图解汽车(2) 发动机可变气门原理解析
可变气门驱动机构
可变气门驱动机构气门可变驱动机构发动机的进气门和排气门的开启开始与关闭终止的时刻，通常以曲轴转角来表示，称为配气相位。
由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅需千分之几秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下降。
因此，设计师为了解决这一个问题，一般发动机都采用延长进，排气门的开启时间，增大气体的进出容量以改善进，排气门的工作状态，藉以提高发动机的性能。
从配气相位图上可以看出活塞从上止点移到下正点的进气过程中（绿色），进气门会提前开启（α）和延迟关闭（β）。
当发动机作功完毕，活塞从下止点移到上止点的排气过程中（桔色），排气门会提前开启（γ）和延迟关闭（δ）。
十分明显，这种延长气门开启时间的做法，必然会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，配气相位上称为“重叠阶段”，可能会造成废气倒流。
这种现象在发动机的转速仅1000转以下的怠速时候最明显（怠速工作下的“重叠阶段”时间是中等速度工作条件下的7倍）。
这容易造成怠速工作不畅顺，振动过大，功率下降等现象。
尤其是采用四气门的发动机，由于“帘区”值大，“重叠阶段”更容易造成怠速运转不畅顺的现象。
设计师为了消除这一缺陷，就以“变”对“变”，采用了“可变式”的气门驱动机构。
可变式气门驱动机构就是在发动机急速工作时减少气门行程，缩少“帘区值”，而在发动机高速工作时增大气门行程，扩大“帘区值”，改变“重叠阶段”的时间，使发动机在高转速时能提供强大的马力，在低转速时又能产生足够的扭力。
从而改善了发动机的工作性能。
现代轿车发动机上的气门可变驱动机构能根据轿车的运行状况，随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间，它们的凸轮轴，凸轮轴上的凸轮和气门挺杆等元件是可以变动的。
发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，一种是凸轮轴和凸轮可变系统，就是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程；另一种是气门挺杆可变系统，工作时凸轮轴和凸轮不变动，气门挺杆，摇臂或拉杆靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气相位和气门升程。
发动机可变气门原理
发动机可变气门原理发动机可变气门原理是这样的，由于发动机工作时的转速很高，四冲程发动机的一个工作行程仅必须千分之几秒，这么短促的时间往往会引起发动机进气不够，排气不净，造成功率下降。
因此，就必须要利用气流的进气惯性，气门要早开晚关，以满足满足进气充足，排气干净的要求。
这种状况下，必定会出现一个进气门和排气门同时开启的随时，配气相位上称为“堆叠阶段〞。
堆叠继续的相对时程可以用此间活塞运行配气相位的相对角度来衡量，这样就可以抛开转速，把它作为系统的固有特性来看待了。
这种堆叠的角度通常都很小，可是对发动机性能的影响却相当大。
那么这个角度多大为宜呢?我们知道，发动机转速越高，每个汽缸一个周期内留给吸气和排气的时间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机必须要尽可能长的吸气和排气时间。
显然，当转速越高时，要求的堆叠角度越大。
也就是说，如果配气机构的制定是对高转速工况优化的，发动机容易在较高的转速下，获得较大的峰值功率。
但在低转速工况下，过大的堆叠角则会使得废气过多的泻入进气岐管，吸气量反而会下降，气缸内气流也会紊乱，此时ECU也会难以对空燃比进行准确的控制，从而导致怠速不稳，低速扭矩偏低。
相反，如果配气机构只对低转速工况优化，发动机的就无法在高转速下达到较高的峰值功率。
所以传统的发动机都是一个折衷方案，不可能在两种迥然不同的工况下都达到优状态。
所以为了解决这个问题，就要求配气相位角大小可以依据转速和负载的不同进行调节，凹凸转速下都可以获得理想的进气量从而提升发动机燃烧效率，这就是可变气门正时技术开发的初衷。
在低速和怠速工况下，系统缩小进排气时间使得配气相位的堆叠角减小，从而改善低速下的扭矩表现，而高速下则适当增加配气相位堆叠角以提升提升马力。
2cvvt可变气门正时技术CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是连续可变气门正时机构，它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。
可变气门技术
详解多款可变气门正时技术(图)来源: 作者:汽车免费资料网【大中小】浏览:416次评论:0条21自发动机的问世人们就没有停歇对他的改进，而我们也看到了一代又一代的新式发动机，排量从大到小各式各样，随着车辆的增加我们的迎来了可怕的能源危机，石油这个非可再生资源也被我们日复一日的掘取而慢慢枯竭，作为当代的我们也不的不为能源问题考虑，不的不为下一代留些资源。
在工程是的努力下我们研发出了新型的型发动机，也带来了更多的技术，今天我们就为大家分享一下可变气门正时系统给我们带来的好处。
可变气门正时的原理凸轮轴及节气门装配图我们所熟悉的四冲程机的工作原理。
吸、压、功、排、四个工作行程，发动机的不断循环做功的大小跟节气门的开闭时间有着密不可分的作用。
大家都知道，气门是由发动机的曲轴通过凸轮轴带动的，气门的配气正时取决于凸轮轴的转角。
在普通的发动机上，进气门和排气门的开闭时间是固定不变的，这种固定不变的正时很难兼顾到发动机不同转速的工作需求，我们为了使发动机达到更高的效率通常我们是修改凸轮轴的α倾角以改变节气门的开闭时间，达到最快的做功时间从而产生更大的动能，而现在我们又有了可变气门正时就是更容易的解决这一的技术。
可变气门正时技术在整个可变配气技术里，属于结构简单成本低的机构系统，它通过液压和齿轮传动机构，根据发动机的需要动态调节气门正时。
可变气门正时不能改变气门开启持续时间，只能控制气门提前打开或推迟关闭的时刻。
同时，它也不能像可变凸轮轴一样控制气门开启行程，所以它对提升发动机的性能所起的作用有限。
低、中转速时，凸轮轴上只有小角度的凸轮有顶到摇臂电子控制系统在可变气门正时方面发动机具有一定得领先性他的发动机在低负荷运转情况下，小活塞在原位置上，三根摇臂分离，主凸轮和次凸轮分别推动主摇臂和次摇臂，控制两个进气门的开闭，气门升量较少，其情形好像普通的发动机。
虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间已分离，其它两根摇臂不受它的控制，所以不会影响气门的开闭状态。
可变气门升程技术的工作原理
可变气门升程技术的工作原理
可变气门技术是一种利用气体中细微变化来控制发动机转速及
功率的一种新型技术，它可极大地提高发动机性能，同时减少汽车污染。
可变气门升程技术是可变气门技术的重要组成部分，在发动机开启过程中起着重要作用。
可变气门升程技术是指控制气门开启时间的技术。
实际上，在汽车发动机的运转过程中，气门的开启时间会改变，这也称为气门升程。
气门升程的改变将直接影响发动机的功率和转速，进而影响汽车的性能。
可变气门升程技术可以改变气门升程进而改变发动机的工作性能。
可变气门升程技术的实现原理是利用电磁阀控制气门升程，由汽车引擎电子控制系统（ECU）控制电磁阀的工作。
ECU根据引擎的转速，燃料喷射量和相关发动机参数进行计算和判断，控制电磁阀来改变气门升程。
可变气门升程技术可以根据发动机需要来调节气门升程，提高发动机性能。
例如，当发动机转速较高时，ECU计算得出气门应在更高位置升起，以适应转速的增加，从而获得更大的功率。
另外，当发动机转速较低时，ECU计算得出气门需低于其正常位置，即电磁阀允许气门在低位置升起，从而获得更低的排放。
可变气门升程技术不仅可提高发动机性能，而且还可减少汽车排放。
ECU根据发动机运行参数，控制气门的开启时间来改变气门升程，从而有效地改变燃烧的完整性，当发动机处于高转速和低转速时，都可以达到节能减排的目的。
总而言之，可变气门升程技术是一种新型的技术，可以在控制发动机转速及功率的同时，提高发动机性能，减少汽车污染。
它有效地改变气门升程，提高发动机性能，达到节能减排的目的。
如今，它已经被广泛应用于汽车发动机，为汽车性能和污染减少做出了重大贡献。
图文解析汽车发动机可变气门升程技术
图文解析汽车发动机可变气门升程技术法律顾问：赵建英律师众所周知，发动机的动力表现主要取决于单位时间内汽缸的进气量，气门正时代表了气门开启的时间，而气门升程则代表的是气门开启的大小，从原理上看，可变气门正时技术也是通过改变进气量来改善动力表现的，但实际上气门正时则只能增加或者缩小气门开启时间，并不能有效改善汽缸内单位时间的进气量，从数学角度上看，气门正时是将分母和分子同时等比例放大，而这对于数字的扩大或缩小则没有任何改善，也正式因此对于可变气门正时技术队于发动机动力性的帮助并不大。
而当气门开启大小也可以实现可变调节的话，那么就可以针对不同的转速使用合适的气门开启大小，从而提升发动机在各个转速内的动力性能，这就是和可变气门正时技术相辅相承的可变气门升程技术。
正如我们在用皮管接水时，当我们将皮管口的面积变小后，从皮管中喷出的水压力将变大，水流出的力道也将不同，发动机可变气门升程技术利用的就是这种原理，让混合气的雾化更加的充分，燃烧也更完全。
目前市场上使用具有可变气门升程技术发动机的厂家共有三个，分别是本田（Vtec/i-Vtec）、日产（VVEL）和宝马（Valvetronic）。
本田可变气门升程技术：Vtec/i-Vtec本田是最早将可变气门升程技术应用到车载发动机上的厂商，而且不同于其它厂商先使用可变气门正时，后追加可变气门升程技术的做法，本田的工程师在研发项目之初就将这两种技术同步进行。
结构简单、设计巧妙是本田可变气门升程机构的特点。
不过虽然本田是最早使用这种技术的汽车厂家，但直到现在并没有太大的进步，依然停留在只有两段和三段可调的程度，而像宝马、日产和丰田的厂家虽然使用这套技术的时间要晚一些，但是现在他们已经开始使用连续可变气门升程技术。
目前，本田及讴歌目前在国内发售的车型共有SOHC及DOHC两种结构的发动机，它们虽然都配有VTEC或i-VTEC系统。
飞度、锋范以及思域搭载的都是本田的R系列发动机，采用的是SOHC单顶置凸轮轴结构，两个进气气门和两个排气气门均由一根凸轮轴驱动。
可变气门升程技术的原理及应用 ppt课件
2020/12/2
II、VVT的结构及控制机理
VVT系统的控制机理
在不同工况下
OCV电磁阀 VVT(提前 或滞后 )
反馈
ECU
相位传感器
VVT系统控制图
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2020/12/2
II、VVT的结构及控制机理
VVT工作原理
滞后：VVT通过相位传感器接到从ECU传给电磁阀的信号，要完 成相位滞后状态，此时叶片位于相位最提前状态，从主油道 过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔，当油压大于锁止 销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，VVT逆时针转动，此时 滞后腔油压为P>提前腔压力T，叶 片两侧有压力差，此时滞后腔进油， 提前腔中低压油通过油道随凸轮轴 环形带泄油，当叶片转到最滞后位 置，完成相位滞后过程。同理提前 过程。图6
善废气排放↑, 怠速稳定性和低速平稳性↑
因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。
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2020/12/2
精品资料
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2020/12/2
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
2020/12/2
VVT 机构在发动机燃烧中的影响分析
以某款2.0L 直列4 缸DOHC 自然吸气汽油机为基础, 用软件模拟分析进、
排气门开启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。
表1 整车的参数
表2 变速器参数
表3 90km / h 等速行驶优化油耗数据
表4 120k020/12/2
请领导点评！
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问题解答
1. 相位提前，顺时针？曲轴
可变进气道工作原理
可变进气道工作原理可变进气道，又称为可变气门正时系统（Variable Valve Timing，VVT）或可变进气门正时系统（Variable Intake Valve Timing，VIVT），是一种用于内燃机的技术，旨在根据发动机负荷和转速的不同来优化混合气进气过程，以提高发动机的燃烧效率和动力输出。
可变进气道的工作原理是通过控制进气门的开启和关闭时间，以及进气门的开启角度，改变进气气缸与进气道之间的通道形状和长度。
通常情况下，进气道的长度和形状是固定的，这种设计有利于在低转速下提供充足的进气流量和扭矩。
然而，在高转速下，进气流速增加，气流的动量也会增强，过长的进气道会导致气流的惯性效应，影响气缸内气流的增压效果和燃烧效率。
可变进气道通过改变进气道的长度和形状，可以根据不同的运行条件来优化进气流动特性。
当发动机负荷较低、转速较低时，可变进气道会采用较长的进气道长度，以增加进气流量，提高气缸内的进气效率和混合气质量。
而当发动机负荷增加、转速增加时，可变进气道会缩短进气道长度，以减小气流的惯性效应，提高气缸内的气流速度，增加气缸充气效果。
通过这种方式，可以在不同工况下实现最优的进气流动特性，提高发动机的燃烧效率和动力输出。
可变进气道通常通过液压驱动或者电动机驱动来实现进气门的控制，驱动系统可以根据发动机的转速和负荷条件来调整进气门的开启和关闭时间，以及进气门的开启角度。
此外，还可以配合其他系统，如可变进气长度系统（Variable Intake Length，VIL）等，进一步优化发动机的进气流动特性和动力输出表现。
总的来说，可变进气道通过调整进气道的长度和形状，可以优化进气流动特性，提高发动机的燃烧效率和动力输出。
这项技术在现代汽车发动机中得到广泛应用，可以提供更高的动力性能和燃油经济性。
可变气门正时技术.doc
可变气门正时技术在细说发动机可变气门正时技术之前，我们得明白引擎配气机构的基本原理。
现代引擎多采用DOHC（双顶置式凸轮轴）的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在发动机顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以2：1的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。
而我们今天要关注的，其实就是气门开合的问题。
上图：引擎配气机构图为什么要“可变气门行程”？活塞式四冲程发动机都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，这是了解汽车的人都知道的，但我们关注的是气门开启程度对发动机进气的问题。
气缸进气的基本原理是“负压”，也就是气缸内外的气体压强差。
在发动机低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，发动机的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。
往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，有想榨取高速区的功率特性，只能采取一条“折中”的思路，到头来发动机高速没功率，低速缺扭矩……所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们今天要说的“可变气门正时技术”。
该技术既能保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个极大的突破。
80年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我们常见的VTEC。
此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT-i，保时捷开发了Variocam，现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。
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● OHV、OHC、SOHC、DOHC代表什么意思？ 在发动机外壳上经常会看到SOHC、DOHC这些字母，这些字母到底表示的是什么意思？ OHV是指顶置气门底置凸轮轴，就是凸轮轴布置在气缸底部，气门布置气缸顶部。OHC是 指顶置凸轮轴，也就是凸轮轴布置在气缸的顶部。
如果气缸顶部只有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开、关，称为单顶置凸轮轴 （SOHC）。气缸顶部如果有两根凸轮轴分别负责进、排气门的开关，则称为双顶置凸轮 轴（DOHC）。
● 丰田VVT-i可变气门正时系统 丰田的可变气门正时系统已广泛应用，主要的原理是在凸轮轴上加装一套液力机构，通过 ECU的控制，在一定角度范围内对气门的开启、关闭的时间进行调节，或提前、或延迟、 或保持不变。
凸轮轴的正时齿轮的外转子与正时链条(皮带)相连，内转子与凸轮轴相连。外转子可以通 过液压油间接带动内转子，从而实现一定范围内的角度提前或延迟。
● 奥迪AVS可变气门升程系统
奥迪的AVS可变气门升程系统，主要通过切换凸轮轴上两组高度不同的凸轮来实现改变气 门的升程，其原理与本田的i-VTEC非常相似，只是AVS系统是通过安装在凸轮轴上的螺旋沟 槽套筒，来实现凸轮轴的左右移动，进而切换凸轮轴上的高低凸轮。
固定的气门正时很难同时满足发动机高转速和低转速两种工况的需求，所以可变气门正时应运而生。 可变气门正时可以根据发动机转速和工况的不同而进行调节，使得发动机在高低速下都能获得理想的 进、排气效率。
影响发动机动力的实质其实与单位时间内进入到气缸内的氧气量有关，而可变气门正时系统只能改变 气门的开启和关闭的时间，却不能改变单位时间内的进气量，变气门升程就能满足这个需求。如果把 发动机的气门看作是房子的一扇“门”的话，气门正时可以理解为“门”打开的时间，气门升程则相 当于“门”打开的大小。
那为什么要正时呢？其实在实际的发动机工作中，为了增大气缸内的进气量，进气门需要 提前开启、延迟关闭；同样地，为了使气缸内的废气排的更干净，排气门也需要提前开启、 延迟关闭，这样才能保证发动机有效的运作。
● 可变气门正时、可变气门升程又是什么？ 发动机在高转速时，每个气缸在一个工作循环内，吸气和排气的时间是非常短的，要想达 到高的充气效率，就必须延长气缸的吸气和排气时间，也就是要求增大气门的重叠角；而 发动机在低转速时，过大的气门重叠角则容易使得废气倒灌，吸气量反而会下降，从而导 致发动机怠速不稳，低速扭矩偏低。
● 本田i-VTEC可变气门升程系统 本田的i-VTEC可变气门升程系统的结构和工作原理并不复杂，可以看做在原来的基础上加 了第三根摇臂和第三个凸轮轴。它是怎样实现改变气门升程的呢?可以简单的理解为，通 过三根摇臂的分离与结合一体，来实现高低角度凸轮轴的切换，从而改变气门的升程。
当发动机处于低负荷时，三根摇臂处于分离状态，低角度凸轮两边的摇臂来控制气门的开 闭，气门升程量小;当发动机处于高负荷时，三根摇臂结合为一体，由高角度凸轮驱动中 间摇臂，气门升程量大。
配气机构主要包括正时齿轮系、凸轮轴、气门传动组件（气门、推杆、摇臂等），主要的 作用是根据发动机的工作情况，适时的开启和关闭各气缸的进、排气门，以使得新鲜混合 气体及时充满气缸，废气得以及时排出气缸外。
● 什么是气门正时？为什么需要正时？ 所谓气门正时，可以简单理解为气门开启和关闭的时刻。理论上在进气行程中，活塞由上 止点移至下止点时，进气门打开、排气门关闭；在排气行程中，活塞由下止点移至上止马Valvetronic可变气门升程系统
宝马的Valvetronic可变气门升程系统，主要是通过在其配气机构上增加偏心轴、伺服电机 和中间推杆等部件来改变气门升程。当电动机工作时，蜗轮蜗杆机构会驱动偏心轴发生旋 转，再通过中间推杆和摇臂推动气门。偏心轮旋转的角度不同，凸轮轴通过中间推杆和摇 臂推动气门产生的升程也不同，从而实现对气门升程的控制。
前面已经了解过发动机的基本构造和动力来源。其实发动机的实际运转速度并不是一成不 变的，而是像人跑步一样，时而急促，时而平缓，那么调节好自己的呼吸节奏尤其重要， 下面我们就来了解一下发动机是怎样“呼吸”的。
● 凸轮轴的作用
简单来说，凸轮轴是一根有多个圆盘形凸轮的金属杆。这根金属杆在发动机工作中起到什 么作用？它主要负责进、排气门的开启和关闭。凸轮轴在曲轴的带动下不断旋转，凸轮便 不断地下压气门（摇臂或顶杆），从而实现控制进气门和排气门开启和关闭的功能。
底置凸轮轴的凸轮与气门摇臂间需要采用一根金属连杆连接，凸轮顶起连杆从而推动摇臂 来实现气门的开合。但过高的转速容易导致顶杆折断，因此这种设计多应用于大排量、低 转速、追求大扭矩输出的发动机。而凸轮轴顶置可省略顶杆简化了凸轮轴到气门的传动机 构，更适合发动机高速时的动力表现，顶置凸轮轴应用比较广泛。
● 配气机构的作用