在目前市售的主流家用車當中,發動機氣門正時技術已經日漸普及,包括一些采用自主技術的廠家。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。近四十年的發展歷程中,可變配氣技術已經不再是什么難題,各大廠商也都在這一技術領域取得了自己的成績。下面我們就來列數一下目前市面上比較主流的使用了幾種可變配氣技術的發動機。
如果簡單的歸類,目前的發動機配氣技術主要分為幾種,一種是可變氣門正時,即對進氣或排氣的正時可以根據發動機轉速、進氣壓力和車速等參數調節,是通過改變凸輪軸旋轉的角度來實現的。可變氣門正時可以進一步分為連續可變和分段可變。連續可變是指氣門疊加角可以在一定范圍內進行連續的變化,分段可變則是只能在兩到三個角度之間切換,而目前的技術基本上都可以實現連續可變了。另一種為可變氣門升程,即可通過技術手段改變氣門打開的升程,改變進氣量,從而增加氣缸內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以外,還有一些其他配氣技術,如可變進氣歧管、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。應該說,本田是第一個研發出可變氣門升程技術的汽車廠商,過去的VTEC技術前面加了一個i,就表示在可變氣門升程的基礎上增加了可變氣門正時技術。而應該贊揚的是本田對旗下車型一視同仁的態度,所有車型的發動機均采用了這套系統,不分是小型還是中型。不過,作為率先在80年代即研發出雙凸輪軸的汽車廠家,目前依然在眾多車型上使用SOHC單頂置凸輪軸的發動機(如飛度、鋒范、思域乃至雅閣2.0),也挺令人費解。
思域1.8升發動機使用的是SOHC單頂置凸輪軸,也就是由同一根凸輪軸來控制進氣門與排氣門的打開與關閉動作。從結構上看,同一根凸輪軸無法實現對進排氣的分別控制,所以對于正時相位重疊角的調節就無法做到連續調節。不過,雖然不如雙凸輪軸的發動機更理想,但也基本能夠達到這套系統的要求。
首先,氣門升程的調節是靠增加了一組較高的中間凸輪和搖臂來實現的,三根搖臂內部裝有由液壓控制移動的小活塞。發動機低速時,小活塞不動,三根搖臂分離,正常進排氣,進氣量較少。當發動機轉速升高達到某個設定值時,ECU會指令電磁閥啟動液壓系統,推動搖臂內的小活塞,使三根搖臂鎖成一體,一起由中間凸輪驅動,由于中間凸輪更高,升程自然就增大了。
這套系統由發動機電子控制單元(ECU)控制,通過接收各傳感器(包括轉速、進氣壓力、車速、水溫等)的參數并進行處理,輸出相應的控制信號,然后利用電磁閥調節搖臂活塞液壓系統,從而使發動機在不同的轉速工況下由不同的凸輪控制,影響進氣門的開度和時間。
此外,在發動機低負荷時,進氣門不像其他車型常規的半閉合狀態,而是全部打開。此時進氣順暢,并減少了進氣時的能量損失,而當活塞運行到下止點的時候,進氣門并不關閉,而是在活塞上行一段距離之后再關閉,此時有一部分新鮮的空氣被回推到進氣道,進氣門關閉,這部分空氣則可以留作下次進氣門打開時再使用,既節省了油耗,又減少了排放。 而在發動機高負載時,則按照正常的方式進行凸輪驅動,可以保證大功率輸出。
跟大多數只能改進氣門正時的配氣技術相比,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,卻并不能改變進氣量,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氣量,從而使燃燒更充分且效率更高。不過,本田i-VTEC系統對氣門正時的調節僅限于進氣門,而且也不是連續可調的,如果未來要將這套系統擴展到既可以分段調節氣門升程,又能同時調節進排氣正時的話,單頂置凸輪軸的發動機顯然就不適用了。
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