可变气门技术

重庆大学

可变气门技术发动机构造课程论文

姓名：李祖庆

班级：车辆5班

学号：20132645

汽车工程学院

2015年9月17日

可变气门技术

一、当前市面上可变气门技术。

可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置，为了进一步挖掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术，当二者有效的结合起来时，则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。提升动力的同时，也降低了油耗水平。

在此我调研查阅了各个汽车公司目前正在使用的可变气门技术。

1.保时捷的Variocam

保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术Variocam通过气门我们可以发现其有两

个位置，每个进气门分别有2种最大行程。控制气门行程变化的，是两组凸轮控制，一组是高速凸轮，既红色部分的凸轮；另一组是低速凸轮，既高速凸轮之间的凸轮。

当引擎在低转速工况时，气门座顶端的黄色的控制活塞落在气门座内。这样高速凸轮只能驱动气门座向下行程而不能带动整个气门动作，整个气门由低速凸轮驱动气门顶向下行程，这样获得的气门开度就较小。反之当发动机在高转速工况时，控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中，把气门座和气门刚性的连接，高速凸轮驱动气门座时就能带动气门向下行程获得较大的气门开度。

2. 宝马的Valvetronic

宝马的Valvetronic，实际上就是一种用于进气门的可变气门升程技术。相比于其他的凸轮轴—摇臂结构，Valvetronic则在凸轮轴和每根摇臂之间设置了一个中间摇臂，用以将凸轮轴的运动轨迹转化在气门摇臂上。这个中间摇臂引入了电子控制与电机执行系统，系统有一支与传统式引擎一样的凸轮轴，而且有还有一支偏心轴与滚轴及顶杆的机构，并由步进马达所带动著，藉由接收来自油门位置的信号，步进马达改变偏心凸轮的偏移量，通过控制电机旋转一定角度，带动螺纹杆的移动，从而改变中间摇臂接触凸轮轴和气门摇臂的角度，来实现一个凸轮轨迹转换成可变升程的气门开闭过程。

与传统式的双凸引擎来比较，Valvetronic 利用一支附加的偏心轴、步进马达和一些中置摇臂，来控制气门的启开或关闭，假如摇臂压得深一点进气门就会有较高的升程，Valvetronic 就是有办法自由控制著气门升降，长进气就是大的气门升程，短进气就是小的气门升程。3.本田的VTEC

本田的可变气门升程系统的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。

当发动机在中、低转速时，三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升量较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。

4.雷诺日产的CVTC

CVTC（连续可变气门正时系统）是日产的独有技术，在装载的CVTC系统的车辆上，发动机管理系统会在行驶的过程中，实时将发动机负荷的大小、行驶的路况、油门开启的变化程度以及发动机对加速的反应等等信息，传送到高智能型引擎监控系统（ECU），经由ECU 的计算机程序持续不断地进行精密的计算之后，计算机会依据引擎转速去决定进气门在开启

与关闭时的最佳时间点，而改变CVTC连续汽门正时控制的开闭位置，并且对凸轮轴的驱

动机构进行控制来提升燃烧室的进气效率，并且让废气完全的自汽缸中排出，以在各种转速之下，提供最佳的燃烧效率。

5. 三菱的MIVEC

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。

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。

6. 英菲尼迪的VVEL

工作原理与BMW的Valvetronic类似，但在结构上稍有不同。VVEL系统使用一套螺套和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调。在系统工作时，电机通过ECU信号控制螺杆和螺套的相对位置，螺套则带动摇臂、控制杆等部件，最终改变气门升程的大小。

摇臂通过偏心轮套在控制杆上，而控制杆可以在电机的带动下旋转一定角度。当发动机在高转速或者大负荷时，电机带动螺杆转动，套在螺杆上的螺套也会产生相应的横向移动，与螺套联动的机构使得控制杆逆时针或顺时针发生旋转。由于摇臂套在控制杆的偏心轮上，因此摇臂的旋转中心也会随之上升或下降，从而达到改变气门升程的目的。虽然整个机构看起来比较复杂，摩擦副也相对较多，但由于系统中的摇臂，控制杆和螺套等都是刚性连接，没有弹簧类的回位机构，使得VVEL系统即使在发动机高转速情况下也无需考虑惯性的问题。

7. 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

8. 菲亚特的Multiair

菲亚特的Multiair电控液压进气系统相比宝马的Valvetronic和英菲尼迪的VVEL的结构来说比较复杂，而且复杂的配气机构也会在一定程度上增加制造成本。然而菲亚特的Multiair 电控液压进气系统却采用了一种相对独特的手段实现了气门升程的无级调节，在技术上可谓