酷乐改装百科 | 可变气门 —— 让引擎的输出加倍高效

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Author / 蟹爪朝天

今天

我们来聊聊一项如今在引擎设计傍边

很遍及的一种手艺

“可变气门”

可变气门手艺的长处是能够增加马力和扭矩。

掌握引擎换气的要害是掌握进气和排气的时间段。高转和低转时，引擎对于进气、排气的时间需求是分歧的。

跟着转速的上升，进气、排气的时间段越来越短，换气效率也就越来越差（旧气排出的不充裕，新气吸进的不足）。

为了提高换气效率，这时就需要调整进气、排气的时间段。也就是：进气门早些打开，排气门晚些封闭。

没有可变气门的话，设计师需要寻找一个适合车型的标定。好比说通俗车标定的更适合低转速，机能车标定的更适合高转速。

有了可变气门后，引擎能够在更宽泛的转速区间中都有较好的动力。也就是说能够兼顾到高、低转速。

尼桑2.0引擎的Neo VVL比拟一样的可变气门来说，可变气门使得红线转速更高、峰值马力提高了25%。

菲亚特1.8可变气门引擎在2000-6000转之间都能够供应90%的峰值扭矩。

可变升程

在有些可变气门引擎中，气门升程也是凭据转速转变的。转速越高，升程越大，以利于进、排气效率（低转速时过大的升程会导致空燃比不稳等问题）。

油耗

可变气门会影响到烧毁再轮回的效率。小负载巡航时，气门重叠能够降低油耗。这是因为，一部门废气鄙人一轮回中再次介入了燃烧及空燃比较量。这就使得引擎在更稀的空燃比下工作。

可变凸轮

• VTEC
  

VTEC系统能够看作是有时刻和升程都有区其余两套凸轮。非一连的两种凸轮状况之间的转换转速是4500。在接近8000的红线转速时，雷同赛用凸轮的设计能够给1.6引擎增加30匹马力。然而，为了连结这么大的马力，需要经由频仍的换挡将转速连结住。固然低转速凸轮只需要适应到4500的转速（另外引擎或者需要适应到6000），但扭矩却没有太大优势。

优势：更高的红线转速及高转时的马力

劣势：气门非线性转变、扭矩提拔不大、构造复杂

适配引擎：本田VTEC、三菱MIVEC、尼桑Neo VVL

• 本田3段VTEC

低转速时，3个摇臂是自力的。中转速及高转速时，经由液压锁止摇臂，让分歧的凸轮施展感化，进而转换出分歧的时段和升程。

• 尼桑Neo VVL

低转速时，进、排气门都是低转速状况

中转速时，进气门是高转速状况、排气门是低转速状况

高转速时，进、排气门都是高转速状况

可变正时

由液压掌握的变正时的可变气门系统是最简洁、最廉价和最常用的，机能提拔是起码的。

优势：构造简洁（只有一组液压掌握构造）、能够在较大的转速区间内提高扭矩

劣势：升程弗成变、气门开闭的时长弗成变导致高转速下马力提拔不足

如图所示，在凸轮盘上的可变正时系统中，由黄、绿色腔室中的液压掌握皮带或链条与凸轮轴之间的相对角度，进而让凸轮轴的角度早于或晚于曲轴角度。

在宝马的VANOS系统中，只有进气侧有可变正时系统。在Double Vanos 或Bi-Vanos双可变系统中，进、排气侧都装有可变正时。这就能够更好的掌握气门重叠了。

丰田的VVT-i可变正时系统的掌握逻辑除了转速外，还有引擎负载等身分。

这种系统只能改变气门开闭的时刻，不克改变开闭过程的时间长短，也不克改变升程。有些变正时系统只有两三个固定的正时角度可选，有些则是正时角度能够一连转变的。

可变凸轮+可变正时

将可变凸轮和可变正时连系在一路的优势是能够在较大转速区间内线性掌握气门的同时，还能够提拔红线转速及峰值马力。

丰田VVTL-i系统的首要特点是一连可变正时（60°局限）、2档升程转换、开闭时长可变、进排气侧双可变。

和VTEC分歧的是，这套系统中开闭时长由凸轮外形掌握，而升程是有一个滑动销子掌握的。

• 优势：一连可变、在较大转速区间内提拔扭矩、高转马力的提拔

• 劣势：构造复杂

• 适配引擎：丰田1.8 VVTL-i、莲花111R

保时捷早期的设计是经由正时链条来掌握可变气门，这就导致了它的可变局限较小。

如今的设计和另外品牌一般，也是经由液压凸轮盘掌握可变正时了。升程和气门开闭时长是由液压顶杆掌握的（经由顶杆长度的转变选用分歧的凸轮）。

• 优势：兼顾低转速扭矩和高转速马力

• 劣势：构造复杂

• 适配引擎：996 turbo之后的多数引擎

本田i-VTEC的特点是一连可变正时（液压凸轮盘）、2端可变升程及开闭时长、进排气侧可变

• 优势：兼顾低转速扭矩和高转速马力

• 劣势：构造复杂

• 适配引擎：本田i-VTEC引擎

如图，奥迪的可变气门系统的特点是：经由摇臂在凸轮中的滑动改变所用的凸轮外形。完成这个滑动转换过程需要凸轮迁移2圈。整套系统有弹簧锁止。

• 优势：兼顾低转速扭矩和高转速马力

• 劣势：构造复杂

奔腾可变气门的设计初志是削减油耗，而非提高动力。低负载时的凸轮能够限制进气量，从而让骨气门的开度尽量大，以便削减泵气损失。

• 优势：成本低、油耗低

• 劣势：高转速时的动力没有提拔

• 适配引擎：M270、M274

可变开闭过程的时长

VVC系统的进气时长可变局限是220°-295°，可变时长使这种引擎在很大的转速区间内都能够提拔扭矩。高转速下，进气门打开过程的时长应该加长、封闭过程的时长应该减小。想要实现这种掌握，就需要凸轮轴自己可以变速。

如图，VVC系统使用了偏幸驱动轮。

在偏幸驱动轮环绕偏幸轴扭转的过程中，若是外驱动环以恒定速度迁移，则轴将以非恒定的脉动体式迁移。其转速差取决于轴与轮心之间的距离。距离越长，转速差越大。

每个缸对于进气的需求是分歧步的，对于凸轮轴转速的需求也就是分歧步。是以，VVC系统有4个凸轮轴，2个一组，每组有表里两根凸轮轴。考虑到构造的复杂性，VVC系统在排气侧没有可变功能。

VVC系统将1.8引擎的马力由120匹提高到了145匹，扭矩从122磅尺提高到了128磅尺。

• 优势：一连可变的开闭过程时长能够提高动力

• 劣势：升程弗成变导致峰值马力不足、构造复杂

• 适配引擎：MGF 1.8 VVC、莲花111S

可变升程

可变升程的首要感化出了提高高转速时的动力外，还能够在低转速时让骨气门开度尽或者增大，进而削减泵气损失，提高引擎效率。对于歧管喷射引擎来说，低转速时的升程也影响夹杂气夹杂状况的利害。

宝马的ValeTrPoic系统的设计初志是凭据油门踏板的旌旗，经由调节升程来降低油耗。构造上由电机、偏幸轮、中央臂等构成。电机掌握中央臂，进而掌握气门升程。

这套系统过大的内部摩擦损耗和惯性损耗导致其不适用于提高高转速下的动力。

• 优势：降低油耗

• 劣势：构造大、不适用于高转速

同样出于降低油耗的目的，比拟于ValeTrPoic来说，尼桑的VVEL系统更适合高转速工况。

其凸轮不是和凸轮轴保持在一路的。偏幸掌握轴迁移后，摇臂的位置发生改变，连杆A和B的几许发生改变，凸轮的摆角改变。凸轮摆角的巨细决意了气门的升程。

• 优势：降低油耗的同时兼顾高转速

• 劣势：构造过于复杂

• 适配引擎：VQ37VHR V6

丰田Valvematic系统的特点是有一根中央轴。经由中央轴角度的转变掌握升程的转变。这套系统能够将2.0引擎的马力冲143匹提高到158匹。

• 优势：构造紧凑、提高马力

• 适配引擎：丰田Valvematic系列引擎

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