VVT-i、VTEC是什么，發(fā)動機的可變氣門正時與升程技術

（文章來源：智能汽車網(wǎng)）

大家看很多汽車發(fā)動機的罩蓋上，都標有VVT、VVT－i、DVVT、CVVT等標識，還有些車型在尾部標有i－VTEC的標識，它們都表示什么意思呢？

這些字符，它們都有一個共同的名字：發(fā)動機可變氣門正時與升程系統(tǒng)。凡是帶有這樣標識的車型，都表示該車型搭載的發(fā)動機具有可變氣門正時與升程技術。那么這個發(fā)動機可變氣門正時與升程系統(tǒng)到底是個什么鬼呢？為什么越來越多的發(fā)動機使用這樣的技術呢？下面我們來詳細的分析一下這個問題。

大家知道，配氣機構是發(fā)動機上的一個裝置，但是它的重要性很多人可能認識不到。很多人都會以為，空氣是取之不盡、用之不竭的，而汽油是有限的，所以讓發(fā)動機吸入更多的空氣是一件輕而易舉的事，噴更多的汽油應該是困難的。但事實正好與此相反，讓更多的燃油進入發(fā)動機也是比較容易的，把燃油供給系統(tǒng)稍作調整就可以實現(xiàn)；但是想要讓更多的空氣進入發(fā)動機卻是非常困難的。沒有空氣，噴再多的油也沒用，所以配氣機構對發(fā)動機性能的影響是非常大的。

發(fā)動機配氣機構的作用是按照發(fā)動機的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時開啟和關閉各缸的進、排氣門，使新鮮空氣進入氣缸參與燃燒，并將燃燒后的廢氣排出氣缸。進入發(fā)動機氣缸內的新鮮空氣的數(shù)量對發(fā)動機性能的影響非常大，進氣量越多，發(fā)動機的有效功率和有效扭矩就越大。所以，要想提高發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性，配氣機構必須讓盡可能多的空氣進入發(fā)動機。

為此，汽車工程師想盡了各種辦法改進配氣系統(tǒng)，比如使用單缸多氣門技術，一個氣缸有兩進兩排四個氣門（很多發(fā)動機上標注有16V，就表示這款發(fā)動機共有16個氣門，除以四個氣缸，就是每個氣缸有四個氣門），讓進氣通道盡可能的大；采用雙頂置凸輪軸技術，提高配氣機構的效率（單頂置凸輪軸SOHC和雙頂置凸輪軸DOHC）；采用渦輪增壓技術，將更多的空氣“壓”進發(fā)動機，等等，目的就是讓更多的空氣進入發(fā)動機參與燃燒?？梢哉f，現(xiàn)在發(fā)動機的每一次技術進步，幾乎都是配氣機構的改進。

還有就是發(fā)動機的配氣相位對配氣機構的影響非常大。所謂的配氣相位是以曲軸轉角表示的進、排氣門實際開閉時刻以及開啟的持續(xù)時間。它包含五個參數(shù)，分別是進氣提前角、進氣滯后角、排氣提前角、排氣滯后角、氣門重疊角，其中的氣門重疊角對發(fā)動機的性能影響是最大的。設計配氣相位的目的就是讓進氣門和排氣門都早開晚關，從而讓進氣更充分，排氣更徹底。一個設計合理的配氣相位，可以大大的提高發(fā)動機的充氣系數(shù)，發(fā)動機的性能會有較好的改善。一般來說，只要發(fā)動機設計定型后，這個配氣相位是固定不變的。

但是發(fā)動機在各種轉速下對進排氣的需求是不同的，低速時用氣量少，高速時用氣量大，并且轉速越高，進氣沖程時間越短，更容易引起發(fā)動機進氣不足和排氣不凈，影響發(fā)動機的效率。因此，這種固定的配氣相位往往只能滿足發(fā)動機在某一區(qū)間的性能需求，很多時候都是一種折衷的方案，兼顧高速和低速性能，但是不可能在這兩種工況下都達到最優(yōu)狀態(tài)。為了解決這個問題，讓配氣相位可以根據(jù)發(fā)動機轉速和工況的不同進行調節(jié)，使發(fā)動機在高低轉速下都能獲得理想的進、排氣效率，聰明的汽車工程師設計出了可變氣門正時與升程技術。

所謂的可變氣門正時與升程技術，就是指發(fā)動機配氣相位和氣門升程可以隨發(fā)動機轉速和工況的變化而隨時改變的技術。就像一個人在跑步時需要不斷按照奔跑步伐來調整呼吸頻率，以便時刻為身體提供充足的氧氣一樣，可變氣門正時與升程技術可以讓發(fā)動機的呼吸更順暢、自然。在現(xiàn)在的汽車發(fā)動機上，基本都使用電控系統(tǒng)來直接或間接調節(jié)進排氣門的開閉時刻及開啟的角度，使這個功能更加智能化。

可變氣門正時與升程技術是發(fā)動機配氣機構的一項巨大技術進步。它實現(xiàn)了發(fā)動機進氣過程的動態(tài)調節(jié)，可以使發(fā)動機隨著轉速與負荷的變化隨時調節(jié)進氣量，從而使發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性都有了較大幅度的提高。不過不同廠家的可變氣門正時與升程系統(tǒng)型式各異，呈現(xiàn)一種百花爭鳴的景象，這就有了VVT、VVT－i、DVVT、CVVT等各種不同的標識?？傮w來說，可以分為可變氣門正時（VVT）與可變氣門升程（VVL）兩大類，也有些車型兩種方式同時存在。

最早使用可變氣門升程系統(tǒng)的是本田，這就是大家非常熟悉的VTEC系統(tǒng)。它可以使氣門升程根據(jù)發(fā)動機轉速變化作出相應的實時調整，使氣缸的充氣量能夠同時滿足發(fā)動機低轉速和高轉速下的不同需要 。它是在配氣系統(tǒng)中加入了第三根凸輪和第三個搖臂，從而實現(xiàn)了進氣門升程的兩段或三段式調節(jié)。不過它只有在發(fā)動機達到一定轉速后突然啟動，發(fā)動機動力會有一個瞬間的提升，噪音也會變得很大。有很多開本田車的人特別喜歡這種動力突變的感覺，會在高速上突然加速，以便能聽到這個“VTEC音”。

與本田VTEC系統(tǒng)類似的，是奧迪的AVS系統(tǒng)。它為每個進氣門設計了兩組不同角度的凸輪，同時在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅動器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進氣門的升程。不過它可以調節(jié)的轉速范圍更大，并且可以實現(xiàn)一個氣缸上的兩個進氣門開度不同，這樣在保證發(fā)動機良好動力的同時也兼顧了高速節(jié)油效果。

不過本田的VTEC系統(tǒng)和奧迪的AVS系統(tǒng)都有一個共同的缺點，就是進氣門的升程只能實現(xiàn)兩段或三段式的調節(jié)，這樣就會導致在氣門升程改變時動力會突然增加，動力輸出很不平順。而寶馬的Valvetronic系統(tǒng)和日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)就可以實現(xiàn)氣門升程的連續(xù)調節(jié)，動力輸出相對就平順得多。

寶馬的Valvetronic系統(tǒng)和日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)也是一種可變氣門升程系統(tǒng)，它們的工作原理基本類似，都是用一個步進電機來帶動一個控制桿，然后帶動一個偏心凸輪來實現(xiàn)進氣門升程的改變。由于偏心凸輪轉動是連續(xù)的，所以對氣門升程的調節(jié)也是連續(xù)的。這樣發(fā)動機的動力輸出就更加的平順、連續(xù)，駕駛感受也要好一些。除此之外，還有三菱的MIVEC系統(tǒng)、菲亞特的Multiair系統(tǒng)、保時捷的Vairocam系統(tǒng)以及比亞迪的VVl系統(tǒng)，等等。它們都是采用可變氣門升程技術。

與可變氣門升程相對應的就是可變氣門正時（VVT），它是通過改變凸輪軸的轉角來直接改變配氣相位的角度，從而使配氣相位與發(fā)動機的轉速與負荷相匹配，提高發(fā)動機的充氣系數(shù)，使發(fā)動機不論在高速還是低速下都能發(fā)揮出較好的動力性和經(jīng)濟性。這方面的技術各個廠家區(qū)別不大，都是通過液壓或電機來改變凸輪軸的轉角。

可變氣門正時系統(tǒng)的主體結構是安裝在凸輪軸前端的葉片式液力機構，它分為內轉子、外轉子，二者可以在一定范圍內自由轉動。外轉子上有正時鏈齒，由正時鏈條驅動，內轉子通過螺栓與凸輪軸連接。內外轉子之間有葉片，葉片將內外轉子的空腔分為提前腔和遲后腔。當提前腔油壓增大，遲后腔油壓減小時，葉片推動內轉子相對于外轉子順轉，則氣門的開啟時刻提前；相反，當提前腔油壓減小，遲后腔油壓增大時，葉片推動內轉子相對于外轉子逆轉，則氣門的開啟時刻遲后，這樣就實現(xiàn)了對氣門的開啟和關閉時刻的調節(jié)。

早期的可變氣門正時技術是就是單獨采用液壓調節(jié)的，并且只控制進氣凸輪軸，控制方式也是分段調節(jié)，簡稱為VVT；后來豐田公司在上面加裝了智能控制系統(tǒng)，為了與其它的可變氣門正時系統(tǒng)相區(qū)別，就在后面加了一個小寫的“i”，變成了VVT－i；隨著技術的進步和對發(fā)動機性能的更高要求，人們又在排氣門上也安裝了可變氣門正時裝置，變成了進排氣門都可以控制的雙可變氣門正時系統(tǒng)，簡稱DVVT；從之前的分段式調節(jié)變成了連續(xù)調節(jié)，即CVVT。其它的還有寶馬的Double－VANOS雙凸輪軸可變氣門正時系統(tǒng)、三菱的MIVEC智能可變氣門正時與升程管理系統(tǒng)，等等。
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