發動機“呼吸”術

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在社區往自己口袋里裝的東西太多了，拿出一點大家共享。
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- O. _0 I) m7 [. n4 q( b2 A. `4 ^VVT技術細分詳解
4 m( L* D; s0 s* E為了兼顧日益嚴格的排放法規和車主們油耗低動力足的要求，越來越多的新技術被各大汽車廠商加快步伐開發應用在發動機上。VVT-i，VTEC，DVVT，這些新鮮的名詞誠然能帶來銷售和競爭各種優勢，同時一個個的縮略語也讓廣大的車友車主車迷們有點眩暈，現在我們便對這些汽車“芯”寵來一個匯總講解。
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機構及工作原理：

2 q) ~3 H% w9 e2 b: v$ t! k為了更好了解這幾項技術，在此首先對發動機的配氣機構及相關術語進行簡單介紹：
配氣機構：它是控制氣門開閉的機構，就如發動機氣缸的呼吸器一樣，定時開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，使新鮮充量的空氣得以及時進入氣缸，廢氣得以及時從氣缸排出。它一般由凸輪軸、凸輪、氣門挺桿、氣門和氣門彈簧組成。
工作過程：曲軸通過鏈條或者皮帶帶動凸輪軸運轉，凸輪工作面的旋轉過程會頂壓氣門挺桿，隨后氣門頂桿就會推動氣門向氣缸內運動，從而氣門被開打；凸輪工作面轉過之后，氣門會在氣門彈簧的作用下回位，從而氣門被關閉。

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圖1：4缸DOHC（雙頂置凸輪軸）式發動機的氣門驅動系統

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重新發圖1
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! t" `5 B9 O" G& a( e7 ]/ O氣門正時與升程：

, ?" R5 R" G$ ?! @9 B. Y9 j    氣門的開閉決定了氣門正時（進排氣門開閉的時間）與氣門升程（氣門打開的程度），這兩個參數是影響發動機性能和充氣效率的重要因素。發動機運轉過程中，高速和低速時對氣門正時的要求是不同的，如下圖2所示，低速時應采用小的氣門重疊角和升程，防止缸內新鮮空氣倒流，以便增加低速扭矩，提高燃油經濟性，而高速時卻希望有大的氣門升程氣門重疊角，以便進入更多的混合氣以滿足高速時的動力性要求。

圖2 氣門正時、氣門升程與發動機轉速的理想關系

	進氣門（關）	排氣門（關）	氣門重疊角	氣門升程
高速	遲	早	大	大
地速	早	遲	小	小

然而，傳統的配氣機構無法根據發動機的實際運轉情況及時作出調整，這就導致在非設計工況時發動機無法發揮出最佳性能，于是利用可變配氣系統調整氣門正時與氣門升程的技術便應運而生：
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主流VVT技術歸類分析
這里我們對這些技術分類進行一個簡單的整理：
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0 M/ M9 A: G, N- t& o$ m) f從科學的意義和實現手段上嚴格分類應該是由上圖而來的，但是目前市面上的各種可變配氣執行機構被都習慣性稱為VVT技術，有的僅僅氣門正時可變，有的僅僅氣門升程可變，而有的則是兩者都可變。盡管VVT技術的實現手段和技術名稱各不相同，但是目的都只有一個，就是使發動機在不同轉速下有不同的氣門重疊角或者氣門升程，進而使得發動機高低轉速的表現都趨近于完美。而目前市場的主流是VVT-i、i-VTEC與D-VVT技術。下面我們便來詳細了解一下這幾項技術的結構以及工作原理。

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一、VVT-i 技術

5 n! l( q$ J- W    VVT- i 技術在90年代末巳經被豐田采用，現在看來已經不算什么最新技術了，在國內最早應用在威姿1.0和天津特悅以及花冠上。它可以分為兩種，一種是可以持續變進氣凸輪相位角的葉片式，豐田PREVIA便安裝此款。另一種是稱為螺旋槽式，可以改變進氣門和排氣門，豐田凌志400、430等高級轎車安裝此款。
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1、葉片式VVT-i
    葉片式VVT-i控制器可裝置在進氣凸輪軸或排氣凸輪軸的前端（在此以在進氣凸輪軸前端的控制器為例），由葉片、外殼、鎖銷構成。葉片固定在進氣門凸輪軸上并一起旋轉，正時齒輪與外殼固定，外殼內有油壓室。
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+ G) J" J! W, g! L% q5 ]* V  J: ~圖3 葉片式VVT-I工作原理
& U( R9 c0 |3 m; P2 {2 ]: Z進氣提前開啟時：油液流向外殼的進氣提前開啟室，此室內油壓升高，鎖銷解除鎖止，葉片被壓向進氣門提前開啟方向，使進氣凸輪軸處于進氣門提前開啟狀態；由于排氣門的關閉時間不變，所以氣門重疊角增加。
進氣滯后開啟時：機油控制閥右移，進氣提前開啟室內油液排出，進氣凸輪軸向滯后開啟的方向轉動。機油控制閥根據ECU計算出的各個行駛條件下的最佳氣門正時并發出指定動作的。
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2、螺旋槽式VVT-i
    螺旋槽式VVT-i控制器可以設置在進氣側皮帶輪處，也可以設置在排氣側皮帶輪處。此處以進氣皮帶輪側的控制器展開，其包括固定在皮帶輪上的外齒輪、與進氣凸輪軸剛性連接的內齒輪，以及一個位于內齒輪與外齒輪之間的可移動活塞，活塞表面有螺旋形花鍵并可沿軸向移動，凸輪軸內部有供油油道。
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/ K9 k+ s7 S7 {  O   圖4 螺旋槽式VVT-I的工作原理
當機油壓力施加在活塞的左側，迫使活塞右移，由于皮帶輪與外齒輪被正時齒帶固定，因此凸輪軸旋轉，使進氣門的開啟時間提前。
/ L& p0 N) G& Y3 C: o' R當機油排出壓力消失時，活塞將左移，就會使進氣凸輪軸延遲某個角度。當得到理想的配氣正時，凸輪軸正時液壓控制閥就會關閉油道使活塞兩側壓力平衡，活塞停止移動。
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二、DVVT（雙VVT）技術

" A* v  t* {5 m/ |) g) A    如果對進排氣門的開閉時間同時做出調整，就成了所謂的雙VVT技術即DVVT，原理是通過增加的液壓系統使得配氣相位根據發動機的轉速負荷連續改變。這樣無疑成本和復雜程度都高了，但是卻獲得與轉速更加匹配的氣門重疊角，擁有更高的充氣效率。寶馬的Double Vanos就屬于雙VVT，進氣門相位在0°-40°之間調節，排氣門相位在0°-25°之間調節。豐田的新卡羅拉也匹配了雙VVT技術，與舊款1.8L排量的4缸機進氣VVT相比，最大功率由93千瓦/6000轉提升到100千瓦/6000轉，最大扭矩也由161牛米/4400轉提高到175牛米/4200轉。
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三、i-VTEC技術
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以上的VVT技術都只改變了氣門的開閉時間，但是本田的i-VTEC與豐田的VVTL-i技術卻對配氣相位與氣門升程同時作了調整，但是相比較而言本田i-VTEC技術的應用更加成熟一些，例如本田飛度都采用了此技術，動力性與燃油性能都很出色，1.3L與1.5L的最大功率分別為73KW、88 KW，百公里理論油耗分別為4L與5L左右。
' e1 O. |1 W+ Z: g. p而1995年，本田就開發出了進氣門連續可變機構，之后VTEC的進排氣門均可變，隨后又推出了改進型i-VTEC。VTEC以及i-VTEC氣門升程的控制，主要是依靠一套兩個低速凸輪中間設置高速用凸輪的裝置實現的：
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% H; ?* E$ k7 P4 S* X) d; [圖5 本田i-VTEC的工作原理
- r. O% C, T  I低速工況下凸輪推動左右兩側的搖臂開閉氣門，雖然高速凸輪同樣旋轉，中間搖臂也動作，但是由于與推動氣門的兩側搖臂沒有連結，所以與氣門控制沒有關系。發動機高速時，中間搖臂的活塞被油夜擠壓后使兩側搖臂與中間搖臂連結成為一體，從而高速用凸輪推動左右兩側的搖臂，進而控制氣門的開閉。i-VTEC凸輪相位的改變是通過安裝在進氣門凸輪軸上的皮帶輪實現的。
5 }% U/ w0 P& m總結：
面對這一系列各式各樣的VVT技術，新的疑問也就接踵而至了：哪種技術最好呢？如果非要做個比較的話，我們可以得出這樣的結論：兩段式三段式的非連續可調不如CVVT，單獨改變進氣正時或者排氣正時的VVT技術比起進排氣一起調節的DVVT還是稍遜一籌；而氣門升程與氣門正時同時可調（i-VTEC）使得發動機的低負荷經濟性和高負荷的動力性非常令人滿意，但是動力輸出的平順性打了折扣。
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迪斯

不錯，謝謝樓主

caiwq007

很好 1# wuzhn