在目前市售的主流家用車當(dāng)中,發(fā)動機(jī)氣門正時技術(shù)已經(jīng)日漸普及,包括一些采用自主技術(shù)的廠家。追溯起來,最早在氣門正時上做文章的汽車廠家是意大利的阿爾法羅密歐,他們率先采用了兩根凸輪軸來分別控制進(jìn)氣和排氣的氣門,也就是我們今天說的DOHC雙頂置輪軸。近四十年的發(fā)展歷程中,可變配氣技術(shù)已經(jīng)不再是什么難題,各大廠商也都在這一技術(shù)領(lǐng)域取得了自己的成績。下面我們就來列數(shù)一下目前市面上比較主流的使用了幾種可變配氣技術(shù)的發(fā)動機(jī)。
如果簡單的歸類,目前的發(fā)動機(jī)配氣技術(shù)主要分為幾種,一種是可變氣門正時,即對進(jìn)氣或排氣的正時可以根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和車速等參數(shù)調(diào)節(jié),是通過改變凸輪軸旋轉(zhuǎn)的角度來實(shí)現(xiàn)的?勺儦忾T正時可以進(jìn)一步分為連續(xù)可變和分段可變。連續(xù)可變是指氣門疊加角可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行連續(xù)的變化,分段可變則是只能在兩到三個角度之間切換,而目前的技術(shù)基本上都可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變了。另一種為可變氣門升程,即可通過技術(shù)手段改變氣門打開的升程,改變進(jìn)氣量,從而增加氣缸內(nèi)的壓力并使燃燒效率得到改善,提高動力輸出。除了這兩種主流的技術(shù)以外,還有一些其他配氣技術(shù),如可變進(jìn)氣歧管、可變渦流控制等。
思域 i-VTEC可變氣門正時和升程
其他車型:飛度、鋒范、雅閣、奧德賽
說到本田的i-VTEC,很多人都知道。應(yīng)該說,本田是第一個研發(fā)出可變氣門升程技術(shù)的汽車廠商,過去的VTEC技術(shù)前面加了一個i,就表示在可變氣門升程的基礎(chǔ)上增加了可變氣門正時技術(shù)。而應(yīng)該贊揚(yáng)的是本田對旗下車型一視同仁的態(tài)度,所有車型的發(fā)動機(jī)均采用了這套系統(tǒng),不分是小型還是中型。不過,作為率先在80年代即研發(fā)出雙凸輪軸的汽車廠家,目前依然在眾多車型上使用SOHC單頂置凸輪軸的發(fā)動機(jī)(如飛度、鋒范、思域乃至雅閣2.0),也挺令人費(fèi)解。
思域1.8升發(fā)動機(jī)使用的是SOHC單頂置凸輪軸,也就是由同一根凸輪軸來控制進(jìn)氣門與排氣門的打開與關(guān)閉動作。從結(jié)構(gòu)上看,同一根凸輪軸無法實(shí)現(xiàn)對進(jìn)排氣的分別控制,所以對于正時相位重疊角的調(diào)節(jié)就無法做到連續(xù)調(diào)節(jié)。不過,雖然不如雙凸輪軸的發(fā)動機(jī)更理想,但也基本能夠達(dá)到這套系統(tǒng)的要求。
首先,氣門升程的調(diào)節(jié)是靠增加了一組較高的中間凸輪和搖臂來實(shí)現(xiàn)的,三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動的小活塞。發(fā)動機(jī)低速時,小活塞不動,三根搖臂分離,正常進(jìn)排氣,進(jìn)氣量較少。當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高達(dá)到某個設(shè)定值時,ECU會指令電磁閥啟動液壓系統(tǒng),推動搖臂內(nèi)的小活塞,使三根搖臂鎖成一體,一起由中間凸輪驅(qū)動,由于中間凸輪更高,升程自然就增大了。
這套系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)電子控制單元(ECU)控制,通過接收各傳感器(包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫等)的參數(shù)并進(jìn)行處理,輸出相應(yīng)的控制信號,然后利用電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng),從而使發(fā)動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制,影響進(jìn)氣門的開度和時間。
此外,在發(fā)動機(jī)低負(fù)荷時,進(jìn)氣門不像其他車型常規(guī)的半閉合狀態(tài),而是全部打開。此時進(jìn)氣順暢,并減少了進(jìn)氣時的能量損失,而當(dāng)活塞運(yùn)行到下止點(diǎn)的時候,進(jìn)氣門并不關(guān)閉,而是在活塞上行一段距離之后再關(guān)閉,此時有一部分新鮮的空氣被回推到進(jìn)氣道,進(jìn)氣門關(guān)閉,這部分空氣則可以留作下次進(jìn)氣門打開時再使用,既節(jié)省了油耗,又減少了排放。 而在發(fā)動機(jī)高負(fù)載時,則按照正常的方式進(jìn)行凸輪驅(qū)動,可以保證大功率輸出。
跟大多數(shù)只能改進(jìn)氣門正時的配氣技術(shù)相比,本田顯然要更勝一籌。因為,可變正時只能改變氣門打開的時機(jī),卻并不能改變進(jìn)氣量,因此對于動力方面的提升作用并不顯著。而可變氣門升程則因為可以通過控制氣門打開的升程而改變進(jìn)氣量,從而使燃燒更充分且效率更高。不過,本田i-VTEC系統(tǒng)對氣門正時的調(diào)節(jié)僅限于進(jìn)氣門,而且也不是連續(xù)可調(diào)的,如果未來要將這套系統(tǒng)擴(kuò)展到既可以分段調(diào)節(jié)氣門升程,又能同時調(diào)節(jié)進(jìn)排氣正時的話,單頂置凸輪軸的發(fā)動機(jī)顯然就不適用了。
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