可变气门升程

可变气门升程系统

四川交通运输职业学校钟声目前市面在售的车型中，包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内，大部分的发动机装配了可变气门正时系统，尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变气门正时系统已经成为了大众化的技术而显得有些习以为常了。可变气门正时的主要功能是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理地控制相应转速所需的空气量，从而降低油耗，提高经济性，但对动力的提升帮助不大。而可变气门升程系统能够较大地提高发动机的动力性，高转速、大负荷时气门升程增大，减少气门节流损失，以利于提高充气效率和提高燃油经济性；转速低、负荷小时，则气门升程减小，有利于增强进气涡流强度、加速燃烧、改善冷启动和降低油耗。

1、本田的VTEC系统

本田是最早将可变气门升程技术应用到车载发动机上的厂商，本田的VTEC系统结构如图1所示。

图1 本田的VTEC系统

两个进气气门摇臂中间还有一个特殊的摇臂，对应着凸轮轴上的一个高角度凸轮，而在发动机低转速时两个进气摇臂和这个特殊摇臂是分离的、互无关系，进气摇臂只由低角度凸轮驱动，因此进气气门打开的升程较小，这有助于提高低转速时的燃油经济性。但当发动机达到一定转速时，由电子液压控制的连杆会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。

2、日产的VVEL系统

本田的VETC是利用不同的凸轮来实现不同转速下气门升程的改变，而日产则是在驱动气门运动的摇臂上做文章。为了实现连续可变这个功能就必须研发出一种可无级改变工作状况的机构，日产的VVEL系统利用一个简单的螺杆和螺套达到了这个目的，如图2所示。

图2 日产的VVEL系统

螺母随着转动就可沿着螺栓上的螺纹上下运动，日产的工程师就是将一组螺杆（螺栓）和螺套（螺母）加到了发动机的气门摇臂上来使气门升程连续（无级）可变的。首先ECU 根据当前发动机的转速来决定螺套的所在位置，直流电动机驱动螺套的，螺套由一根连杆与控制杆相连，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，摇

臂又与连杆B相连，摇臂逆时针转动时就会带动连杆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。

3、宝马的Valvetronic系统

相比日产的VVEL，宝马的Valvetronic可变气门升程技术更加为人所知，这是宝马于2001年发布的自家可变气门升程技术，被广泛应用在宝马发动机上，目前国内在售的除M3及M5外的宝马车型的发动机均有此功能。和日产的VVEL一样，宝马的Valvetronic也是目前少数可以实现连续可变的气门升程技术之一，如图3所示。

图3 宝马的Valvetronic系统

宝马的Valvetronic系统同样是依靠改变摇臂结构来控制气门升程。传统的发动机大多都是利用凸轮轴上的凸轮挤压摇臂带动气门挺杆来使气门上下运动，而宝马的工程师在凸轮轴与传统摇臂间加装了一根偏心凸轮轴，利用偏心凸轮轴上的凸轮位置的改变来实现气门升程的改变。

虽然都是改变凸轮轴与气门挺杆间的摇臂机构，但宝马的Valvetronic和日产的VVEL 设计思路完全不同，可谓异曲同工。但是目前也有人认为宝马的这套系统结构有些复杂，在高转速极限状态下的作用并不理想，这也是M3和M5的高转速发动机不用Valvetronic的原因。同时和VVEL一样，Valvetronic目前也只应用在发动机的进气端，因此研发出更强大、更轻巧的新型Valvetronic系统也许正是宝马现在在做的事情。

除了本文介绍的这三家厂商外，菲亚特、奥迪、保时捷、丰田、三菱以及斯巴鲁也通过自己的技术探索实现了发动机气门升程可变的功能，但总体来看这项技术目前在国内还远远没有达到普及的程度，希望随着中国市场的壮大，各大合资厂商能尽快将最新的技术引进到国内在售车型上，更希望我们的自主品牌能尽早研发出属于自己的同类技术。