发动机可变气门升程技术概述.pdf

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1、内燃机与配件2013年第l期发动机可变气门升程技术概述OverviewofEngineVariableValveLiftTechnology宋学忠马丽娜(烟台南山学院)(摘要]可变气门升程技术能在发动机不同转速、不同负荷时匹配合适的气门升程，是解决发动机燃油经济性和排放性二者矛盾的核心技术之一。文章以有关汽车公司推出的典型产品为例．对当前具有代表性的发动机可变气门升程技术的结构、工作原理进行简介．并对它们的性能特点进行比较。[关键词]可变气门升程技术类型结构性能比较Keywords：VariablevalvelifttechnologyTypeStructurePerformancec

2、omparison1发动机可变气门升程技术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，减少气门节流损失，提高充气效率，能够显著提高进气量，提高发动机在高转速、大负荷时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2．1本田i—VTEC2．1．1本田发动机的可变气门升程技术i—VTEC(如图1)是利

3、用第三根摇臂和第三个凸轮来实现的。如图2所示，当发动机在中、低转速时。三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升量较小。此时虽然中问凸轮也推动中问摇臂，但由于摇臂之间是分离的．所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。当发动机达到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i根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和开启时间都相应的增大了．使得单位时问内的进气量更大，发动机动力也更强。当发动机转速降到某一转速时，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。图1本田可变气门升程

4、技术的发动机本田i·vtec系统工作原理宋学忠马丽娜：发动机可变气门升程技术概述2．1．2本田的VTEC系统也可对DOHC双顶置凸轮轴的发动机的排气气门升程进行调节，这样就使发动机在高转速下排气效果将更彻底。可以和进气门升程的调节协作来共同增强发动机的动力输出。2．1．3i—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。2．2奥迪AVS2．2．1奥迪的AVS可变气门升程系统在设计理念上与本田的i—VTEC有着异曲同工之妙．只是在

5、实施手段上略有不同。这套系统为每个进气门设计了两组不同角度的凸轮，同时在凸轮轴上安装有螺旋沟槽套筒。螺旋沟槽套筒由电磁驱动器加以控制．用以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程(如图3)。I国《／轴．．—·——_◆样雠翔蚋f、阳ntU一点)，‘二__』J揣¨。Ⅳr削r：j、现上厶侈功，装／：成：、I_

6、：J凸轮心u0纠抉圈3奥追的AVS可变气门升程系统结构2．2．2如图4所示，当发动机在高负载的情况下，AVS系统将螺旋沟槽套筒向右推动，使升程较大的凸轮得以推动气门。在此情况下，气门升程可达到11毫米，以提供燃烧室最佳的进气流量和进气流速，实现更加强劲的动力输出。圆墨霉蕊蚕盛国眇如图5

7、所示，当发动机在低负载的情况下，为了追求发动机的节油性能。此时AVS系统则将凸轮推至左侧，以较小的凸轮推动气门。2．2．3奥迪AVS系统中还有一个设计细节需要注意．那就是两个进气门无论是在普通凸轮还是在升程大的凸轮下的相位和升程是有差别的(如图6)，也就是说两个进气门开启和关闭的时间以及升程并不相同。这种不对称的进气设计是为了让空气在流经两个进气门后，同时配合特殊造型的燃烧室和活塞顶部，可以令混合气在气缸内实现翻转和紊流。进一步优化混合气的状态．提高燃油终济件．囵墨匮函蚕匿回y随蛳动器■凸轮一螺旋沟槽～凸轮轴n轮吖J弹簧低负荷时．气fJ升l较小．进气置也较少。图5奥迪的AVST作原理图

8、f21it6两个进气f】开届和关闭的时间厦开授田2．2．4奥迪AVS可变气门升程系统在发动机700至4000转之间工作．当发动机处于中间转速区域进行定速巡航时，AVS系统可以为车辆提供很好的节油效果。2．2．5奥迪的AVS可变气门升程系统调节的气门升程依然是两段式的。没有做到气门升程的无级调节，所以对进气流量的控制还不够精确，不够圆滑。2．3BMW的Valvetronic电子气门技术2．3．1如图7所示BMW的Valvetronic系统在传统的