发动机正时气门可变技术优点缺点（发动机可变气门正时系统解析）

上一期说了什么是发动机的配气相位，这是发动机配气机构的基础内容。这一期说到核心技术了，发动机可变气门正时技术的结构与工作原理。

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为什么要有可变气门正时技术？

A

发动机的气门通常由凸轮轴带动，对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言，进、排气们开闭的时间都是固定的，但是这种固定不变的气门正时却很难顾及到发动机在不同转速和工况时的需要。前面说过发动机进、排气的过程犹如人体的呼吸，不过固定不变的“呼吸”节奏却阻碍了发动机效率的提升。

Q

什么是可变气门正时技术？

A

前面说过气门正时控制着气门的开启时间，那么VVT（可变气门正时）技术是如何工作的呢？它又是怎样达到提升效率、节约燃油的效果呢？

气门重叠角对发动机性能的影响

当发动机处在高转速区间时，四冲程发动机的一个工作冲程仅需千分之几秒，这么短的时间往往会引起发动机进气不足和排气不净，影响发动机的效率。因此，就需要通过气门的早开和晚关，来弥补进气不足和排气不净的缺憾。这种情况下，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“气门重叠角”。

气门重叠的角度往往对发动机性能产生较大的影响，那么这个角度多大为宜呢？我们知道，发动机转速越高，每个气缸一个工作循环内留给吸气和排气的绝对时间也越短，因此要达到更高的充气效率，就需要延长发动机的吸气和排气时间。显然，当转速越高时，要求的气门重叠角度越大。但在低转速工况下，过大的气门重叠角则会使得废气过多的泻入进气端，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时ECU也会难以对空燃比进行精确的控制，从而导致怠速不稳，低速扭矩偏低。相反，如果配气机构只对低转速工况进行优化，那么发动机的就无法在高转速下达到较高的峰值功率。所以发动机的设计都会选择一个折衷的方案，不可能在两种截然不同的工况下都达到最优状态。

所以为了解决这个问题，就要求配气相位可以根据发动机转速和工况的不同进行调节，高低转速下都能获得理想的进、排气效率，这就是可变气门正时技术开发的初衷。

Q

可变气门正时技术的工作原理是什么？

A

虽然可变气门正时技术在各个厂商的称谓略有不同，但是实现的方式却大同小异。以丰田的VVT-i技术为例，其工作原理为：该系统由ECU协调控制，发动机各部位的传感器实时向ECU报告运转情况。由于在ECU中储存有气门最佳正时参数，所以ECU会随时对正时机构进行调整，从而改变气门的开启和关闭时间，或提前、或滞后、或保持不变。

简单的说，VVT系统就是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构，从而实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，也就相当于对气门的开启和关闭时刻进行了调整。

早期的可变气门正时技术，只能对单个凸轮轴进行分段式的调节。比如本田的VTEC技术，就只有高速和低速两种模式，两种模式之间是不连续的，而且只能调节气门开启和关闭的时刻，而不能调节其目的升程。随着技术的进步，现在的可变气门正时技术，已经可以同时调节进气和排气凸轮轴，并且实现了连续无间隙的调节，气门的升程也可以随之调节。

老侯点评：

可变气门正时技术是发动机配气机构的一项巨大技术进步。它实现了发动机进气过程的动态调节，可以使发动机随着转速与负荷的变化随时调节进气量，从而使发动机的动力性和经济性都有了较大幅度的提高。但是各厂家的制造标准不同，型式各异，呈现一种百花争鸣的景象。请看下期：可变气门正时技术有多少种？