可變氣門正時技術幾乎已成為當今發動機的標準配置,為了進一步挖掘傳統內燃機的潛力,工程人員又在此基礎上研發出可變氣門升程技術,當二者有效的結合起來時,則為發動機在各種工況和轉速下提供了更高的進、排氣效率。提升動力的同時,也降低了油耗水平。
汽車可變氣門技術
● 配氣相位機構的原理和作用
我們都知道,發動機的配氣相位機構負責向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣,并將燃燒后的廢氣排出,這一套動作可以看做是人體吸氣和呼氣的過程。從工作原理上講,配氣相位機構的主要功能是按照一定的時限來開啟和關閉各氣缸的進、排氣門,從而實現發動機氣缸換氣補給的整個過程。
發動機基礎知識
那么氣門的原理和作用又應該怎么理解呢?我們可以將發動機的氣門比作是一扇門,門開啟的大小和時間長短,決定了進出的人流量。門開啟的角度越大,開啟的時間越長,進出的人流量越大,反之亦然。同樣的道理用于發動機上,就產生了氣門升程和正時的概念。氣門升程就好象門開啟的角度,氣門正時就好象門開啟的時間。以立體的思維觀點看問題,角度加時間就是一個空間的大小,它也決定了在單位時間內的進、排氣量。
● 可變氣門正時和升程技術可以使發動機的“呼吸”更為順暢自然
汽車性能改裝升級
發動機的氣門通常由凸輪軸帶動,對于沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言,進、排氣們開閉的時間都是固定的,但是這種固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速和工況時的需要。前面說過發動機進、排氣的過程猶如人體的呼吸,不過固定不變的“呼吸”節奏卻阻礙了發動機效率的提升。
汽車刷ecu提動力
如果你參加過長跑比賽,就能深刻體會到呼吸節奏的把握對體能發揮的重要性——太急促或刻意的屏息都可能增加疲勞感,使奔跑欲望降低。所以,我們在長跑比賽時往往需要不斷按照奔跑步伐來調整呼吸頻率,以便時刻為身體提供充足的氧氣。對于汽車發動機而言,這個道理同樣適用。可變氣門正時和升程技術就是為了讓發動機在各種負荷和轉速下自由調整“呼吸”,從而提升動力表現,提高燃燒效率。
● 可變氣門正時技術
前面說過氣門正時控制著氣門的開啟時間,那么VVT(可變氣門正時)技術是如何工作的呢?它又是怎樣達到提升效率、節約燃油的效果呢?
——氣門重疊角對發動機性能的影響
汽車發動機改裝
當發動機處在高轉速區間時,四沖程發動機的一個工作沖程僅需千分之幾秒,這么短的時間往往會引起發動機進氣不足和排氣不凈,影響發動機的效率。因此,就需要通過氣門的早開和晚關,來彌補進氣不足和排氣不凈的缺憾。這種情況下,必然會出現一個進氣門和排氣門同時開啟的時刻,配氣相位上稱為“氣門重疊角”。
氣門重疊的角度往往對發動機性能產生較大的影響,那么這個角度多大為宜呢?我們知道,發動機轉速越高,每個氣缸一個工作循環內留給吸氣和排氣的絕對時間也越短,因此要達到更高的充氣效率,就需要延長發動機的吸氣和排氣時間。顯然,當轉速越高時,要求的氣門重疊角度越大。但在低轉速工況下,過大的氣門重疊角則會使得廢氣過多的瀉入進氣端,吸氣量反而會下降,氣缸內氣流也會紊亂,此時ecu也會難以對空燃比進行精確的控制,從而導致怠速不穩,低速扭矩偏低。相反,如果配氣機構只對低轉速工況進行優化,那么發動機的就無法在高轉速下達到較高的峰值功率。所以發動機的設計都會選擇一個折衷的方案,不可能在兩種截然不同的工況下都達到最優狀態。
汽車升級ecu
所以為了解決這個問題,就要求配氣相位可以根據發動機轉速和工況的不同進行調節,高低轉速下都能獲得理想的進、排氣效率,這就是可變氣門正時技術開發的初衷。
這項技術的設計可謂大膽和創意十足,取消了傳統的凸輪軸機械傳動方式,通過液壓系統來完成對氣門升程的調節,但是這也對電控液壓機構的可靠性提出了更高的要求。