配气机构的革命 三种可变气门升程技术

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        目前,将全气门控制系统使用在量产车上的厂商主要有三家,分别是宝马,英菲尼迪和菲亚特。它们分别以不同的方式实现了气门正时和升程的无级可变,从而达到了利用控制气门开度来控制进气量的目的。从目前看,那么这三种气门技术又有何相似和不同呢?

  在这里,我们所讨论的三种气门升程技术,包括宝马的Valvetronic,英菲尼迪的VVEL和菲亚特的Multiair,他们的共同点就是使用气门升程的变化来控制进气量。而气门升程分段可调的本田vtec,奥迪AVS技术等不包括在内。

  这三项技术的最大优势就是利用气门升程控制进气,节气门的作用被弱化或者是取消,大大降低了泵气损失,使得发动机进气迟滞的现象大大减轻,直接提升了发动机响应速度。而且由于进气不在存在迟滞,因此发动机的点火和配气的配合也更精确,使得发动机效率得到提升,减低油耗和排放。

  从最终目的上看,这三者的效果是基本相同的,不过他们的具体工作原理和结构都不小差距。首先,我们简单看一下这三种技术的结构和原理。

  首先是名气最大的宝马Valvetronic,它利用一根附加的偏心轴,步进马达和一些中置摇臂,来控制气门的开启和关闭。系统借由步进电机偏心凸轮的偏移量,再一系列机械传动后间接地改变进气门的升程大小。

  从图上看,宝马的Valvetronic的主要部件包括偏心轴驱动电机、偏心轴驱动齿轮、偏心轴、凸轮轴、中间杠杆和滚子轴承。当系统工作时,电机驱动偏心轴齿轮改变相位,从而带动中间杠杆的角度,此时凸轮轴驱动中间杠杆,完成气门的开启和关闭。当系统工作时,凸轮轴,中间杠杆和滚子轴承是通过一系列联动的来驱动气门的,所以在系统高速运转时,这一系列摇臂和连杆就会产生较大的惯性 ,因此想要获得高转速也越困难,因此Valvetronic技术并不适合用于超高转速发动机,这也就是宝马M的V8,V10发动机不使用Valvetronic的原因。

  优势:与缸内直喷,涡轮增压技术的搭配默契,性能出色,现已经全线装备在宝马旗下车型上,是目前使用范围最广的全气门控制系统。

  不足:由于机构中弹性受到极限转速的限制,无法使用在高转速发动机上。

  英菲尼迪的VVEL实现的原理和宝马有些类似,但是结构却并不相同。VVEL系统使用一套连杆和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调。在系统工作时,直流电机通过ECU信号控制螺杆和螺套的相对位置,螺套则带动一系列连杆和摇臂间接改变气门升程的大小。

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