可变汽缸管理技术（VCM） 揭秘第八代本田雅阁发动机核心技术默认分类 2009-07-18 23:47:18 阅读211 评论0 字号：大中小
第8代本田 雅阁
我要介绍一下什么叫做VCM，可变汽缸管理技术.作为日本/田本汽车，一向都很注重节能、高效等方面；
首先在V6 i-VTEC发动机上使用的VCM系统是首次应用在非混合动力的雅阁车上，新一代的VCM系统能够在三缸、四缸和全六缸工作模式间切换，而以前只能在三缸与四缸工作模式间切换；
换言之！VCM系统能够让新雅阁在起步、加速或爬坡等任何需要大功率输出的情况下保证全部六个汽缸投入工作。而在中速巡航和低发动机负荷工况下，仅运行一个汽缸组，即三个汽缸，而后排汽缸组停止工作。在中等加速、高速巡航和缓坡行驶时，发动机将会用4个汽缸来运行，即前排汽缸组的左侧和中间汽缸正常工作，后排汽缸组的右侧和中间汽缸正常工作。 其次，这款3.5L V6不但是迄今为止动力最强劲的本田发动机，其油耗还比上代雅阁3.0车型降低了7％；
最后！这台Honda Accord Hybrid是可以在6000转制造出255匹的马力和在5000转制造出232磅呎扭力 (相比常规房车的是240匹和212磅呎)，在市内的耗油量是8.3公升/100公里，在高速公路的耗油量是6.1公升/100公里 (这些都是保守数据，Honda说真实的数据可能是更低)；
激烈的市场竞争迫使汽车制造企业每一次的车型换代几乎都要进行发动机技术的升级，广州本田也不例外，第八代雅阁Accord在动力系统方面搭载了2.0、2.4和3.5L排量的i-VTEC发动机，前两款属于上一代同排量发动机的升级产品，而后者（3.5L i-VTEC VCM）则是一款全新的发动机，这是本田公司首次在Accord车系上装备这种大排量的高性能发动机。
本田公司在新型发动机研发方面取得了引人注目的成就，尤其以VTEC（Variable Valve Timing and Lift Electronic Control，意为可变气门正时升程控制）为标识的发动机几乎成了高性能和高可靠性汽车动力的代名词。自1983年VTEC 技术被发明并首次运用于CBR400（ 当时称为HYPER VTEC）至今，该技术发展衍生出了DOHC VTEC 、SOHC VTEC 、SOHC VTEC-E 、DOHC VTEC-DI 、3-Stage VTEC 、 i-VTEC 、i-VTEC I 和最先进的Advanced VTEC。以i-VTEC技术为核心的新型发动机系列的在燃料经济性得到了较大改善，对于大排量发动机，还把i-VTEC技术运用到了大排量3.5 L V6具有可变汽缸管理功能VCM（Variable Cylinder Management）的发动机上，在经济性方面VCM发动机比以前的同排量V型发动机提高16％；
一、第八代本田雅阁Accord发动机主要技术参数：
本田公司为美国
市场的第八代雅阁Sedan轿车和Coupe 双门跑车车型提供了6款发动机。132kW的2.4L i-VTEC发动机装备于Accord LX /LX-S Sedan，142kW的2.4L i-VTEC发动机装备于Accord EX /EX-L Sedan和LX/EX /EX-L Coupe ；Accord EX V6/EX-L V6 Sedan和EX V6/EX-L V6 Coupe 则搭载了3.5L V6 i-VTEC（VCM）发动机，而EX-L V6－Speed Coupe 搭载的是3.5L V6 i-VTEC。广州本田公司除了选择其中的2.4L i-VTEC和3.5L V6 i-VTEC（VCM）之外，还装备了与日本市场Accord 20EL、20A相同排量的2.0L i-VTEC发动机，但中国市场只有2.4L Accord EX /EX-L Sedan版的2.4L和3.5L V6车型；
本文将重点介绍2.4L i-VTEC和3.5L V6 i-VTEC（VCM）发动机
二、Accord EX/EX-L Sedan 2.4L i-VTEC发动机：
1、发动机机械构造：
缸体用全铝合金材料铸造而成，独立式主轴承座设计的特点提高了缸体的安装刚性，利于降低曲轴运转的噪声和振动。缸套内衬层以旋模（Spin-casting）成型工艺铸造，延长了其使用寿命。铸钢曲轴的每一个轴承表面经过微抛光处理（micropolished），降低了摩擦力。汽缸盖由轻质铝合金铸造而成，每缸4气门的双顶置凸轮轴由齿形链驱动，这一驱动装置在的整个使用期内免维护；
2、电控系统：
2.4-liter DOHC i-VTEC发动机的电控系统：程式控制燃料喷射PGM-FI系统随时监控各个传感器的信号，如节气门位置、进气温度、冷却液温度、进气压力、废气空燃比、曲轴/凸轮轴位置等，经过重新编程（reprogrammed）的PGM-FI确定最佳燃油喷射量和点火时间，使功率、油耗及排放达到了更高标准，全新升级的K24Z3发动机比上一代K24A8功率提高8％，燃油消耗降低4％，排放达到欧4标准；
智能型线控节气门系统DBW（Drive-by-Wire Throttle System）系统以电子信号取代了传统的节气门控制，除了能接收加速踏板需求信号并使发动机做出及时响应外，系统还对发动机响应与驾驶状态进行了优化，通过监控油门踏板位置、节气门开度位置、车速、发动机转速和发动机真空度，这些信息最终确定节气门控制灵敏度，使发动机既具有良好的动力响应又具有与其它系统良好的协调性；
3、燃油系统：
该发动机的燃油供给系统：新型喷油器的喷射油粒直径比上一代产品降低了34%，改善了汽油在燃烧室内的雾化质量，火焰传播速度也有一定提高，进一步加强了燃烧和降低了废气排放；
4、排放系统：
K24Z3排气系统采用了最新型紧耦合式催化转化器（close-coupled catalytic converters）。第一个催化转化器安装在紧靠汽缸盖的每个排气出口，这样尽可地利用废气热量，尤其是当发动机启动后可极快把催化转化器激活/起燃，第二个催化转化器也安装在较接近第
一个催化转化器的下游位置，高效率的废气后处理能力使K24Z3发动机实现欧4号高排放标准。此外，两个催化转化器均采用一种新的薄壁设计（thin-wall），以增加内部反应面积和提高反应效率；
5、车辆保养提醒系统（Maintenance Minder System）：
雅阁的车辆保养提醒系统根据驾驶状态计算发动机的调整间隔（Tune-Up Intervals）,有该系统自动确定保养间隔能免除了用户对于标准和严酷工作状态的猜测，提醒信息在仪表板上显示出来，并指示何时更换机油、空气滤清器（Air Filter）、变速器油（ATF oil）、火花塞（Spark Plugs）和冷却液（Coolant）及进行轮胎换位（Tire Rotation）等；
6、Accord EX/EX-L Sedan 2.4L i-VTEC机构工作原理：
i-VTEC最早出现在2001年的本田4缸K系列四缸发动机上，具有i-VTEC + VTC的功能，即智能气门升程和可变正时控制，前者的气门升程和开启持续时间由两个完全不同轮廓的凸轮控制，后者由液压气门正时执行器控制。其实K系列发动机也有一种被称之为经济型的i-VTEC（economy i-VTEC），搭载在2003年的RSX Type S 、TSX等车型上，这种系统基本上与B16A发动机的DOHC VTEC 相同，每一汽缸的进、排气门都有3个凸轮，但没有进气凸轮VTC。 第八代Accord的K24Z3采用了进气门两阶段i-VTEC+进气凸轮轴VTC 功能的配气机构。在美国市场上，满足加州严格排放的第八代Accord 2.4L DOHC i-VTEC PZEV发动机除了进气凸轮轴有i-VTEC + VTC功能以外，排气凸轮轴也装备了具有两模式气门升程控制i-VTEC，当发动机转速低于2500r/min时，仅仅开启一个排气门，由此产生的强烈旋转涡流在废气中建立了所谓的热反应堆（thermal reactor），降低了低转速时的碳氢化合物排放，当转速高于2500r/min时i-VTEC便切换到驱动两个排气门同时开启状态；
（1）、i-VTEC系统的基本构成：
i-VTEC系统主要由VCT执行器、进气凸轮轴及其上的3个低速凸轮/3个高速凸轮、同步活塞、分离活塞、VCT电磁阀、TDC传感器、CMP传感器、和机油泵等组成。排气凸轮轴上只有4个凸轮，每个凸轮驱动两个摇臂开闭两个排气门，不能进行气门升程调整；
（2）、VTC可变气门正时工作原理：
VCT执行器由正时齿链驱动，其外壳与凸轮轴并不是直接硬联结，而其内部有正时叶轮，进气凸轮与叶轮刚性联结，叶轮与链轮构成了具有两路不同液压控制回路的正时提前室和滞后室。当VCT电磁阀切换到压力油到提前室并把滞后室压力油卸压时，叶轮便产生与链轮相同的转动，此时凸轮轴正时被提前了；
VCT电控系统主要由TDC、CMP、MAP、ECT、VSS（车速）和TH（节气门）传感器、电控模块(ECM)和VCT液压控制
阀等组成。ECM根据发动机不同的负荷状态，连续地调节进气门的闭合角度，VCT实现了进气门的开启和关闭正时智能化调节，使发动机运转更加顺畅，获得最佳的动力性、经济性和排放的综合性能；
（3）、i-VTEC可变升程调整原理：
升程调整机构主要组成：当发动机在低转速时，电磁阀关闭，液压油路无油压，分离活塞在左侧弹簧力推动下向右推动同步活塞，并推至最右侧，由于同步活塞的长度与配合的高速摇臂内孔长度相等，即同步活塞的左侧端面正好处于高速摇臂与低速摇臂接触面的同一平面上，高速摇臂左侧端面与低速摇臂右侧端面虽然是接触的，但两者实际上是互不传动的，于是高速凸轮的高轮廓凸面驱动高速凸轮使气门产生大升程，而低速凸轮的低轮廓面驱动低速摇臂使气门产生小升程，显然气门升程的一高一低使气流进入汽缸时具有不对称性，也就产生了进气涡流，在低转速时由于活塞下行速度慢会导致进入汽缸的流速降低，VTEC产生的进气涡流正好弥补了这一缺点，加速的气流能使汽油与空气更好混合，并且加快了燃烧速度，对提高燃烧效率和改善排放非常有利；
当发动机运转于高速时，电磁阀开启，同步活塞在压力油作用下向左移动，分离活塞的弹簧被压缩，由于分离活塞长度小于低速摇臂的内孔长度，分离活塞被同步活塞推到最左边，同步活塞也被压力油推入到了低速活塞的内孔，于是两个摇臂就被同步活塞联结起来了，由于高速凸轮的轮廓面高于低速凸轮廓面，低速凸轮接触不到低速摇臂，这样低速摇臂也就随着高速摇臂一块动作，两个气门均产生了相同的大升程利于高速时充分进气；
电磁阀由ECU根据CKP(曲轴位置传感器)、 MAP（进气压力传感器）、VSS（车速传感器）和ECT等信号自动切换到开闭状态；
三、3.5L V6 i-VTEC(VCM)发动机：
1、主要技术特征：
（1）、发动机机械：
3.5L V6 i-VTEC(VCM)发动机的V型60℃夹角的缸体用全铝合金材料压铸而成，缸套内衬层以旋模（Spin-casting）成型工艺铸造。为提高曲轴支承刚度和减小噪声振动，缸体采用了每个主轴承盖以4螺栓紧固方式的设计，缸体和主轴承盖都经过热处理以增大结构强度，缸盖用铝合金铸造而成，整体式排气歧管不但减少了零件数量，而且增大了排气流量和优化了紧耦合式催化转化器在每列汽缸的安装；
配气机构为单顶置凸轮轴设计，带自动张紧器的齿形带驱动凸轮轴
2、其它主要技术特征：
（1）、程式控制燃料喷射PGM-FI系统；
（2）、智能型线控节气门系统DBW（Drive-by-Wire Throttle System）系统；
（3）、
新型喷油器；
（4）、最新型的紧耦合式催化转化器；
（5）、具有3阶段可变汽缸管理的i-VTEC系统 ；
（6）、车辆保养智能提醒系统；
（7）、主动控制发动机悬置系统(ACM)和主动噪声控制系统(ANC)；
3、i-VTEC可变汽缸管理VCM技术原理：
汽车在行驶过程中会遇到各种大小不同的负荷，对于大排量汽车，当运行于城市道路低速行驶时，发动机处于小负荷，发动机输出功率不到最大功率的30％，此时节气门接近于关闭状态，进气阻力大，汽缸在吸气行程被真空倒拖消耗的功率也叫泵气损失，节气门在如此小开度节气门的节流作用下，导致压缩终了的汽缸压力大大降低，这也就意味着燃烧效率下降，油耗增加。为此，在小负荷时关闭部分汽缸，以较少的气缸数工作，DBW控制的节气门开度自动增大，有效降低了泵气损失，汽缸冲量增加，汽缸工作压力增大，燃烧效率提高，此外，闭缸后也降低了凸轮与摇臂的摩擦阻力，因此，闭缸技术大大改善了大排量发动机的燃油经济性。 闭缸是指同时关闭进、排气门，前一个循环的废气被关闭在汽缸内，相当于建立了一个可压缩的“空气弹簧”，该弹簧在压缩过程消耗的功在膨胀过程又被释放出来，也就是说，关闭的汽缸对发动机并没有造成额外的负荷。本田公司最早运用VCM技术的车型是2005 Accord Hybrid 和2005 Honda Odyssey ；
（1）、3.5L V6 i-VTEC（VCM）发动机工作模式：
第八代雅阁VCM发动机（J35Z2）采用横向布置，VCM以6-4-3的工作模式，与上一代相比在工作模式增加了4缸工作模式，这种改变使发动机工作更加适应不同载荷的变化，切换过程更加平顺，能更适应各种负荷工作状态，燃油经济性和环保性也有进一步的提高。新的3.5L V6 VCM比上一代05款 Odyssey 3.5L V6 VCM的 6-3缸变缸模式节油10％；
（2）、3.5L V6 i-VTEC发动机VCM系统结构与工作原理：
i-VTEC发动机VCM系统的核心部件是单顶置凸轮轴的i-VTEC机构。重新设计的VCM电控液压模块布置在缸盖上，由于后列汽缸需要实现全部关闭功能，而前列发动机只需关闭一个汽缸，因此后列的VCM电控液压模块结构上要比前列的复杂。
单顶置凸轮轴的摇臂组的构成：主要由进气侧主动摇臂、进气侧被动摇臂、排气侧主动摇臂、排气侧被动摇臂、摇臂轴、分离活塞和同步活塞等组成；
（3）、i-VTEC闭缸控制原理：
当ECU向VCM电控液压控制阀发出闭缸指令时，通往分离活塞的油路回路产生压力，通往同步活塞的油路卸压，压力油推动分离活塞移动，同时推挤同步活塞到止点位置，由于同步活塞长度与其内孔等长，同步活塞与分离活
塞的接触面也就是主动摇臂与被动摇臂的接触面同平面，因此主动摇臂和被动摇臂处于分离状态，进/排气门均没有被被动摇臂驱动，汽缸被关闭；反之，当ECU发出燃烧模式指令时，同步活塞被液压油推挤入分离活塞的内孔中，于是同步活塞把主动摇臂和被动摇臂联结起来，气门被驱动，汽缸处于燃烧工作状态。汽缸在关闭过程中为防止火花塞过冷，点火系统仍然对被关闭汽缸的火花塞继续点火放电，使火花塞电极尽量保持正常热状态，以便汽缸回复燃烧模式时正常工作。为减小变缸切换过程发动机的振动，VCM系统与智能型线控节气门系统DBW和其它系统实现相互协调；
（4）、i-VTEC VCM系统液压油路布置：
VCM系统液压油路的布置：每根摇臂轴内嵌有4条液压管路，管路油压由电磁阀液压控制模块控制。当a油路加压及b油路卸压，B缸和C缸均被关闭；当c油路加压及d油路卸压，A缸被关闭；当a、c油路加压且b、d油路卸压，A/B/C缸均被关闭，这样就可以与前列汽缸的变缸控制实现对发动机的6-4-3变缸切换控制；
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