3種可變氣門升程技術(shù)介紹

????? 但我們知道所謂的可變氣門正時技術(shù)，其功能主要是改變發(fā)動機(jī)氣門開啟和閉合的時間，以達(dá)到更合理的控制相應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速所需的空氣量，作用主要還是為了降低油耗，提高經(jīng)濟(jì)性。而發(fā)動機(jī)的實(shí)質(zhì)動力表現(xiàn)卻是和單位時間內(nèi)進(jìn)入到汽缸內(nèi)的氧氣量有關(guān)，可變氣門正時系統(tǒng)無法有效改變這一點(diǎn)，因此它對動力的提升幫助不大。

????? 既然可變氣門正時系統(tǒng)無能為力，那現(xiàn)在就該輪到本文的主角可變氣門升程系統(tǒng)登場了。相比可變氣門正時，氣門升程系統(tǒng)目前還比較少見，尤其是連續(xù)可變氣門升程技術(shù)更是只掌握在幾個大廠商手中的絕密核心技術(shù)，因此我們能買到的裝備可變氣門升程系統(tǒng)的車型也不多。下面就讓我們來看看有哪些車型可供選擇。

閱前說明：

????? 本文將主要介紹三大廠商的可變氣門升程系統(tǒng)，但由于各自技術(shù)差異以及品牌層次不同，本文涉及的車型檔次差別較大，因此我們只做技術(shù)性分析而各車型間并無對比之意，請各位網(wǎng)友注意。

本田可變氣門升程技術(shù)：VTEC、i-VTEC
應(yīng)用車型：國內(nèi)所有在售本田及謳歌車型

『本田和謳歌的眾多車型的發(fā)動機(jī)均裝配了VTEC或i-VTEC系統(tǒng)』

????? 本田是最早將可變氣門升程技術(shù)應(yīng)用到車載發(fā)動機(jī)上的廠商，而且不同于其它廠商先使用可變氣門正時，后追加可變氣門升程技術(shù)的做法，本田的工程師在研發(fā)項(xiàng)目之初就將這兩種技術(shù)同步進(jìn)行。結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙是本田可變氣門升程機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，具體工作方式我們下文會有介紹。

????? 不過令人有些遺憾的是，雖然已經(jīng)投產(chǎn)多年但本田的可變氣門升程技術(shù)目前似乎沒有太大進(jìn)步，依然還停留在只有兩段或三段可調(diào)的程度（根據(jù)車型不同，具體技術(shù)有差別），而像菲亞特、豐田、日產(chǎn)和寶馬這些可變氣門升程技術(shù)領(lǐng)域的后來者都已經(jīng)研發(fā)出自己的連續(xù)可變氣門升程技術(shù)。不過現(xiàn)在也有消息傳出，本田也研發(fā)出了自己的連續(xù)可變氣門升程及正時系統(tǒng)AVTEC，只是還沒有正式開始使用。

『思域搭載的R18A單頂置凸輪軸發(fā)動機(jī)』

????? 在此我們簡單介紹一下VTEC及i-VTEC系統(tǒng)中可變氣門升程機(jī)構(gòu)的工作方式。本田及謳歌目前在國內(nèi)發(fā)售的車型共有SOHC及DOHC兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)，它們雖然都配有VTEC或i-VTEC系統(tǒng)，但具體實(shí)現(xiàn)方式不太相同。

????? 飛度、鋒范以及思域搭載的都是本田的R系列發(fā)動機(jī)，采用的是SOHC單頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)，兩個進(jìn)氣氣門和兩個排氣氣門均由一根凸輪軸驅(qū)動。首先要說明的是目前大部分可變氣門升程技術(shù)都被應(yīng)用在進(jìn)氣氣門端，本田的R系列也不例外。

????? 我們從上圖中可以看到，兩個進(jìn)氣氣門搖臂中間還有一個特殊的搖臂，它對應(yīng)的是凸輪軸上的一個高角度凸輪，而在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時兩個進(jìn)氣搖臂和這個特殊搖臂是分離的、互無關(guān)系，進(jìn)氣搖臂只由低角度凸輪驅(qū)動，因此進(jìn)氣氣門打開的升程較小，這有助于提高低轉(zhuǎn)速時的燃油經(jīng)濟(jì)性。但當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時，由電子液壓控制的連桿會將兩個進(jìn)氣搖臂和那個特殊搖臂連接為一體，此時三個搖臂就會同時被高角度凸輪驅(qū)動，而氣門升程也會隨之加大，單位時間內(nèi)的進(jìn)氣量更大，從而發(fā)動機(jī)動力更強(qiáng)。

『雅閣和思鉑睿搭載的2.4升DOHC雙頂置凸輪軸發(fā)動機(jī)』

????? 除了小型車和緊湊型車使用的R系列，國內(nèi)本田的思鉑睿、雅閣和CR-V的2.4L車型均搭載的是DOHC雙頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)的K系列發(fā)動機(jī)，同樣都裝備了可變氣門升程技術(shù)。此外本田的VTEC系統(tǒng)可在DOHC雙頂置凸輪軸發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣端均進(jìn)行氣門升程的調(diào)節(jié)，不過這功能并非所有本田DOHC發(fā)動機(jī)均有，只限定某些車型。

『本田的可變氣門升程功能可在進(jìn)排氣端均起作用 但這只限定于某些型號的發(fā)動機(jī)』

????? 工作原理和R系列發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣端完全相同，都是通過三根搖臂的鏈接與分離實(shí)現(xiàn)的，不過既然排氣氣門升程也可得到提升，就表示高轉(zhuǎn)速下排氣效果將更高，可以更默契的和提高效率的進(jìn)氣氣門協(xié)作來增強(qiáng)發(fā)動機(jī)的動力輸出。

????? 通過上面的介紹我們能看到本田的可變氣門升程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實(shí)現(xiàn)了看似復(fù)雜的氣門升程變化。但這一原理也是羈絆本田可變氣門升程技術(shù)進(jìn)步的瓶頸，因?yàn)椴豢赡茉谕馆嗇S上加上更多的凸輪來實(shí)現(xiàn)更多級的調(diào)節(jié)，因此日產(chǎn)和寶馬都另辟蹊徑，而且最終都實(shí)現(xiàn)了讓氣門升程連續(xù)可變，下面我們一起來看看日產(chǎn)是如何做到的。

日產(chǎn)可變氣門升程技術(shù)：VVEL
應(yīng)用車型：英菲尼迪G37、英菲尼迪FX50

『目前VVEL技術(shù)只應(yīng)用在日產(chǎn)高端品牌英菲尼迪的兩款車型上』

????? 日產(chǎn)是可變氣門升程領(lǐng)域的后來者，多年來日產(chǎn)車型上都沒有這項(xiàng)功能的身影。但2007年末，隨著第四代G37的上市，日產(chǎn)也終于發(fā)布了自己的可變氣門升程技術(shù)VVEL，這項(xiàng)技術(shù)最先就被裝備在G37的VQ37VHR發(fā)動機(jī)上，而VQ37VHR也是2008年沃德十佳發(fā)動機(jī)的得主。隨后上市的FX50的那臺VK50VE發(fā)動機(jī)是第二款使用VVEL的發(fā)動機(jī)。同時日產(chǎn)也有計劃將VVEL普及到自己的低端車型上。

????? 本田的VETC是利用不同的凸輪來實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下氣門升程的改變，而日產(chǎn)則是在驅(qū)動氣門運(yùn)動的搖臂上做文章。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變這個功能就必須研發(fā)出一種可無級改變工作狀況的機(jī)構(gòu)，日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)利用一個簡單的螺桿和螺套達(dá)到了這個目的。

『可實(shí)現(xiàn)VVEL連續(xù)可變氣門升程技術(shù)的獨(dú)特?fù)u臂結(jié)構(gòu)』

????? 螺桿我們可以理解為日常生活中常見的螺栓，而螺套就是擰在螺栓上的螺母，螺母隨著轉(zhuǎn)動就可沿著螺栓上的螺紋上下運(yùn)動，換個角度來看這就是一種無級調(diào)節(jié)方式。日產(chǎn)的工程師就是將一組螺桿（螺栓）和螺套（螺母）加到了發(fā)動機(jī)的氣門搖臂上來使氣門升程連續(xù)（無級）可變的。

????具體實(shí)現(xiàn)方法也很簡單，在此我們不得不佩服這些工程師的奇思妙想。首先車載電腦根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來決定螺套的所在位置，那個黑色的直流馬達(dá)就是用來驅(qū)動螺套的。而螺套由一根連桿與控制桿相連，螺套的橫向移動可以帶動控制桿轉(zhuǎn)動，控制桿轉(zhuǎn)動時上面的搖臂隨之轉(zhuǎn)動，而搖臂又與link B（連桿B）相連，搖臂逆時針轉(zhuǎn)動時就會帶動link B去頂氣門挺桿上端的輸出凸輪，最后輸出凸輪就會頂起氣門來改變氣門升程。如果沒看明白請把本段結(jié)合上面兩張圖再看一遍，應(yīng)該不難理解。

????? 日產(chǎn)的這套VVEL連續(xù)可變氣門升程系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)（這個范圍的大小由螺桿的長度和輸出凸輪的角度來決定）可實(shí)現(xiàn)無級連續(xù)調(diào)節(jié)，針對不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速都有相應(yīng)的氣門升程，這種形式無疑更加靈活自主，不過目前VVEL系統(tǒng)只應(yīng)用在進(jìn)氣端，因此還存在進(jìn)化的余地。而日產(chǎn)也宣布將在2010年把VVEL技術(shù)應(yīng)用到自己的大部分車型上，對此我們十分期待。

寶馬可變氣門升程技術(shù)：Valvetronic
應(yīng)用車型：國內(nèi)在售的除M3和M5外的寶馬車型

『寶馬的Valvetronic被裝備在絕大多數(shù)寶馬車型上』

????? 相比日產(chǎn)的VVEL，寶馬的Valvetronic可變氣門升程技術(shù)更加為人所知，這是寶馬于2001年發(fā)布的自家可變氣門升程技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在寶馬發(fā)動機(jī)上，目前國內(nèi)在售的除M3及M5外的寶馬車型的發(fā)動機(jī)均有此功能。和日產(chǎn)的VVEL一樣，寶馬的Valvetronic也是目前少數(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的氣門升程技術(shù)之一。

????? 寶馬的Valvetronic系統(tǒng)同樣是依靠改變搖臂結(jié)構(gòu)來控制氣門升程。傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)大多都是利用凸輪軸上的凸輪擠壓搖臂帶動氣門挺桿來使氣門上下運(yùn)動，而寶馬的工程師在凸輪軸與傳統(tǒng)搖臂間加裝了一根偏心凸輪軸（上圖紅色部分），利用偏心凸輪軸上的凸輪位置的改變來實(shí)現(xiàn)氣門升程的改變。

????? 日產(chǎn)的VVEL的作用范圍取決于螺桿長度，而寶馬的Valvetronic的氣門升程范圍則由偏心凸輪的角度及高度而定，據(jù)官方介紹，這套系統(tǒng)可以將氣門升程最大增加10mm，這對高轉(zhuǎn)速下增大進(jìn)氣量是很有幫助的。

????? 發(fā)動機(jī)工作時，電腦根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制這個偏心凸輪的角度，當(dāng)它向右旋轉(zhuǎn)到頭時，氣門搖臂也被頂在了最靠下的位置，此時氣門開啟的幅度最大。

????? 雖然都是改變凸輪軸與氣門挺桿間的搖臂機(jī)構(gòu)，但寶馬的Valvetronic和日產(chǎn)的VVEL設(shè)計思路完全不同，可謂異曲同工。但是目前也有人認(rèn)為寶馬的這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有些復(fù)雜，在高轉(zhuǎn)速極限狀態(tài)下的作用并不理想，這也是M3和M5的高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)不用Valvetronic的原因。同時和VVEL一樣，Valvetronic目前也只應(yīng)用在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣端，因此研發(fā)出更強(qiáng)大、更輕巧的新型Valvetronic系統(tǒng)也許正是寶馬現(xiàn)在在做的事情。

總結(jié)：

????? 除了本文介紹的這三家廠商外，菲亞特、奧迪、保時捷、豐田、三菱以及斯巴魯也通過自己的技術(shù)探索實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)氣門升程可變的功能，但總體來看這項(xiàng)技術(shù)目前在國內(nèi)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及的程度，希望隨著中國市場的壯大，各大合資廠商能盡快將最新的技術(shù)引進(jìn)到國內(nèi)在售車型上，更希望我們的自主品牌能盡早研發(fā)出屬于自己的同類技術(shù)。