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神奇的VVT可变配气技术

    在现在的轿车发动机上，我们经常可以看见像VVT-i、i-VTEC、VVL、VVTL-i等技术标号。这些显赫的标号都代表了它们的与众不同——普通的发动机不一样，这些发动机都采用了发动机可变配气的技术。

     可变配气技术，从大类上分，包括可变气门正时和可变气门行程两大类，有些发动机只匹配可变气门正时，如丰田的VVT-i发动机；有些发动机只匹配了可变气门行程，如本田的VTEC；有些发动机既匹配的可变气门正时又匹配的可变气门行程，如丰田的VVTL-i，本田的i-VTEC。

    为何先进的发动机都要采用这种技术呢？这些技术的工作原理是什么？它能给发动机带来什么好处呢？

     可变气门正时

     为了能更好的说清楚可变气门正时的原理，首先有必要简单解释一下发动机相关的几项工作原理。大家都知道，气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求，可变气门正时就是解决这一矛盾的技术。

     我们在简单回顾一下“气门叠加角”的概念——在发动机运转的时候，我们需要让更多的新鲜空气进入到燃烧室，让废气能尽可能的排出燃烧室，最好的解决方法就是让进气门提前打开，让排气门推迟关闭。这样，在进气行程和排气行程之间，就会发生进气门和排气门同时打开的情况，这种进排气门之间的重叠被称为气门叠加角。当发动机处于不同转速时，气门叠加角的要求也是不同的。
     没有任何一种固定的气门叠加角设置能让发动机在高地转速时都能完美输出的，如果没有可变气门正时技术，发动机只能根据其匹配车型的需求，选择最优化的固定的气门叠加角。例如，赛车的发动机一般都采用较小的气门叠加角，以有利于高转速时候的动力输出。而普通的民用车则采用适中的气门叠加角，同时兼顾高速和低速是的动力输出，但在低转速和高转速时会损失很多动力。而可变气门正时技术，就是通过技术手段，实现气门叠加角的可变来解决这一矛盾。

     采用了可变气门正时技术，发动机的功率和扭力输出将会更加线性，同时兼顾高低转速的动力输出。引擎的转速能够设计得更高，因而获得更多的功率输出。例如，尼桑的2升Neo VVL发动机比没有配备VVT的相同结构的发动机，可以提供超过25％的动力输出。

     采用了可变气门正时技术，发动机在低转速时能增加扭力输出，大大增强驾驶的操纵灵活性。例如，菲亚特 Barchetta’s 1.8 VVT发动机，能在2000rpm～6000rpm之间输出90％的扭力。

     需要说明的是，发动机采用可变气门正时技术获得上述好处的同时，没有任何负面影响，换句话说，就是没有对于发动机的工作强度提出更高的要求。

     可变气门行程

     我们知道，发动机的气门行程是受凸轮轴转角长度控制的，在普通的发动机上，凸轮轴的转角长度固定，气门行程也是固定不变的。类似于不可变气门正时的发动机，这种气门行程固定不变的发动机，它采用的气门行程设计也是根据发动机的需求设定，赛车发动机采用长行程设计，以获得高转速是强大的功率输出，但在低转速的时候会工作不稳定；普通民用车则采用兼顾高低转速的气门行程设计，但会在高低转速区域损失动力。而采用可变行程技术的发动机，气门行程能随发动机转速的改变而改变。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。

     下面，我们就按照上文的分类，用实例来解释这些可变配气系统的工作原理及好处。

     可变气门正时

     可变气门正时技术，在整个可变配气技术里，属于结构简单成本低的机构系统，它通过液压和齿轮传动机构，根据发动机的需要动态调节气门正时。由于结构简单，增加的成本有限，这个技术现在已经配备在大多数主流发动机上。
    可变气门正时不能改变气门开启持续时间，只能控制气门提前打开或推迟关闭的时刻。同时，它也不能像可变凸轮轴一样控制气门开启行程，所以它对提升发动机的性能所起的作用有限。不过这种技术是结构简单，成本低廉的可变配气技术，因为它只需要一套液压装置，就能调整凸轮轴相位，而不像其他系统那样，在每个气缸都需要布置一个液压机构。

     可变气门正时的简单分类

     连续可变气门正时和不连续可变气门正时

    简单的可变配气相位VVT只有两段或三段固定的相位角可供选择，通常是0度或30度中的一个。更高性能的可变配气相位VVT系统能够连续可变相位角，根据转速的不同，在0度-30度之间线性调教配气相位。显而易见，连续可变气门正时系统更适合匹配各种转速，因而能有效提高发动机的输出性能，特别是发动机的输出平顺性。

     进气可变气门正时和排气可变气门正时

     有一些设计，像BMW的双可变配气相位系统（Double Vanos system），它能同时改变进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位角，从而获得与转速更匹配的气门叠加角，因此其拥有效率更高的配气效率。这就是为什么BMW M3 3.2发动机（升功率为100匹） 拥有比前一代仅配备了进气门可变相位系统的M3 3.0发动机（升功率为95匹）更高的性能。

     在E46的3系中，双可变配气相位进气门可变相位0-40度之间调节，排气门可变相位在0-25度之间调节。
::设置精彩--Neten--(2005-8-5 10:00:51)

Honda之VTEC
近代引擎的设计有些就内含一个叫做“可变汽门正时”的汽车机构，由于可变汽门的加入，因此汽门升程之位置(与汽门座间的距离)得以改变，而且汽门打开时的持续时间也可以改变。藉由汽门升程及持续时间的改变，引擎的动力性能也随之产生变化，可变汽门正时机构可以让引擎的燃烧特性(空气燃油量、燃烧效率等等)达到最好，并且遍及整个引擎转速范围，而这个结果则带来更强的马力、更高的效能及简洁有力的引擎。
结构示意图:
1.凸轮轴        5.中摇臂    9.固定活塞
2.低速时凸轮部  6.第二摇臂  10.液压顶杆
3.高速时凸轮部  7.活塞A     11.排气阀
4.第一摇臂      8.活塞B     12.进气阀
修改于：2005-7-28 5:36:04

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[3楼]：
Honda VTEC (Variable Valve Timing and Life Electrical Contral 可变汽门正时及升程电子控制)。每组汽门都几个不同的凸轮部所配合，一般来讲，理想引擎的设计就是在一般行驶或低转速时，有着标准引擎基本性能；然而在高转速时，却有着赛车般的引擎表现。而基本上VTEC引擎就是截取标准引擎与赛车引擎两者之利.
修改于：2005-7-28 7:28:03
2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[4楼]：
构造如下图，其操作原理如下，每组汽门有个凸轮部，在正常的情况下，凸轮部A与B所带动的汽门是各别作动着，如图，而中间的凸轮部与中摇臂并没有使用到，中间凸轮部是贴着中摇臂旋转并移动着，但它并没有与外侧两个（第一与第二）摇臂结合在一起。当有须要表现高性能时，负责有赛车般性能的中凸轮部开始派上用场，此时油压会施压在A活塞左侧，而使得活塞A、B向右侧推进，这时中摇臂便与两侧之摇臂结合在一起，而统一由中摇臂所带动着，其中负责油压的作动便是由VTEC控制阀所操作着，其VTEC控制阀作动的条件有下列几点因素：

1.引擎转速

2.行车速度节

3.气门位置

4.引擎负载（由进气压力感知器所侦测）

5.引擎温度

当引擎又回到一般的行驶状态时，VTEC控制阀切断油压，此时固定活塞受到回覆弹簧的力量，向左推进，进而使得活塞A、B回到原来之位置，结果两侧的摇臂又开始独立操作了。
修改于：2005-7-28 5:41:19

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[5楼]：
长见识
2005-09-06 19:36:45
---rui83 | 回复

[6楼]：
这个很高深，一般人懂踩油门车会加速就可以了. 

是引擎的encapsulation  
2005-09-06 19:36:45
---rockshow | 回复

[7楼]：
何谓i-VTEC?
VTEC一向是HONDA引以为傲的引擎技术，是史上最成功的可变阀门机构；VTEC能够改变气门开关的扬程(lift)和开关时间的长短(duration)，对于性能或油耗或者是两者，都有很大的帮助。而如果能和进排气门相位角连续性控制系统(HONDA称之为Variable Timing Control，VTC)来相互结合，则在性能、油耗和污染上就都有更全面性的提升了；基本上来说，VTC强化了VTEC,一般车子走行时,VTEC根据引擎的转数不同来控制气门开机的时机与扬程,而VTC则根据转数以及负荷来连续改变进气门和排气门同时打开的时机,以便对气门做更加精确的调整。HONDA的i-VTEC指的就是这样的科技，也就是说i-VTEC是VTEC的进化版本。由于i-VTEC和VTEC技术完全相容，故2005年Honda的全车系都将搭载i-VTEC引擎。
ps:i-VTEC的“i“为Intelligent(聪明的,智慧的)缩写.
修改于：2005-7-28 7:48:46
2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[8楼]：
接下来将介绍Honda开发的三段式VTEC...注意，这是2000年的产物...换句话说，目前的honda车系搭载的VTEC都是三段式的...
honda的三段式VTEC已经应用在全车系的引擎上了，这个机构中有三种不同正时及升程的凸轮，注意它们的尺寸也有所不同，中凸轮（快正时、高升程）如下图所示，尺寸最大；右侧凸轮（慢正时、中升程）为中尺寸；左侧凸轮（慢正时、低升程）尺寸最小。

第一段：低速，三件式的摇臂独立运作，因此左侧摇臂作动左侧的进气门，藉由左侧低升程凸轮所带动；右侧摇臂作动右侧进气门，藉由右侧中升程凸轮所带动，这两者凸轮的正时都与中凸轮（此时并没有动作）来得低。

第二段：中速，油压（图中橘色的部份）将右侧及左侧的摇臂连接在一起，这时中置摇臂仍独立运作，即然右凸轮大于左凸轮，因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动，结果将使得进气门得到慢正时、中升程。

第三段：高速，如图油压将三个摇臂全都接连在一起，又由于中置凸轮最大，因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动，所以得到快正时、高升程。
详细作动如下：
修改于：2005-7-28 6:51:44

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[9楼]：
三段式之VTEC之馬力分佈圖:

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[10楼]：
三段式vetc結構簡圖:

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[11楼]：
faint
2005-09-06 19:36:45
---northface | 回复

[12楼]：
另外,前些日子注意到有人把Toyota的VVT-i拿出来与i-VTEC比较...事实上VVT-i是没有i-VTEC先进的。
VVT-i只具有控制气门正时却没有控制扬程的功能，因此引擎只会改变吸排气的时间差但无法调整进气量...并不是丰田没有控制扬程的技术，只是无法降低扬程控制技术的成本，于是只有在toyota的一些高端车型上才看得见VVTL-i(增加了扬程控制).
修改于：2005-7-28 20:55:50
2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[13楼]：
    呵呵~ 不要命了，再给大家介绍一个特别的i-VTEC吧~ 这套系统全称为 SOHC i-VTEC！(一般的i-VTEC为DOHC)
    代号为J30a的SOHC i-VTEC引擎其实原理与目前泛用 i-VTEC的K20、K24i-VTEC引擎是完全不同的，到底有什么不一样呢？
    K20(K24)i-VTEC采用的是DOHC VTEC+VTC的作动式，其被称为“i“智慧的控制在于VTC系统能够不间断连续地控制凸轮轴的正时差调节汽门开启的正时，再透过VTEC系统切换摇臂油压改变凸轮的相位角，造成高低转速汽门扬程的改变，以达到精确控制汽门正时与扬程的作用。
    J30 i-VTEC系统与K20(K24)的系统则是几乎完全不同，这具引擎的智慧是在于可变汽缸控制系统(VCS)，透过VTEC摇臂的控制能够让引擎排气量在3.0与1.5之间切换，也就是说V6的后面三个汽缸是可以停止燃烧的，在停止燃烧的时刻VTEC系统会控制摇臂切换使凸轮空转(换句话说就是进排汽门都不会被推动)，并停止供油使得引擎仅剩下三个汽缸在运转，这种状况会在高速定速或引擎低负荷时产生，不过这具引擎可是SOHC单凸的设计，因此无法装设目前K20(K24)采用的VTC系统，但如果未来能够计算出进汽门与排汽门最佳效率的公约数，以线性函数的方式设定新的VTC作动方式，说不定就会出现SOHC的VTC控制系统了！
修改于：2005-7-28 22:53:50
2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[14楼]：
什么东西好专业喔
2005-09-06 19:36:45
---cicigirl【宠物】 | 回复

[15楼]：
技术贴

2005-09-06 19:36:45
---我不要你喜欢【蝎子窝】 | 回复

[16楼]：
补SOHC i-VTEC的图~ 
事实上这套系统与性能提升并没有关系，只是达到了节省燃油的目前..堪称节能的典范~
修改于：2005-7-29 2:41:02

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[17楼]：
再一張~

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[18楼]：
先回再看，学习ｉｎｇ
2005-09-06 19:36:45
---sqhj | 回复

[19楼]：
最後送一個私人珍藏的logo給大家吧~ :P

2005-09-06 19:36:45
---rb26dett【楼主】 | 回复

[20楼]：
三段？！！！笑死了，bmw的发动机技术不知道领先honda多少年，bmw的这些调整都是自动无级的，相信你也知道三段很无级的区别
2005-09-06 19:36:45
---别人笑我太BT我咒它们烂JJ | 回复

[21楼]：
   呵呵，楼上的朋友~ 我应该没有在这个帖子里贬低BMW吧？哪怕是一个字...我也是标准的BMW fan，但是请不要否认honda技术的先进性与“实用性”！
   没错,BMW的Valvetronic系统确实是利用无段可变进气升程的控制，来取代原有节气阀的功能...但我要个问题要请教,怎么控制成本？ 换句话说，在不考虑成本的情况下，那确实是个好东西，但是能大量普及吗？先不说技术封锁，光看bmw的售价你就笑不起来了吧！ 这里探讨的vtec是你只要花不到2万美金就能享受到的技术！！！
   每套Valvetronic系统都需要独立的电脑来控制，这个电脑是与引擎管理系统分开的，既有网路来结合...设计之繁琐就不说了，老话一句:成本控制~
   另外,如果你年薪拿个200万rmb，那你完全可以当我在fp,不然注意你的措词。
ps:顺便贴个Valvetronic系统的示意图:
修改于：2005-7-29 2:41:19