央视网|中国网络电视台|网站地图
客服设为首页
登录

中国网络电视台 > 汽车台 > 技术馆 >

呼吸之道 浅析可变气门正时 升程技术图片

发布时间:2010年08月19日 13:52 | 进入汽车论坛 | 来源:汽车之家

评分
意见反馈 意见反馈 顶 踩 收藏 收藏

  VVTi,i-Vtec和VVEL等各种可变气门技术相信大家都有所了解,基本上,目前市面上新车所搭载的绝大部分发动机都或多或少的使用了可变气门技术。可能大家也都知道可变气门技术都可以有效提升发动机动力并节省油耗,但是它们都是通过什么原理实现的呢?

  我们都知道,发动机的配气机构负责向汽缸提供汽油燃烧做功做必须的新鲜空气,并将燃烧后的废气排除出去,这一套动作的工作原理可以看做是动物呼吸器官的吸气和呼气。从工作原理上讲,配气机构的主要功能是按照一定时限自动开启和关闭各气缸的进、排气门,从而使空气及时通过进气门向气缸内供给新鲜空气或者可燃混合气,并且及时将燃烧做功后形成的废气从排气门排出,实现发动机气缸换气补给的整个过程。

  那么气门的原理和作用应该怎么理解呢?我们将发动机的气门比作是一扇门,门的开启的大小和时间长短,决定了进出入的人流量。门开启的角度越大,开启时间越长,进出入的人流量越大,门开启的角度越小,开启时间越短,进出入的人流量就越少。在电影院入场看戏时,需要观众挨个验票进场,因此就要控制大门的开启角度,有些匣道还设置栏杆,象地铁出入口一样。在剧院散场时要尽快疏散观众,就要撤除匣道栏杆,将大门完全打开。

  大门开启角度和时间决定人流量,这非常容易理解。同样的道理用于发动机上,就产生了气门升程和正时以及可变进气歧管的概念。气门升程就好象门开启的角度,正时就好象门开启的时间,而进气歧管就是匣道栏杆。以立体的思维观点看问题,角度加时间就是一个容积空间的大小,它的大小则决定了耗油量。

  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。前面我们说过发动机的进、排气犹如人体的呼吸,不过机械化的“呼吸”过程却并不能使发动机的做功效率有任何提升。

  如果你参加过长跑比赛,就能深刻体会到呼吸的快慢以及长短对体能发挥的影响——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。而可变进气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”,从而提升动力表现,使燃烧更有效率。

  回到正题上,前面我们说过气门正时控制着气门的开启时间,那么VVT(可变气门正时)技术是如何工作的呢?它又是怎样实现提升效率节约燃油的效果呢?

  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,以满足满足进气充足,排气干净的要求。

  这种情况下,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”。重叠持续的相对时程可以用此间活塞运行配气相位的相对角度来衡量,这样就可以抛开转速,把它作为系统的固有特性来看待了。

  这种重叠的角度通常都很小,可是对发动机性能的影响却相当大。那么这个角度多大为宜呢?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。