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异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

发布时间:2012年04月12日 19:20 | 进入汽车论坛 | 来源:汽车之家 | 手机看视频


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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,已经有很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比较大众化的技术而显得有些习以为常了。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

但我们知道所谓的可变气门正时技术,其功能主要是改变发动机气门开启和闭合的时间,以达到更合理的控制相应发动机转速所需的空气量,作用主要还是为了降低油耗,提高经济性。而发动机的实质动力表现却是和单位时间内进入到汽缸内的氧气量有关,可变气门正时系统无法有效改变这一点,因此它对动力的提升帮助不大。

既然可变气门正时系统无能为力,那现在就该轮到本文的主角可变气门升程系统登场了。相比可变气门正时,气门升程系统目前还比较少见,尤其是连续可变气门升程技术更是只掌握在几个大厂商手中的绝密核心技术,因此我们能买到的装备可变气门升程系统的车型也不多。下面就让我们来看看有哪些车型可供选择。

阅前说明:

本文将主要介绍三大厂商的可变气门升程系统,但由于各自技术差异以及品牌层次不同,本文涉及的车型档次差别较大,因此我们只做技术性分析而各车型间并无对比之意,请各位网友注意。

本田可变气门升程技术:VTEC、i-VTEC
应用车型:国内所有在售本田讴歌车型

 广汽本田 飞度 08款 1.5 at炫酷运动版 广汽本田 雅阁 08款 2.4 ex navi 东风本田 思域 09款 1.8 exi自动舒适版 东风本田 思铂睿 09款 2.4l 尊贵版 讴歌 讴歌mdx 07款 3.7 讴歌 讴歌rl 08款 3.7 awd

本田讴歌的众多车型的发动机均装配了VTEC或i-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,而且不同于其它厂商先使用可变气门正时,后追加可变气门升程技术的做法,本田的工程师在研发项目之初就将这两种技术同步进行。结构简单、设计巧妙是本田可变气门升程机构的特点,具体工作方式我们下文会有介绍。

 广汽本田 飞度 08款 1.5 at炫酷运动版

不过令人有些遗憾的是,虽然已经投产多年但本田的可变气门升程技术目前似乎没有太大进步,依然还停留在只有两段或三段可调的程度(根据车型不同,具体技术有差别),而像菲亚特丰田日产宝马这些可变气门升程技术领域的后来者都已经研发出自己的连续可变气门升程技术。不过现在也有消息传出,本田也研发出了自己的连续可变气门升程及正时系统AVTEC,只是还没有正式开始使用。

 东风本田 思域 09款 1.8 exi自动舒适版

思域搭载的R18A单顶置凸轮轴发动机』

在此我们简单介绍一下VTEC及i-VTEC系统中可变气门升程机构的工作方式本田讴歌目前在国内发售的车型共有SOHCDOHC两种结构的发动机,它们虽然都配有VTEC或i-VTEC系统,但具体实现方式不太相同。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

飞度锋范以及思域搭载的都是本田的R系列发动机,采用的是SOHC单顶置凸轮轴结构,两个进气气门和两个排气气门均由一根凸轮轴驱动。首先要说明的是目前大部分可变气门升程技术都被应用在进气气门端,本田的R系列也不例外。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

我们从上图中可以看到,两个进气气门摇臂中间还有一个特殊的摇臂,它对应的是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。

 广汽本田 雅阁 08款 2.4 ex navi

雅阁思铂睿搭载的2.4升DOHC双顶置凸轮轴发动机』

除了小型车和紧凑型车使用的R系列,国内本田思铂睿雅阁CR-V的2.4L车型均搭载的是DOHC双顶置凸轮轴结构的K系列发动机,同样都装备了可变气门升程技术。此外本田VTEC系统可在DOHC双顶置凸轮轴发动机的进排气端均进行气门升程的调节,不过这功能并非所有本田DOHC发动机均有,只限定某些车型。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

本田的可变气门升程功能可在进排气端均起作用 但这只限定于某些型号的发动机』

工作原理和R系列发动机的进气端完全相同,都是通过三根摇臂的链接与分离实现的,不过既然排气气门升程也可得到提升,就表示高转速下排气效果将更高,可以更默契的和提高效率的进气气门协作来增强发动机的动力输出。

通过上面的介绍我们能看到本田的可变气门升程系统结构并不复杂,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。但这一原理也是羁绊本田可变气门升程技术进步的瓶颈,因为不可能在凸轮轴上加上更多的凸轮来实现更多级的调节,因此日产宝马都另辟蹊径,而且最终都实现了让气门升程连续可变,下面我们一起来看看日产是如何做到的。

日产可变气门升程技术:VVEL
应用车型:英菲尼迪G37、英菲尼迪FX50

汽车之家 英菲尼迪 英菲尼迪g系 09款 g37s coupe 汽车之家 英菲尼迪 英菲尼迪fx 09款 fx50s 巅峰版

『目前VVEL技术只应用在日产高端品牌英菲尼迪的两款车型上』

日产是可变气门升程领域的后来者,多年来日产车型上都没有这项功能的身影。但2007年末,随着第四代G37的上市,日产也终于发布了自己的可变气门升程技术VVEL,这项技术最先就被装备在G37的VQ37VHR发动机上,而VQ37VHR也是2008年沃德十佳发动机的得主。随后上市的FX50的那台VK50VE发动机是第二款使用VVEL的发动机。同时日产也有计划将VVEL普及到自己的低端车型上。

汽车之家 英菲尼迪 英菲尼迪g系 09款 g37 sedan

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。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

『可实现VVEL连续可变气门升程技术的独特摇臂结构』

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

螺杆我们可以理解为日常生活中常见的螺栓,而螺套就是拧在螺栓上的螺母,螺母随着转动就可沿着螺栓上的螺纹上下运动,换个角度来看这就是一种无级调节方式。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。

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍

具体实现方法也很简单,在此我们不得不佩服这些工程师的奇思妙想。首先车载电脑根据当前的发动机转速来决定螺套的所在位置,那个黑色的直流马达就是用来驱动螺套的。而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,而摇臂又与link B(连杆B)相连,摇臂逆时针转动时就会带动link 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。如果没看明白请把本段结合上面两张图再看一遍,应该不难理解。

日产的这套VVEL连续可变气门升程系统在一定范围内(这个范围的大小由螺杆的长度决定)可实现无级连续调节,针对不同的发动机转速都有相应的气门升程,这种形式无疑更加灵活自主,不过目前VVEL系统只应用在进气端,因此还存在进化的余地。而日产也宣布将在2010年把VVEL技术应用到自己的大部分车型上,对此我们十分期待。

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