提升動力降低油耗 發(fā)動機氣門技術解析

傳統(tǒng)的發(fā)動機都配備了氣門式配氣機構(gòu)，按照發(fā)動機的動作順序和工作循環(huán)，定時的開啟關閉進排氣門。進氣量的多少直接關系到發(fā)動機的功率和扭矩。如何保證進氣量足夠多，又要保證排氣夠干凈，因此在配氣這個環(huán)節(jié)有很多的技術。

首先我們來認識一下配氣定時，以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進、排氣門開閉時刻及其開啟的持續(xù)時間稱作配氣定時。一般情況下，進氣門會早開，目的是為了在進氣開始進氣門能有較大的開度或者較大的進氣通過面，從而減小進氣阻力，使進氣順暢，相應的，而進氣門晚關是為了充分利用進氣的慣性增大進氣量。相應的排氣門早開是為了在氣壓較大時排干凈，而排氣門晚關也是為了利用慣性排氣。由于進氣門早開和排氣門晚關，致使活塞在上止點附近出現(xiàn)進、排氣門同時開啟的現(xiàn)象，稱其為氣門重疊。

氣門重疊顯示圖

發(fā)動機不同轉(zhuǎn)速需要的配氣定時也不同。這是因為當發(fā)動機轉(zhuǎn)速改變時，進氣流和排氣流也隨著改變，所以一直采用不變的氣門開關時間將會影響燃油的燃燒效率，一般情況下，隨著轉(zhuǎn)速的升高，氣門重疊角和氣門升程隨著增加，這樣講有利于獲得更好的發(fā)動機性能，以便更好的提高發(fā)動機的動力輸出。

雙頂置凸輪軸

但是也不能一味的增大氣門重疊角和升程，這能能夠?qū)е碌氖菑U氣混入進氣管以及未燃燒的混合氣隨排氣管流失的情況。因此可變氣門正時和可變氣門升程就顯得很重要了。

發(fā)動機正時系統(tǒng)

可變進氣系統(tǒng)可以分為兩類：多氣門投入工作以及可變進氣道系統(tǒng)。多氣門可以通過凸輪或者搖臂控制氣門在設定的工況下開關，或者在進氣道上設置閥門在特定工況下開關；而可變進氣道系統(tǒng)是根據(jù)發(fā)動機的不同轉(zhuǎn)速使用不同長度和容積的進氣管向氣缸充氣。

目前應用可變氣門系統(tǒng)的廠家很多，以時間比較久遠的本田VTEC為例，本田就是通過凸輪軸布置高速、低速兩種不同夾角和升程的凸輪，控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速利用油壓使氣門切換到不同凸輪以改變氣門相位和升程。

本田i-VTEC發(fā)動機

VTEC系統(tǒng)對于配氣相位的改變是階段性的，只能在高速低速的狀態(tài)下跳躍，而不是連續(xù)線性改變，因此在這個基礎上本田又推出了i-VTEC系統(tǒng)，這套系統(tǒng)較VTEC增加了VTC可變正時控制裝置，也就是一組進氣門凸輪軸正時可變的控制機構(gòu)。

排氣歧管一般的形狀都比較怪異，就是為了排氣時互不影響

除了上面提到的靠改變氣門正時和氣門升程來實現(xiàn)發(fā)動機在不同情況下的進氣需求外，可變進氣歧管以及可變進氣道也可達到相同的效果。發(fā)動機的進氣道是連接進氣門和進氣總管的，進氣歧管設計的形狀也能直接影響發(fā)動機的性能。

粗、短、直的進氣歧管對于進氣流的阻力較小因此在高速過程中響應較快，氣流速度也較快，長、細、彎的進氣歧管則有利于進氣歧管中油與氣的混合，因此較短的進氣歧管更適合于高轉(zhuǎn)速，而較長的進氣歧管則更適合于低轉(zhuǎn)速。 因此就出現(xiàn)了可變進氣歧管這項技術。通過技術手段，實現(xiàn)其進氣歧管長度在不同轉(zhuǎn)速的時候可以變化，從而兼顧高低轉(zhuǎn)速時的進氣需求。下面我們來看看目前已有的可變進氣歧管長度技術。這種技術分為兩種，分段可調(diào)與無極可調(diào)。

如果有長短兩根進氣歧管，在低轉(zhuǎn)速時短進氣歧管關閉，發(fā)動機使用長進氣歧管進氣；高轉(zhuǎn)速時則關閉長進氣歧管，使用短管進氣；或者在進氣歧管內(nèi)設置閥門，通過開關來控制歧管內(nèi)的閥門，以此來控制進氣歧管的長度，分段可調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)多種長度，更能后適應發(fā)動機轉(zhuǎn)速的要求。