车用发动机可变气门升程专业技术

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1、车用发动机可变气门升程技术王冬霞（华南理工大学机械与汽车工程学院车辆工程，广东广州510640）摘要：介绍了可变气门升程技术的意义，对国内外可变气门升程技术发展及现状进行阐述。重点以现今各大型汽车公司推出的典型汽车产品为例，对当前具有代表性的发动机可变气门升程技术的结构、工作原理进行了详细的介绍，并对它们的性能特点进行比较。关键词：发动机可变气门升程发展技术现状类型结构性能比较1、发动机可变升程技术的意义发动机可变气门升程技术可以在发动机不同转速、不同负荷时匹配合适的气门升程，使得发动机在低转速、小负荷时使用较小的气门升程，有利于增强进气涡流强度，增加缸内紊流，提高燃烧速度，增

2、加发动机的低速扭矩，改善冷启动和降低油耗。高转速、大负荷时使用较大的气门升程，减少气门的节流损失，提高充气效率，能够明显提高进气量，提高发动机在高转速、大负荷是的功率输出并能降低发动机的燃油消耗，提高燃油经济性，降低HC、NOx的排放。2、发动机可变升程技术概况相比其他汽车技术，发动机配气控制技术发展比较缓慢，在20世纪80年代后才陆续出现了可变气门正时（VVT）和可变气门升程（VVL）技术。在实际汽车的应用中，本田公司研制出世界上第一个能同时控制气门开闭时刻及气门控制系统。随后本田公司对VTEC技术不断升级，研发出i-VTEC等新技术。在本田公司之后，世界上其他汽车厂商也相继

3、推出可变气门升程技术，分别有：奥迪AVS、三菱MIVEC、保时捷CariocanPlus等。相比阶段式气门升程调节，连续式气门升程调节没有阶段式调节应用普遍，只有宝马、日产、菲亚特、丰田等少数公司实现了气门升程的连续可变，国外典型可变气门升程机构应用见表1。表1国外典型可变气门升程机构应用名称应用情况i-VTEC(本田)思域，雅阁，奥德赛等车款VariocanPlus(保时捷)Panamera，Cayenne，Cayman等车款ＡＶＳ（奥迪）A4，A5，A6和A8等车款　　MIVEC（三菱）V6凌仕，旗胜V3，景逸等车款　　Valvematic(丰田)2011款RAV4，Aur

4、is等车款Valvetronic(宝马)BMW116i，118i，740LixDrive等车款VVEL(日产)英菲尼迪QX56，NISSAN370Z等车款Multiair(菲亚特)Fiat500LoungeCabrio，Fiat500PopCabrio等车款相比国外，国内对气门升程技术研究起步较晚，虽然也有相应研究，但在实际应用中，可变气门升程技术由于受到零部件成本高，可靠性要求高，发动机缸盖设计的困难较大等限制，在国内并没有得到普遍的应用。3、当前具有代表性的发动机可变气门升程技术结构及性能比较3.1本田i-VTEC图1是本田发动机i-VTEC系统的工作原理图。可见，本田发动

5、机i-VTEC与普通发动机相比，在结构上同样是每缸4气门（2进2排）、凸轮轴和摇臂轴等，不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法，除了原有控制两个气门的一对凸轮和一对摇臂（主摇臂）和副摇臂外，还增加了一个高角度凸轮和相应的中间摇臂，三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。整个VTEC系统由发动机主电脑(ECU)控制。图1本田i-VTEC系统工作示意图中低转速时，小活塞在原位置上，三根摇臂分离，普通凸轮分别推动主摇臂和副摇臂，控制两个进气门的开闭，气门升程较小。此时虽然中间高角度凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其它两根摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。当发动机达到

6、某一个设定的转速时，电脑即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，一起由中间的高角度凸轮驱动，由于中间的高角度凸轮比普通凸轮高，升程大，所以进气门开启时间延长，升程也增大了.当发动机转速降低到某一个设定的低转速时，摇臂内的液压也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。i-VTEC这种在一定转速后突然的动力爆发极大的提升了驾驶乐趣，但缺点则是动力输出不够线性，动力的过渡不够圆滑，这也是阻碍本田可变气门升程技术进步的瓶颈，原因是不可能在凸轮轴上加上更多的凸轮来实现更多级的调节。本田新开发的气缸内直喷式汽油发动机DOHC(顶置凸轮轴)I-VTE

7、C，采用了VTEC发动机的高度智能化版本，可停止气门动作，并通过VTC对气门进行最佳控制的“I-VTEC”系统，另外还采用了本田独创的中心喷射式的气缸内直喷系统，更融合了活塞上具有独特凹槽的模槽活塞等新技术.通过这些技术，实现了空燃比(空气/燃料的重量比率)65：1的超稀薄燃烧，这远远高于以往包括EGR(废气再循环)直喷发动机在内的40：1的空燃比，在实现动感行驶的同时达到了低油耗。同时这款超稀薄燃烧直喷发动机通过高精度EGR气门的燃烧控制系统，及新开发的高性能触媒的应用，达到了“比2010