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主流技术 7款可变配气技术发动机解析

发布时间:2012年03月01日 07:28 | 进入汽车论坛 | 来源:汽车之家1 | 手机看视频


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在目前市售的主流家用车当中,发动机气门正时技术已经日渐普及,包括一些采用自主技术的厂家。追溯起来,最早在气门正时上做文章的汽车厂家是意大利的阿尔法罗密欧,他们率先采用了两根凸轮轴来分别控制进气和排气的气门,也就是我们今天说的DOHC双顶置轮轴。近四十年的发展历程中,可变配气技术已经不再是什么难题,各大厂商也都在这一技术领域取得了自己的成绩。下面我们就来列数一下目前市面上比较主流的使用了几种可变配气技术的发动机。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

如果简单的归类,目前的发动机配气技术主要分为几种,一种是可变气门正时,即对进气或排气的正时可以根据发动机转速、进气压力和车速等参数调节,是通过改变凸轮轴旋转的角度来实现的。可变气门正时可以进一步分为连续可变和分段可变。连续可变是指气门叠加角可以在一定范围内进行连续的变化,分段可变则是只能在两到三个角度之间切换,而目前的技术基本上都可以实现连续可变了。另一种为可变气门升程,即可通过技术手段改变气门打开的升程,改变进气量,从而增加气缸内的压力并使燃烧效率得到改善,提高动力输出。除了这两种主流的技术以外,还有一些其他配气技术,如可变进气歧管、可变涡流控制等。

● 思域 i-VTEC可变气门正时和升程

其他车型:飞度、锋范、雅阁、奥德赛

说到本田的i-VTEC,很多人都知道。应该说,本田是第一个研发出可变气门升程技术的汽车厂商,过去的VTEC技术前面加了一个i,就表示在可变气门升程的基础上增加了可变气门正时技术。而应该赞扬的是本田对旗下车型一视同仁的态度,所有车型的发动机均采用了这套系统,不分是小型还是中型。不过,作为率先在80年代即研发出双凸轮轴的汽车厂家,目前依然在众多车型上使用SOHC单顶置凸轮轴的发动机(如飞度、锋范、思域乃至雅阁2.0),也挺令人费解。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

思域

思域1.8升发动机使用SOHC单顶置凸轮轴,也就是由同一根凸轮轴来控制进气门与排气门的打开与关闭动作。从结构上看,同一根凸轮轴无法实现对进排气的分别控制,所以对于正时相位重叠角的调节就无法做到连续调节。不过,虽然不如双凸轮轴的发动机更理想,但基本能够达到这套系统的要求。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

首先,气门升程的调节是靠增加了一组较高的中间凸轮和摇臂来实现的,三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。发动机低速时,小活塞不动,三根摇臂分离,正常进排气,进气量较少。当发动机转速升高达到某个设定值时,ECU会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根摇臂锁成一体,一起由中间凸轮驱动,由于中间凸轮更高,升程自然就增大了。

  这套系统由发动机电子控制单元(ECU)控制,通过接收各传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理,输出相应的控制信号,然后利用电磁阀调节摇臂活塞液压系统,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制,影响进气门的开度和时间。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

此外,在发动机低负荷时,进气门不像其他车型常规的半闭合状态,而是全部打开。此时进气顺畅,并减少了进气时的能量损失,而当活塞运行到下止点的时候,进气门并不关闭,而是在活塞上行一段距离之后再关闭,此时有一部分新鲜的空气被回推到进气道,进气门关闭,这部分空气则可以留作下次进气门打开时再使用,既节省了油耗,又减少了排放。 而在发动机高负载时,则按照正常的方式进行凸轮驱动,可以保证大功率输出。

跟大多数只能改进气门正时的配气技术相比,本田显然要更胜一筹。因为,可变正时只能改变气门打开的时机,却并不能改变进气量,因此对于动力方面的提升作用并不显著。而可变气门升程则因为可以通过控制气门打开的升程而改变进气量,从而使燃烧更充分且效率更高。不过,本田i-VTEC系统对气门正时的调节仅限于进气门,而且也不是连续可调的,如果未来要将这套系统扩展到既可以分段调节气门升程,又能同时调节进排气正时的话,单顶置凸轮轴的发动机显然就不适用了。

● 戈蓝 三菱MIVEC可变气门正时与升程

三菱4G1系列的发动机在国内的普及程度非常高,但是并没有使用MIVEC可变正时与可变升程技术。而新近推出的4A91系列1.5升发动机,已经使用了MIVEC的新型号,在一些小排量发动机上正在逐渐推广使用,比如骏捷FSV。不过,在这些小排量发动机上使用的MIVEC系统只有可变气门正时一项技术。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

Lancer EX

而在进口版的Lancer EX的两款4B11(2.0L)和4B12(2.4L)发动机上面,都使用了DOHC双顶置凸轮轴结构,MIVEC应该也不是完整版本,借用三菱汽车官网的话是“采用独有的MIVEC(三菱创新式气门正时电子控制系统)技术,可在任何转速范围,调节气门正时达到最佳表现”。不过,在我们就这个问题咨询三菱厂方相关人员时,得到的答复是Lancer EX的两款发动机上都有MIVEC可变气门与升程技术。另外,国产戈蓝上使用的2.4升发动机上也是可以同时调节气门正时和升程的的MIVEC系统。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

三菱传统的MIVEC可气配气系统包括了气门正时与升程,而升程可变跟本田的VTEC原理是一样的,通过气门摇臂分两段变化,更偏重高转速的动力输出。在传统的SOHC单顶置凸轮轴上,四气门发动机的两个进气门上,MIVEC有一个辅助开关系统,分为低速和高速两种模式的凸轮,用于调节气门升程。在低转速状态下,进入气门的空气量由于气门升程差而增大,同时设计成偏向于较低的燃油经济性、低排放和高扭矩。转速拉高后,由于进气门开启时间改变和升程增加,使得进气量明显增大,从而使输出功率随之提升。

主流技术 7款可变配气技术发动机解析

气门正时与其他可变气门正时技术原理相同,都是由专门的油压控制阀来做核心控制,ECU接收的各传感器信号来进行判断,通过机油的压力使活塞做横向移动,带动链轮相对阀壳体转动,使凸轮转角发生改变。

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