酷乐汽车百科|可变气门——让引擎的输出更加高效P2

素梅萦怀

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" 可变气门 "
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酷乐汽车百科 | 可变气门 —— 让引擎的输出更加高效
可变凸轮 + 可变正时
将可变凸轮和可变正时结合在一起的优势是可以在较大转速区间内线性控制气门的同时，还可以提升红线转速及峰值马力。


丰田 VVTL-i 系统的主要特点是连续可变正时（60 ° 范围）、2 档升程转换、开闭时长可变、进排气侧双可变。


和 VTEC 不同的是，这套系统中开闭时长由凸轮形状控制，而升程是有一个滑动销子控制的。
优势：连续可变、在较大转速区间内提升扭矩、高转马力的提升
劣势：结构复杂
适配引擎：丰田 1.8  VVTL-i、莲花 111R




保时捷早期的设计是通过正时链条来控制可变气门，这就导致了它的可变范围较小。
现在的设计和其它品牌一样，也是通过液压凸轮盘控制可变正时了。升程和气门开闭时长是由液压顶杆控制的（通过顶杆长度的变化选用不同的凸轮）。
优势：兼顾低转速扭矩和高转速马力
适配引擎：996  turbo 之后的多数引擎
本田 i-VTEC 的特点是连续可变正时（液压凸轮盘）、2 端可变升程及开闭时长、进排气侧可变
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：通过摇臂在凸轮中的滑动改变所用的凸轮形状。完成这个滑动转换过程需要凸轮转动 2 圈。整套系统有弹簧锁止。


奔驰可变气门的设计初衷是减少油耗，而非提高动力。低负载时的凸轮可以限制进气量，从而让节气门的开度尽量大，以便减少泵气损失。
优势：成本低、油耗低
劣势：高转速时的动力没有提升
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范围是 220 ° -295 °，可变时长使这种引擎在很大的转速区间内都可以提升扭矩。高转速下，进气门打开过程的时长应该加长、关闭过程的时长应该减小。想要实现这种控制，就需要凸轮轴本身能够变速。


如图，VVC 系统使用了偏心驱动轮。
在偏心驱动轮围绕偏心轴旋转的过程中，如果外驱动环以恒定速度转动，则轴将以非恒定的脉动方式转动。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不同步的，对于凸轮轴转速的需求也就是不同步。因此，VVC 系统有 4 个凸轮轴，2 个一组，每组有内外两根凸轮轴。考虑到结构的复杂性，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：连续可变的开闭过程时长可以提高动力
劣势：升程不可变导致峰值马力不足、结构复杂
适配引擎：MGF  1.8  VVC、莲花 111S
可变升程
可变升程的主要作用出了提高高转速时的动力外，还可以在低转速时让节气门开度尽可能增大，进而减少泵气损失，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混合气混合状态的好坏。








宝马的 ValeTrPoic 系统的设计初衷是根据油门踏板的信号，通过调节升程来降低油耗。结构上由电机、偏心轮、中间臂等组成。电机控制中间臂，进而控制气门升程。
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：结构大、不适用于高转速




同样出于降低油耗的目的，相比于 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连接在一起的。偏心控制轴转动后，摇臂的位置发生改变，连杆 A 和 B 的几何发生改变，凸轮的摆角改变。凸轮摆角的大小决定了气门的升程。




优势：降低油耗的同时兼顾高转速
劣势：结构过于复杂
适配引擎：VQ37VHR  V6








丰田 Valvematic 系统的特点是有一根中间轴。通过中间轴角度的变化控制升程的变化。这套系统可以将 2.0 引擎的马力冲 143 匹提高到 158 匹。
优势：结构紧凑、提高马力
适配引擎：丰田 Valvematic 系列引擎
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