转速工况下，过大的重叠 角则会使得废气过多的泻入进气 岐管，吸气量反而会下降，气缸 内气流也会紊乱，此时ECU也会 难以对空燃比进行精确的控制， 从而导致怠速不稳，低速扭矩偏 低。相反，如果配气机构只对低 转速工况优化，发动机的就无法 在高转速下达到较高的峰值功率。 所以传统的发动机都是一个折衷 方案，不可能在两种截然不同的 工况下都达到最优状态。
双顶置凸轮轴
可变气门升程
传统的VVT技术通过合理的分配气门开启的时间确实可以有效提高发动机效率和经 济性，但是对发动机性能的提升却作用不大，下面将要介绍的可变气门升程技术则 可以弥补这个不足。 而如果气门开启大小（气门升 程）也可以时间可变调节的话， 那么就可以针对不同的转速使 用合适的气门升程，从而提升 发动机在各个转速内的动力性 能，这就是和VVT技术相辅相 承的可变气门升程技术。 可变气门升程技术可以在发动 机不同转速下匹配合适的气门 升程，使得低转速下扭矩充沛， 而高转速时马力强劲。低转速 时系统使用较小的气门升程， 这样有利于增加缸内紊流提高 燃烧速度，增加发动机低速输 出扭矩，而高转速时使用较大 的气门升程则可以显著提高进 气量，进而提升高转速时的功 率输出。
凸轮轴和节气门的工作示意图
我们最熟悉的可变气门升程系统无疑 就是本田的i-vtec技术了，本田也是 最早将可变气门升程技术发扬光大的 厂商。本田的可变气门升程系统结构 和工作原理并不复杂，工程师利用第 三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似 复杂的气门升程变化。 当发动机达到一定转速时，系 统就会控制连杆将两个进气摇臂和那 个特殊摇臂连接为一体，此时三个摇 臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气 门升程也会随之加大，单位时间内的 进气量更大，从而发动机动力更强。 这种在一定转速后突然的动力爆发也 能够增加驾驶乐趣，缺点则是动力输 出不够线性。 而随后像奥迪，三菱和丰田等厂商也都研发出了自己的可变气门升程技术，它同样 是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。
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车辆3班
虽然可变气门正时技术在各个厂商的称谓都各不相同，但是实现的方式大多大同 小异，以丰田的VVT-i技术为例，其工作原理为：系统由ECU协调控制，来自发 动机各部位的传感器随时向ECU报告运转工况。由于在ECU中储存有气门最佳 正时参数，所以ECU会随时控制凸轮轴正时控制液压阀，根据发动机转速调整 气门的开启时间，或提前，或滞后，或保持不变。 市面上的大部 分气门正时系 统都可以实现 进气门气门正 时在一定范围 内无级可调， 而少数发动机 还在排气门也 配备了VVT系 统，从而在进 排气门都实现 气门正时无级 可调（就是DVVT，双VVT 技术），进一 步优化了燃烧 效率。
呼吸之道
可变配气相位与气门升程
参加过长跑比赛同学都知道，呼吸的快慢以及深浅对体能 发挥的影响——太急促或刻意的屏息都有可能增加疲劳感，使 奔跑欲望降低。所以，我们在长跑比赛时往往需要不断按照奔 跑步伐来调整呼吸频率，以便随时为身体提供充足的氧气。 对于汽车发动机而言，这个 道理同样适用。可变配气相位 与气门升程技术就是为了让发 动机能够根据不同的负载情况 的能够自由调整“呼吸”的时 间和深浅程度，从而提升动力 表现，使燃烧更有效率。
而在近几年，日产和宝马则以更为精巧的设计率先推出了自己的连续可变气门升 程技术，实现了气门升程的无级可调。日产的VVEL技术为例，工程师在驱动气 门运动的摇臂增加了一组螺杆（螺栓）和螺套（螺母），螺套由一根连杆与控制 杆相连，连杆又和一个摇臂和控制杆相连带动气门顶端的凸轮。 螺套的横向移动可以带动控制杆转动，控制杆转动时上面的摇臂随之转动， 而摇臂又与link B（连杆B）相连，摇臂逆时针转动时就会带动link B去顶气门挺 杆上端的输出凸轮，最后输出凸轮就会顶起气门来改变气门升程。而日产就是通 过这么一套简单的连杆和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调。 相比分段可调的i-vtec 技术，连续可变的气门 升程不仅提供全转速区 域内更强的动力，也使 得动力的输出更加线性, 这项技术最先就被装备 在G37的VQ37VHR发 动机上，而VQ37VHR 也是2008年沃德十佳 发动机的得主。
此外，宝马的Valvetronic技术同样是依靠改变摇臂结构来控 制气门升程的，同样可以实现气门升程无级可调，只是连杆 摇臂的设计思路截然不同。此外，目前的可变气门升程技术 的运用基本还只停留在进气端，因此可变气门升程技术在未 来还拥有很大的提升空间。
主讲：陈进从 组员：1～11号 蔡名楚 蔡培锋 陈进从 陈敏锶 陈斯伟 陈毅豪 陈勇 方志鹏 冯彬健 冯德彬 何嘉智