可变气门定时升程的浅析
可变配气相位与气门升程
凸轮轴和节气门的工作示意图
我们最熟悉的可变气门升程系统无疑 就是本田的i-vtec技术了，本田也是 最早将可变气门升程技术发扬光大的 厂商。本田的可变气门升程系统结构 和工作原理并不复杂，工程师利用第 三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似 复杂的气门升程变化。 当发动机达到一定转速时，系 统就会控制连杆将两个进气摇臂和那 个特殊摇臂连接为一体，此时三个摇 臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气 门升程也会随之加大，单位时间内的 进气量更大，从而发动机动力更强。 这种在一定转速后突然的动力爆发也 能够增加驾驶乐趣，缺点则是动力输 出不够线性。 而随后像奥迪，三菱和丰田等厂商也都研发出了自己的可变气门升程技术，它同样 是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。
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车辆3班
可变配气相位
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绝对时 间也越短，因此想要达到较好的充气效率，这时发动机需要尽可能长的吸气 和排气时间。显然，当转速越高时，要求的重叠角度越大。也就是说，如果 配气机构的设计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，过大的重叠 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 难以对空燃比进行精确的控制， 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，不可能在两种截然不同的 工况下都达到最优状态。
呼吸之道
可变配气相位与气门升程
参加过长跑比赛同学都知道，呼吸的快慢以及深浅对体能 发挥的影响——太急促或刻意的屏息都有可能增加疲劳感，使 奔跑欲望降低。所以，我们在长跑比赛时往往需要不断按照奔 跑步伐来调整呼吸频率，以便随时为身体提供充足的氧气。 对于汽车发动机而言，这个 道理同样适用。可变配气相位 与气门升程技术就是为了让发 动机能够根据不同的负载情况 的能够自由调整“呼吸”的时 间和深浅程度，从而提升动力 表现，使燃烧更有效率。
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工作原理
可变气门升程技术的工作原理
可变气门升程技术是一项有效的提高汽车性能的重要技术，它能够改善汽车发动机的燃油燃烧效率、缩短汽车动力反应时间，从而节约燃料，提高汽车动力表现和排放性能。
本文就可变气门升程技术的工作原理介绍有关的知识。
可变气门升程技术是一项采用气门工作调整技术，应用在汽车发动机上的一种技术，其基本原理是：改变汽车发动机的气门升程，就可以改变发动机在各种转速下的性能表现。
可变气门升程技术的工作原理是：在汽车发动机上安装一个可变气门升程装置，这个装置可以调节气门升程，从而控制汽车发动机所释放的气体空间，从而改变汽车发动机的性能。
可变气门升程技术的具体实现是：在汽车发动机上安装一个装置，该装置由控制电路、传感器和拉杆组成。
通过拉杆可以改变气门在开启和关闭时的时间，从而改变汽车发动机的性能。
可变气门升程技术有助于改善汽车发动机的工作性能，有效地控制发动机的怠速时的燃油消耗，缩短汽车动力反应时间，改善汽车动力学性能，从而提高汽车的性能和油耗。
此外，采用可变气门升程技术的汽车发动机可以做到简单高效，减少发动机故障可能，提高发动机维护的可靠性，降低汽车使用成本，由此可见，采用可变气门升程技术后，可以有效地提高汽车的安全性、经济性和环保性。
综上所述，可变气门升程技术是一项有效的提高汽车性能的重要
技术，它的工作原理是：通过控制汽车发动机气门升程，从而改变汽车发动机的性能。
可变气门升程技术在节约燃料、提高汽车动力性能、改善节气门工作性能、延长发动机使用寿命、改善环保等方面都具有重要作用。
可变气门正时与升程控制系统
（4）共轨压力传感器
• 实时测定共轨管中的实际压力信号并反馈给ECU，由ECU对燃油调压 阀实施反馈控制，通过对供油量的增减来调节油压稳定在目标值
• 膜片上装有半导体型敏感元件，当高压燃油经压力室的小孔流向膜片 时，膜片形状发生改变，膜片涂层的电阻发生变化；
• 由系统压力引起膜片形状变化，促使电阻值改变，并产生电压变化， 向ECU发送电信号；
• 因此两个进气门均由 主摇臂驱动，即由低 速凸轮驱动，
• 升程都是7mm，以确 保中转速时转矩与功 率值。
3.第三段（高速）：
• 上、下油路都送入油压，上 油路之油压仍使主、副摇臂 结合为一体；下油略送人之 油压，使活塞Ｂ与活塞Ｃ移 动，
• 故中间摇臂与主摇臂及副摇 臂结合为一体，两支进气门 均由中间摇臂驱动，即由凸 轮高度最高的高速凸轮驱动， 两支进气门的举升都是 10mm，以确保高功率之输 出。
1.多气门分别投入工作
• 1）通过凸轮或摇臂控制气门在设定的工况下开或关； 2）在进气道上设置旋转阀门，根据设定工况打开或关闭 该气门的进气通道，这种结构比用凸轮、摇臂控制简单。
• 进气效果：提高低速、中速、 高速时的转矩。
• 低、中速：空气经过较细的 进气岐管，由于进气流速快， 且进气脉动惯性增压的结果， 使较多的混合气进入气缸， 提高转矩输出；
3） 电控油压
4） 低速工作
• 主、副摇臂与中间摇臂分离，分别由主、副凸轮A、B以 不同的时间与升程驱动。
• 主进气门开度约9mm，副进气门则微开。
5）高速工作
• 因油压进入，正时活塞向右移，主、副与中间摇臂被同步 活塞A与B连接成一体动作；
• 3个摇臂均由中间凸轮C以高升程驱动。此时主副进气门开 度约为12mm。
详解奥迪AVS可变气门升程系统
详解奥迪AVS可变气门升程系统在动力方面，欧洲市场上销售的新奥迪A4提供了五种发动机可供选择，分别是带奥迪可变气门升程系统(Audi Valvelift System)的3.2升V6 FSI缸内直喷汽油发动机、1.8T FSI直列4缸缸内直喷汽油发动机、3.0升V6 TDI涡轮柴油发动机、2.7升V6 TDI涡轮柴油发动机，以及2.0升TDI涡轮柴油发动机。
新一代奥迪A4有前驱与Quattro四驱两种驱动方式可供选择，而且全新开发的6速手动变速器、6速Tiptronic自动变速器和Multitronic CVT无级变速器，可以为上述多款发动机提供不同的搭配。
率先上市的国产奥迪A4L将匹配的发动机有2.0TFSI缸内直喷汽油发动机和3.2升V6 FSI缸内直喷汽油发动机，1.8T FSI发动机将有望于今年年底国内上市。
奥迪2.0 TFSI内有乾坤欧洲市场上销售的奥迪A4入门级车型采用的是1.8升T FSI涡轮增压缸内直喷发动机，其最大功率为120kW，250 Nm的峰值扭矩可从1500转至4500转。
采用手动变速箱的前驱车型，从静止到100 km/h加速时间为8.6秒，最高车速为225 km/h。
这台涡轮增压发动机较老款相比的性能得到很大提升，在2000转时的扭矩输出比老款发动机提高了10%，油门响应速度也提高了30%。
搭载这款发动机的奥迪A4L目前仍在国内路测，有媒体报道搭载1.8TFSI发动机的国产奥迪A4L车型将可能在今年年底才能上市。
图1：欧洲市场上销售的奥迪A4入门级车型采用的是1.8升T FSI涡轮增压缸内直喷发动机，搭载这款发动机的国产奥迪A4L车型将可能在今年年底才能上市。
图2：不少人认为用于奥迪A4L的这款2.0T发动机不过是沿用大众迈腾2.0T车型上的那款缸内直喷汽油发动机，然而这款配置有奥迪AVS可变气门升程系统的发动机却内有乾坤。
图3：这款神秘的2.0T发动机正是2008年下半年随着奥迪A5发布的全新一代2.0TFSI发动机，搭载这款2.0TFSI发动机的奥迪A5 0-100km/h加速时间仅为6.9秒。
可变气门升程技术的研究
可 变 气 门 升 程 技 术 VVL（Variable Valve Lift），在进行分类的时候，主要是根 据对气门正时以及开启持续期来进行，具体 可以分为两种类型：
（1）可变气门升程与正时 VLT（Variable Liftand Timing），气门升降发生变化的时候， 气门正时以及开启持续期也会相应的发生变 化，如图 1。
关键词：可变气门升程；技术现状；性能特点
1 引言
图1
在汽车中使用可变气门升降这一技术， 让不同工作情况下的发动机有更多的气门升 降模式可以选择，这可以使得汽车的发动机 具有更高动力性，当前的可变气门升降机构 里面，有很多可以改变气门运行情况的影响 因素，必须合理的控制各种因素，进而实现 发动机的使用经济性。因此，对可变气门的 升降技术研究具有很大的现实意义。
推动力，一直到套筒处于一个比较固定的位 置为止，这时候活塞销就会重新缩回，同时， 具有较小升降的凸轮就能够对气门产生推动 力，可以有效的节约汽油。
3.1.2 凸轮从动件可变 下图为宝马 Valvetronic 连续可变气门升
图5
Valvetronic 电子气门机构 伺服电机 螺杆
排气凸轮轴 蜗轮 偏心轴
AUTO PARTS | 汽车零部件
时代汽车
可变气门升程技术的研究
叶鹏 长春汽车工业高等专科学校 吉林省长春市 130013
摘 要：可变气门升程技术的使用，可以保证在各种工况的过程中合理的选择适合发动机的气门升降模式， 能够在一定程度上对发动机的动力性能有所提高，同时也能够使汽车的燃油效率更高，除此之外， 还有一定的环保作用。本文重点针对可变气门升降技术进行研究，分析具体的选择类型，已经在 具体使用过程中的情况，对相关的工作原理进行研究，提高可变气门升降技术的质量。
可变气门升程的工作原理
可变气门升程的工作原理
1。
可变气门正时和升程电子控制系统，我们称之为VTEC。
是本田的专有技术。
它能随着发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，适当调整气门正时和气门升程，使发动机在高、低转速下都能达到最高效率。
2.在VTEC系统中，进气凸轮轴上有三个凸轮面，分别推动摇臂轴上的三个摇臂。
发动机在低转速或低负荷时，三个摇臂之间没有连接，左摇臂和右摇臂分别推动两个进气门，使其具有不同的正时和升程，从而形成空气挤压效应；
3.此时中间的高速摇臂并不提升气门，只是在摇臂轴上做无效运动。
当转速不断增加时，发动机的传感器会将监测到的负荷、转速、车速、水温等参数发送给计算机，计算机会对这些信息进行分析处理。
当需要换成高速模式时，电脑发出信号打开VTEC电磁阀，压力油进入摇臂轴推动活塞，使三个摇臂连成一体，两个阀门都工作在高速模式；
4.当发动机转速降低，需要再次改变气门正时时，计算机再次发出信号，打开VTEC电磁阀的压力启动，使压力油排出，阀门再次回到低速工作模式。
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奥迪的AVS
原理：奥迪的AVS可变气门 升程系统在设计理念上与本 田的i-VTEC有着异曲同工之 妙，只是在实施手段上略有 不同。这套系统为每个进气 门设计了两组不同角度的凸 轮，同时在凸轮轴上安装有 螺旋沟槽套筒。螺旋沟槽套 筒由电磁驱动器加以控制， 用以切换两组不同的凸轮， 从而改变进气门的升程.
可变气门定时/升程录
可变气门正时/升程
可变气门正时/升程的应用
可变气门正时/升程的优缺点
配气机构 配气机构功用：按照发动机每一气缸内进行的工作循环和发火
次序要求定时开启和关闭进排气门，使新鲜充量及时进入气缸而 废气及时从气缸排出。
配气机构的组成：
气门组由气门、气门导管、 气门座及气门弹簧等零件 组成。 气门传动组主要包括 凸轮轴、正时齿轮、挺柱 及其导杆，推杆、摇臂和摇臂轴等组成。
构（移相器），从而实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，也就相当于对气 门的开启和关闭时刻进行了调整。
丰田的VVT与VVT-i
移相器中的内转子通过螺栓与凸轮轴固定在 一起，外转子和链轮刚性连接在一起并通过 链条与曲轴连接。停机时，锁止销以无压力 的方式嵌入凹口锁止槽中，保证每次发动机 启动时凸轮轴随着链轮一起转动，使凸轮轴 有确定的初始相位。调节相位时，润滑油首 先供到凹口锁止槽中，将锁止销压回壳体并 释放转子。供油油路与压力腔 A 接通，向该 腔中供油，回油油路与压力腔 B 接通，向外 泄油，内转子叶片在压力差的作用下带动凸 轮轴相对链轮转动，从而改变正时相位。反 向调节时，供泄油与上述方向相反。由电磁 阀控制供泄油的方向，可在 一定范围内调节 凸轮轴相位，从而控制气门开合时间、角度
奥迪的AVS
当发动机在低负载的情况下，为了追求发动机的节油性能，此时AVS系统则将凸轮推 至左侧，以较小的凸轮推动气门。发动机在高负载的情况下，AVS系统将螺旋沟槽套 筒向右推动，使角度较大的凸轮得以推动气门。在此情况下，气门升程可达到11毫 米，以提供燃烧室最佳的进气流量和进气流速，实现更加强劲的动力输出。
发展 • 发动机可变气门驱动技术有着100多年的历史，但配气控制技 术主要成果是在1985年以后取得的。此后大量的可变气门驱动机 构应运而生，应用该技术的发动机产品也越来越多，其发展历程 如图:
原理
可变气门升程是在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低
转速下扭矩充沛，而高转速时马力强劲。低转速时系统使用较小的气 门升程，这样有利于增加缸内紊流提高燃烧速度，增加发动机的低速 扭矩，而高转速时使用较大的气门升程则可以显著提高进气量，进而 提升高转速时的功率输出。 可变气门正时是根据 发动机的运行情况，调 整进气（排气）的量， 和气门开合时间，角度。 使进入的空气量达到最 佳，提高燃烧效率。
宝马的Valvetronic
• 当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭。 当电机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然后中间推杆 和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最终凸轮轴通过中间推杆和 摇臂顶动气门产生的升程也会不同。在电机的驱动下，进气门的升程可以 实现从0.18mm到9.9mm之间的无级变化。
配气机构
按气门的布置形式可分为气门顶置和气门侧置 按凸轮轴布置可分为凸轮轴下置，中置和上置
一般情况下进气门比排气门直径要大
气门正时
配气定时就是进排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上
下止点曲拐位置的曲轴转角的环形图。
由来 现代高科技的发展已将汽车发动机的节能、增效、低排放作为 “节能—高效—环保”一体化课题进行综合研究和技术开发。配 气相位固定不变的限制已越来越显得不适应节能和排放要求。为此， 可变气门驱动( Variable Valve Actuation,简称为VVA)技术已成为 汽车发动机研究重点方向之一。 完全可变气门技术包括连续可变气门正时技术和连续可变气门 升程技术，可以根据发动机不同工况实施不同的配气相位和气门升 程，满足发动机在高转速与低转速、大负荷与小负荷时的要求，全 面提高发动机在动力性、经济性和怠速稳定性等方面的综合性能。 具体来说，可变气门技术在部分负荷时利用进气门早关或进气门升 程减小的方法控制进入缸内的混合气体，实现无节气门的负荷控制 方式，从而减少泵气损失、改善汽油机燃油经济性。而且，由于气 门升程较小，提高流过气门的气流速度，可以改善汽油机低速小负 荷工况下燃油与空气的混合，进而改善燃烧过程。
优缺点
可变气门机构一般均可改变配气相位， 有的还能改变气门升程，不同可变气门 机构均可在一定程度上提高发动机动力 性、经济性和怠速稳定性，降低 HC、 NOx的排放。
搭载这项技术的车型有一个共同的 毛病，就是在可变气门正时系统启动后， 发动机的噪音会明显提高。
谢谢
宝马的Valvetronic
• BMW的Valvetronic系统在传统的配气相位机构上增加了一根偏 心轴，一个步进电机和中间推杆等部件，该系统借由步进电机的 旋转，再在一系列机械传动后很巧妙的改变了进气门升程的大小。 可变气门升程控制机构保持凸轮 的型线不变，通过改变凸轮轴与气门 之间从动件的运动规律来实现气门升 程的改变
可变气门技术的应用
丰田的VVT-i VVT（两级可变气门正时） 本田的i-VTEC VTEC（两级可变气门正时与升程） 奥迪的AVS（连续可变气门升程） 宝马的Valvetronic（连续可变气门正时与升程）等
丰田的VVT与VVT-i
工作原理：简单的说，VVT系统就是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机
本田的VTEC
本田公司在1989年推出了自行研制的“可变气门正时和气门升程电子控制系统”
• 原理：VTEC发动机的凸轮和摇臂数目及控制方法与普通发动机不同，中低转速时用小凸
轮驱动气门，在中低转速下两气门的配气相位和升程不同，此时一个气门升程很小，几乎 不参与进气过程，进气道基本上相当于单进气门发动机。而在高转速时，通过VTEC电磁阀 控制液压油走向，使得两进气摇臂连成一体，并由开启时间最长升程最大的进气凸轮轴来 驱动气门，此时两进气门同时进行工作。