发动机可变气门技术研究与探讨

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1、发动机可变气门技术研究与探讨　　摘要：现在汽车发动机普遍应用可变气门技术，本文首先阐述了发动机可变气门技术的作用，然后对现在主流车型上的发动机可变气门正时技术和发动机可变气门升程技术进行了总结分析，最后对发动机可变气门技术提出了展望。　　关键词：发动机；可变气门正时；可变气门升程　　DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.252　　0引言　　发动机可变气门技术能在一定范围内调整凸轮轴的转角和升程，即可变气门正时技术和可变气门升程技术。　　1发动机可变气门正时技术的作用　　固定不变的气

2、门正时很难同时满足发动机高转速、低转速等多种工况的需求。可变气门正时技术的功能是改变发动机气门开启时间、闭合时间和气门开启持续时间，以满足发动机不同工况下的需求。多数发动机可变气门正时系统可以实现进气门可变正时，即单可变气门正时技术；而少数发动机还在排气门配备了可变气门正时系统，即双可变气门正时技术。　　2发动机可变气门升程技术的作用　　发动机的动力性大小取决于喷油量的多少，而喷油量的多少与单位时间内进入气缸内的空气量多少有关。发动机可变气门正时技术只能改变气门开启、闭合时间和气门开启持续时间，却不能显著改变单位时间内

3、的进气量，而可变气门升程技术就能满足这个需求。可变气门升程技术的功能主要是改变发动机气门开启的深度即气门升程，以达到根据发动机转速的需求提供空气量，从而使燃烧更充分效率更高。　　3发动机可变气门正时系统　　不同类型发动机的可变气门正时系统在名称上略有不同，但是其基本工作原理是非常类似的。下面以丰田汽车可变气门正时系统为例阐述其工作原理，该系统ECU采集发动机各传感器（如发动机转速传感器、节气门位置传感器、水温传感器、车速信号、档位信号等）信号，根据其内部存储的正时参数进行控制凸轮轴正时控制阀，从而将油压施加给凸轮轴正时

4、带轮以提前或推迟配气正时。　　4发动机可变气门升程技术系统　　（1）本田汽车可变气门升程系统。本田公司可变气门升程系统特点是单顶置凸轮轴、每缸4气门（两个进气门两个排气门），进、排气门分列两侧，双摇臂轴，靠皮带传动。该系统可根据发动机转速和负荷的变化，通过摇臂总成改变进气门配气相位和升程。该可变气门升程技术配气相位取决于凸轮的升程，主凸轮的升程按低速小负荷进行设计，中间凸轮的升程按高速大负荷进行设计。当发动机高转速工况运行时，同步活塞将三个摇臂插接成一体，中间高角度凸轮工作，主、次凸轮虽然工作但不起作用，此时进气门由中

5、间高角度凸轮驱动同步工作，气门升程的大小取决于中间高角度凸轮的升程。当发动机低转速工况运行时，三个摇臂独立分开，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门完全开闭；次凸轮通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，而中间凸轮驱动中间摇臂空摆但对气门不起作用，气门升程的大小分别取决于主凸轮和次凸轮的升程[2]。　　（2）保时捷Variocam可变气门升程系统。保时捷Variocam可变气门升程系统可实现每个进气门分别有2种气门升程。气门升程变化由两组凸轮控制，一组是两个高速凸轮，另一组是一个低速凸轮（既两个高速凸轮之间的凸轮）。当发动机高转速工况

6、运行时，气门座顶端的控制活塞在液压的驱动下从气门座被推入到气门顶中，从而使气门和气门座之间实现了刚性的连接，低速凸轮空转不驱动气门，而高速凸轮驱动气门座并带动气门向下运动获得较大的气门升程，此时气门升程的大小取决于高速凸轮的升程。反之当发动机低转速工况运行时，控制活塞落在气门座内，低速凸轮驱动气门顶向下运动，从而获得较小的气门升程；而高速凸轮只能驱动气门座却不能带动整个气门运动，此时气门升程的大小取决于低速凸轮的升程。　　（3）宝马可变气门升程系统。宝马的Valvetronic可变气门升程系统是由伺服步进电机进行驱动，

7、经过一系列机械传动后很巧妙的改变了进气门升程的大小。该系统由偏心轴、伺服电机、中间推杆、涡轮、螺杆等部件组成。当进气凸轮轴旋转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭，气门升程的大小取决于驱动凸轮与中间推杆中间的角度。　　（4）奥迪AVS可变气门升程系统。奥迪AVS可变气门升程系统的凸轮轴上安装有螺旋沟槽套筒，并且每个进气门对应了两组不同角度的凸轮。螺旋沟槽套筒的作用是可以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程，它由其上方的电磁驱动器进行控制，当发动机低转速工况运行时，奥迪AVS可变气门升程系统将凸轮推至左

8、侧，采用低角度凸轮驱动气门。当发动机高转速工况运行时，奥迪AVS可变气门升程系统则将螺旋沟槽套筒向右推动，采用高角度凸轮驱动气门。　　（5）英菲尼迪VVEL可变气门升程系统。英菲尼迪VVEL可变气门升程系统是由电机、螺套螺杆组合、控制杆、偏心凸轮、驱动杆组成。其工作原理如下，发动机ECU根据各传感器采集的信号控制电机驱动螺杆，而套