发动机可变气门正时技术.doc

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1、发动机可变气门正时技术发动机可变气门正时技术的英文缩写就是“VVT”（VariableValveTiming)，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。简单来说，可变气门正时的原理就是根据发动机的运行情况，调整进气、排气的量，控制气门开合的时间和角度，使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。 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

2、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”，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

3、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。 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

4、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。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。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

5、。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GiampaoloGarcea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。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

6、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。而保时捷公司的办法则是在两根凸轮轴之间应用一个链条对气门正时进行调节。简单来讲，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

7、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。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