可变正时气门技术

VVT－i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转 角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、 燃油经济性，降低尾气的排放。
VVT－i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。 ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压 力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反 馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并 发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机 油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信 号指令选择输送至VVT－i控制器的不同油道上。

最先配备这种系统的车型就是阿尔法罗密欧Spider。当这款车在欧洲 销售的时候，该公司进一步增大了重叠角度以获得更好的燃油经济性。 后来在配备了Bosch公司的Motronic发动机管理系统之后，发动机的 正时技术便越来越依赖于ECU的作用了。 紧随阿尔法罗密欧的就是日产和本田。这两家日本公司分别在1987年 和1989年，研发出了他们自己的双顶置凸轮轴系统，也就是后来所说 的 NVCS 和 VTEC 系统。在 1992 年，宝马公司也开发出了自己的 Vanos系统，最先被应用在了进气凸轮轴上，后来，又于1998年，推 出了他们的双Vanos系统。目前丰田的VVT-i；三菱的MIVEC； 奥迪 的AVS；菲亚特的Multiair等也逐渐开始使用。
可变气门正时（VVT）
近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经 济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、 科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研 究与开发。这些新技术和新方法，有的已在内燃机 上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能 成为未来内燃机技术的发展方向。
发动机可变气门正时技术是近些年来被逐渐应 用于现代轿车上的新技术中的一种，发动机采用可 变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增 加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。 发动机可变气门正时技术的英文缩写就是 “VVT”（Variable Valve Timing)，其实这种称谓 是“可变气门正时”的通称，而在汽车领域被普遍 应用的可变气门正时技术又因为各个厂商的自行创 新或者叫法不同而多种多样。

气门正时的可变性就发挥出了应有的作用，这样以来就会提升发动机的动力 表现，使燃烧更有效率。

在控制进气与排气的工作中，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时 刻，配气相位上称为“重叠阶段”。在低转下表现出色的设计在高转下就未 必有效，而重叠较多的发动机设计则在低转时的扭矩输出方面表现欠佳，重 叠少的发动机则是在牺牲了动力性能的前提下换来了发动机的平顺性和高扭 矩。因此，就需要在设计时，充分考虑到凸轮形状和正时的设计，从而优化 发动机的表现。 因此为了解决这个问题，就要求这个“重叠阶段”的夹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。

可变正时技术的发展

在相当长的一段时间内，发动机的设计一直比较中庸，没有任何一款 机器能够既保证高转的有效性，又保证低转的大扭矩。不过，在上世 纪70年代初，出于减排目的而开发的可变凸轮正时技术却给了发动机 设计界一个重要的启示。在重叠阶段应用气门正时调节可以通过废气 来降低温度，从而减少NOx（NOx气体是一种危害大且较难处理的大 气污染物）的排放。
丰田的VVT-i

VVT—i.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新 款的丰田轿车的发动机已普遍安装了 VVT — i系统。丰田的 VVT—i系 统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。 工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将 机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下， 小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围 内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门 正时的目的。
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三菱的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管理系 统。

装备MIVEC系统的发动机与普通发动机一样采用每缸四气门，两进两 排的设计，但不同的是它可以控制每缸两个进气门的开闭大小。如在 低速行驶时，MIVEC系统发出指令此时两个进气门中的其中一个升程 很小，这时基本就相当于一台两气门发动机。由于只有一个进气门工 作，吸入的空气不会通过汽缸中心，所以能产生较强的进气涡流，对 于低速行驶，尤其是冷车怠速条件下能增大燃烧速率，使燃烧更充分 从而也大大提高了经济性。在我们日常行车中，经常会遇到这种情况， 比如堵车时，这时装备了MIVEC系统的发动机比普通发动机能节省不 少的燃料。 而另一种情况就是当我们需要加速或高转速行驶时，这时MIVEC系 统会让两个进气门同时以同样的最大升程开启，这时的进气效率能显 著提高，令发动机在高转速运转时能有充足的储备。
螺旋槽式VVT－i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性 连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活 塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位， 从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧， 迫使活塞右移，由于活塞上的螺旋形花键的作用，进气凸轮轴会相对 于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的石侧， 迫使活塞左移，就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气 正时，凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力平衡，活 塞停止移动。

丰田VVT-i

VVT－i系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气 凸轮轴上的，称为叶片式VVT－i，丰田PREVIA（大霸王）安装此款。 另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式 VVT － i ，丰田凌志 400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样，但作用相同。

叶片式VVT－i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦 合的叶轮组成，来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上， 导致VVT－i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。 当油压施加在提前侧油腔转动壳体时，沿提前方向转动进气凸轮轴； 当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时，沿滞后方向转动进气凸轮轴； 当发动机停止时，凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。

凸轮轴
凸轮轴及节气 门装配图
凸轮轴

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可变正时系统的发动机
采用可变气门正时系统的发动 机
采用可变气门正时系统的 发动机局部剖面图
可变正时系统的发动机
可 变 气 门 正 时 系 统
可 变 气 门 正 时 系 统 结 构 图 返 回
EGR发动机
发应 动用 机废 气 外 循 环 （
EGR ） 技 术 的

因此，在上个世纪七十年代，废气外循环（EGR）技术在减少NOx方 面的效果已经被广泛接受，但是，如果能够形成内循环的话，发动机 的设计将更为简单。所以，后来人们应用了更长的重叠时间，从而使 部分废气能够在进气冲程时进入气缸。不过，虽然这个问题得到了解 决，但是，怠速和低速的工作效果又受到了影响，并使发动机无法在 起步阶段通过废气高温来激活催化剂，所以，人们开始使用了可变凸 轮正时技术。
优点：是省油，功升比大。 缺点：是中段转速扭矩不足。
可变正时技术的发展

我们通俗点来说，四冲程汽油机分为吸气、压缩、做功、排气这四步流程， 由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅需千分之几 秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下降。 因此，就需要利用气流的进气惯性，气门要早开晚关，以满足进气充足，排 气干净的要求。 发动机气门是由曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时则是由凸轮决定的。 对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言，进排气们开闭时间都是固定 的，但是这种固定不变的气门正时却很难顾及到发动机在不同转速工况时的 工作需要。所以，为了让发动机根据不同的负载情况能够自由调整“呼吸”，
可变正时技术的应用
可变正时技术的应用

百度文库
最先将气门正时技术应用在量产车中的公司是意大利的阿尔法罗密欧。 作为第一个开发出了双凸轮轴量产发动机的厂商，他们用两根不同的 凸轮轴来控制进气气门和排气气门的开闭时间，从而达到了比单凸轮 轴更为有效的效果。这家车厂一名叫Giampaolo Garcea的工程师发 明了一个装置，就是在进气凸轮轴的主动链轮里加上一个设备，并由 螺旋键槽将其与凸轮相连接，来改变气门的正时效果。
可变气门正时技术（VVT）

工作原理：根据发动机的运行情况，调整进气（排气）
的量，和气门开合时间，角度。使进入的空气量达到最佳， 提高燃烧效率。 该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的 相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机 转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。


D-VVT，双VVT技术

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D-VVT，双VVT技术），进一 步优化了燃烧效率。 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。 我们都知道，发动机的实质动力表现是取决与单位时间内汽缸的进气 量的，前面说过，气门正时代表了气门开启的时间，而气门升程则代 表了气门开启的大小，从原理上看，可变气门正时技术也是通过改变 进气量来改善动力表现的，但是气门正时只能增加或者缩小气门开启 时间，并不能有效改善汽缸内单位时间的进气量，因此对于发动机动 欧宝雅特D力性的帮助并不大。 凯迪拉克3.0升SIDI直喷发动机D-VVT电子可变双气门正时 VVT发动机

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阿尔法罗密欧Spider
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本田的i-VTEC
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宝马的Double-VANOS

Double-VANOS:双凸轮轴可变气门正时系统。 Double-VANOS是由BMW开发的双凸轮轴可变气门正时系统，这 是宝马技术发展领域中的又一项成就： Double-VANOS双凸轮轴可变 气门正时系统根据油门踏板和发动机转速控制扭矩曲线，进气和排气 气门正时则根据凸轮轴上可控制的角度按照发动机的运行条件进行无 级的精准调节。 在低发动机转速时，移动凸轮轴的位置，使气门延时打开，提高怠 速质量并改进功率输出的平稳性。在发动机转速增加时，气门提前打 开：增强扭矩，降低油耗并减少排放。高发动机转速时，气门重新又 延时打开，为全额功率输出提供条件。 Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统还控制循环返回进气歧管 的废气量以增强燃油经济性。系统在发动机预热阶段使用一套专用参 数以帮助三元催化转换器更快达到理想工作温度并降低排放。整个过 程由车辆的汽油发动机电子控制系统（DME）控制。
当然MIVEC并不是只有这两种可变的工作状态，它可以根据各传感器 传来的发动机工况信号来适时调整最合理的配气正时 ，总而言之 mivec可以令发动机时刻处在最佳燃烧状态。


http://v.youku.com/v_show/id_XOTk2MTE4MDg=.html
奥迪的AVS

奥迪的AVS可变气门升程系统在设计理念上与本田的 i-VTEC有着异曲同工之 妙，只是在实施手段上略有不同。这套系统为每个进气门设计了两组不同角 度的凸轮，同时在凸轮轴上安装有螺旋沟槽套筒。螺旋沟槽套筒由电磁驱动 器加以控制，用以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程。 发动机在高负载的情况下，AVS系统将螺旋沟槽套筒向右推动，使角度较大 的凸轮得以推动气门。在此情况下，气门升程可达到11毫米，以提供燃烧室 最佳的进气流量和进气流速，实现更加强劲的动力输出。当发动机在低负载 的情况下，为了追求发动机的节油性能，此时AVS系统则将凸轮推至左侧， 以较小的凸轮推动气门。 这套系统中还有一个设计细节需要注意，那就是两个进气门无论是在普通凸 轮还是高角度凸轮下的相位和升程是有差别的，也就是说两个进气门开启和 关闭的时间以及升程并不相同。这种不对称的进气设计是为了让空气在流经 两个进气门后，同时配合特殊造型的燃烧室和活塞头，可以令混合气在气缸 内实现翻转和紊流，进一步优化混合气的状态。 奥迪AVS可变气门升程系统在发动机 700至4000转之间工作，当发动机处于 中间转速区域进行定速巡航时，AVS系统可以为车辆提供很好的节油效果。


总结（发展趋势：可变气门正时升程）

面对这一系列各式各样的VVT技术，新的疑问也就接踵而至了：哪种 技术最好呢？如果非要做个比较的话，我们可以得出这样的结论：两 段式三段式的非连续可调不如 CVVT，单独改变进气正时或者排气正 时的VVT技术比起进排气一起调节的 DVVT还是稍逊一筹；而气门升 程与气门正时同时可调（i-VTEC）使得发动机的低负荷经济性和高负 荷的动力性非常令人满意，但是动力输出的平顺性打了折扣。