发动机的连续可变气门正时齿轮传动机构 Osama H. M. Ghazal1, Mohamad S. H. Dado2安曼大学机械工程系 摘要 连续可变气门（CVVA）技术为实现了高性能、高电位，低油耗和污染物减排提供了依据。为了更好实现（CVVT），各种类型的机制已经被提出并设计。这些机制在生产和提高发动机性能表现出显着的好处。在本次调查中新设计的齿轮传动机构，从控制进气阀开启（Ivo）和关闭（IVC）的角度进行研究。该控制方案是建立在任何转速下通过连续改变凸轮轴角度和曲轴转角之间的相来最大限度地发挥发动机制动功率（P）和燃油消耗（BSFC）的基础上的。单缸发动机是在一个给定的发动机转速模拟上由“莲花”软件来找出最大功率和最小油耗的最佳相位角。该机构是一个传动设计精确和连续控制的行星齿轮。这种机制有一个简单的设计和操作条件，可以改变相位角且没有限制。 关键词：机械设计；行星齿轮；可变气门正时；火花点火发动机；性能 1.引言 在内燃机中，可变气门正时（VVT），也被称为可变气门驱动（VVA），是一个广义的术语，用来描述在改变形状或时间内内燃机[ 1 - 6 ]气门升程事件的任何机制或方法。（VVT）系统允许解除持续时间或定时（各种组合）的进气或排气阀在发动机运行中的变化，这对发动机性能和排放有重要影响。装备有可变气门制动系统的发动机从该CON-straint中解脱出来，使性能在发动机运行范围[7-10]得到改善。 某些类型的可变气门控制系统，通过改变开阀时间和/或持续时间优化功率和扭矩。这些阀门控制系统的优化性能主要体现在低、中档转速。其他重点在提升高转速功率。其它系统通过控制气门正时和升程实现这两种优点。有许多方法可以实现，从机械装置到液压，气动和无凸轮系统[11-14]。液压系统有许多问题，包括温度变化引起的液压介质的粘度变化，液体倾向于像高速固体，液压系统必须仔细控制，需要使用功能强大的计算机和非常精确的传感器。气动系统因为其复杂性和压缩空气所需巨大能量，采用气动驱动发动机阀在所有可能下都是不可行的。无凸轮系统（或免费气门发动机）使用电磁，液压，或气动制动器以打开提升阀来代替。常见的问题包括高功耗，精度高，速度快，温度敏感性，重
连续可变气门正时系统的原理 现代引擎多采用DOHC的缸盖设计，两根凸轮轴被设置在引擎顶部，通过齿形带轮或链条从曲轴端取力，并以2：1的速度驱动凸轮轴，此时凸轮轴商凸轮的旋转推动气门进行上下往复运动，从而控制气门的开启和闭合。而我们今天要关注的，其实就是气门开合的问题。 什么是“可变气门行程”？ 活塞式四冲程引擎都由进气、压缩、做功、排气4个冲程完成，我们关注的是气门开启程度对引擎进气的问题。气缸进气的基本原理是“负压”，也就是气缸内外的气体压强差。在引擎低速运转时，气门的开启程度切不可过大，这样容易造成气缸内外压力均衡，负压减小，从而进气不够充分，对于气门的工作而言，这个“小程度开启”需要短行程的方式加以控制；而高速恰恰相反，转速动辄5000rpm，倘若气门依然羞羞答答不肯打开，引擎的进气必然受阻，所以，我们需要长行程的气门升程。往往，工程师们既要兼顾引擎在低速区的扭矩特性，又想榨取高速区的功率特性，只能采取一条“折中”的思路，到头来引擎高速没功率，低速缺 扭矩... 所以在这样的情况下，就需要一种对气门升程进行调节的装置，也就是我们要说的“可变气门正时技术”。该技术既能保证低速高扭矩，又能获得高速高功率，对引擎而言是一个极 大的突破。 80年代，诸多企业开始投入了可变气门正时的研究，1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”，英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我们常见的VTEC。此后，各家企业不断发展该技术，到今天已经非常成熟，丰田也开发了VVT-i，保时捷开发了Variocam，现代开发了DVVT……几乎每家企业都有了自己的可变气门正时技术。一系列可变气门技术虽然商品名各异，但其 设计思想却极为相似。 可变气门正时技术之一：保时捷Variocam 保时捷911跑车引擎采用的可变气门正时技术Variocam. 当引擎在低转速工况时，气门座顶端的黄色的控制活塞落在气门座内。这样高速凸轮只能驱动气门座向下行程而不能带动整个气门动作，整个气门由低速凸轮驱动气门顶向下行程，这样获得的气门开度就较小。反之当发动机在高转速工况时，控制活塞在液压的驱动下从气门座推入到气门顶中，把气门座和气门刚性的连接，高速凸轮驱动气门座时就能带动气 门向下行程获得较大的气门开度。 可变气门正时技术之二：本田VTEC 凸轮轴上依然布置有高速凸轮与低速凸轮，但由于本田引擎的气门由摇臂驱动，所以不能像保时捷一样紧凑。控制高低速凸轮切换的是一组结构复杂的摇臂，通过传感器测出引擎转速，传送到ECU进行控制，并由ECU发出指令控制摇臂。简单地说，就是这套摇臂能够根据转速不同自动选取1进1排的2气门工作或者2进2排的4气门工作，从而让发动机在 高低速工况下都能顺畅自如。 通常，转速低于3500rpm时，各有一支进气、排气凸轮工作，此时发动机近似为一台2气门发动机，这样的好处是，能够增加负压，利于进气；转速超过3500rpm时，液压系伺服系统接到发动机中央控制器ECU指令，对摇臂内机油加压，压力机油推动定时柱塞移动，
目前市面在售的车型中，包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内，已经有很大部分的发动机装配了可变气门正时系统，尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变气门正时系统已经成为了比较大众化的技术而显得有些习以为常了。 但我们知道所谓的可变气门正时技术，其功能主要是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理的控制相应发动机转速所需的空气量，作用主要还是为了降低油耗，提高经济性。而发动机的实质动力表现却是和单位时间内进入到汽缸内的氧气量有关，可变气门正时系统无法有效改变这一点，因此它对动力的提升帮助不大。 既然可变气门正时系统无能为力，那现在就该轮到本文的主角可变气门升程系统登场了。相比可变气门正时，气门升程系统目前还比较少见，尤其是连续可变气门升程技术更是只掌握在几个大厂商手中的绝密核心技术，因此我们能买到的装备可变气门升程系统的车型也不多。下面就让我们来看看有哪些车型可供选择。 阅前说明：
本文将主要介绍三大厂商的可变气门升程系统，但由于各自技术差异以及品牌层次不同，本文涉及的车型档次差别较大，因此我们只做技术性分析而各车型间并无对比之意，请各位网友注意。 本田可变气门升程技术：VTEC、i-VTEC 应用车型：国内所有在售本田及讴歌车型 『本田和讴歌的众多车型的发动机均装配了VTEC或i-VTEC系统』 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，具体工作方式我们下文会有介绍。 不过令人有些遗憾的是，虽然已经投产多年但本田的可变气门升程技术目前似乎没有太大进步，依然还停留在只有两段或三段可调的程度（根据车型不同，具体技术有差别），而像菲亚特、丰田、日产和宝马这些可变气门升程技术领域的后来者都已经研发出自己的连续可变气门升程技术。不过现在也有消息传出，本田也研发出了自己的连续可变气门升程及正时系统AVTEC，只是还没有正式开始使用。
目前，将全气门控制系统使用在量产车上的厂商主要有三家，分别是宝马，英菲尼迪和菲亚特。它们分别以不同的方式实现了气门正时和升程的无级可变，从而达到了利用控制气门开度来控制进气量的目的。从目前看，那么这三种气门技术又有何相似和不同呢？ 相关技术解析请点击查看： 呼吸之道解析可变气门正时/升程技术 详解菲亚特Multiair电磁液压进气系统 在这里，我们所讨论的三种气门升程技术，包括宝马的Valvetronic，英菲尼迪的VVEL 和菲亚特的Multiair，他们的共同点就是使用气门升程的变化来控制进气量。而气门升程分段可调的本田vtec，奥迪AVS技术等不包括在内。 这三项技术的最大优势就是利用气门升程控制进气，节气门的作用被弱化或者是取消，大大降低了泵气损失，使得发动机进气迟滞的现象大大减轻，直接提升了发动机响应速度。而且由于进气不在存在迟滞，因此发动机的点火和配气的配合也更精确，使得发动机效率得到提升，减低油耗和排放。 从最终目的上看，这三者的效果是基本相同的，不过他们的具体工作原理和结构都不小差距。首先，我们简单看一下这三种技术的结构和原理。
首先是名气最大的宝马Valvetronic，它利用一根附加的偏心轴，步进马达和一些中置摇臂，来控制气门的开启和关闭。系统借由步进电机偏心凸轮的偏移量，再一系列机械传动后间接地改变进气门的升程大小。
从图上看，宝马的Valvetronic的主要部件包括偏心轴驱动电机、偏心轴驱动齿轮、偏心轴、凸轮轴、中间杠杆和滚子轴承。当系统工作时，电机驱动偏心轴齿轮改变相位，从而带动中间杠杆的角度，此时凸轮轴驱动中间杠杆，完成气门的开启和关闭。当系统工作时，凸轮轴，中间杠杆和滚子轴承是通过一系列联动的来驱动气门的，所以在系统高速运转时，这一系列摇臂和连杆就会产生较大的惯性，因此想要获得高转速也越困难，因此Valvetronic技术并不适合用于超高转速发动机，这也就是宝马M的V8，V10发动机不使用Valvetronic的原因。 优势：与缸内直喷，涡轮增压技术的搭配默契，性能出色，现已经全线装备在宝马旗下车型上，是目前使用范围最广的全气门控制系统。 不足：由于机构中弹性受到极限转速的限制，无法使用在高转速发动机上。
可变气门正时系统 VVT Variable Valve Timing 可变气门正时系统。当今都是N/A（自然吸气）引擎技术。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而 使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率。 发动机可变气门正时技术(VVT，Variable Valve Timing)原理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。是进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。优点是省油，公升比大。缺点是中段转速扭矩不足。 韩系车的VVT是根据日本中的丰田的VVT-I和本田的VTEC技术模仿而来，但是相比丰田的VVT-I可变正时气门技术，VVT仅仅是 可变气门技术，缺少正时技术，所以VVT发动机确实要比一般的发动机省油，但是赶不上日系车的丰田和本田车省油。 其实像德国大众的速腾1.6升2气门发动机也有可变气门相位技术，不过并不像日系车和韩系车宣传的那么多。但是就发动机技术而言，日系车的发动机并不比德系车的发动机先进。很多人以为日系车省油是因为日本车的发动机先进，其实这是一个误区。 BMW在之前的一代发动机中早已采用该技术，目前如本田的VTEC、i-VTEC、；丰田的VVT-i；日产的CVVT；三菱的MIVEC；铃 木的VVT；现代的VVT；起亚的CVVT等也逐渐开始使用。总的说来其实就是一种技术，名字不同。 VVT--i VVT中文意思是“可变气门正时”，由于采用电子控制单元（ECU）控制，因此丰田起了一个好听的中文名称叫“智慧型可变气门正时系统”。该系统主要控制进气门凸轮轴，又多了一个小尾巴“i”，就是英文“Intake”（进气）的代号。这些就是“VVT－i”的字面含义了。VVT—i.系统是丰田公司的智能可变气门正时系统的英文缩写，最新款的丰田轿车的发动机已普遍安装了VVT—i系统。丰田的VVT—i系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴 驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。 VVT－i是一种控制进气凸轮轴气门正时的装置，它通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。 VVT－i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。ECU储存了最佳气门正时参数值，曲轴位置传感器、进气歧管空气压力传感器、节气门位置传感器、水温传感器和凸轮轴位置传感器等反馈信息汇集到ECU并与预定参数值进行对比计算，计算出修正参数并发出指令到控制凸轮轴正时液压控制阀，控制阀根据ECU指令控制机油槽阀的位置，也就是改变液压流量，把提前、滞后、保持不变等信号指令选择输送至VVT－i控制器的不同油道上。 VVT－i系统视控制器的安装部位不同而分成两种，一种是安装在排气凸轮轴上的，称为叶片式VVT－i，丰田PREVIA（大霸王）安装此款。另一种是安装在进气凸轮轴上的，称为螺旋槽式VVT－i，丰田凌志400、430等高级轿车安装此款。两者构造有些不一样，但作用是相同的。 叶片式VVT－i控制器由驱动进气凸轮轴的管壳和与排气凸轮轴相耦合的叶轮组成，来自提前或滞后侧油道的油压传递到排气凸轮轴上，导致VVT－i控制器管壳旋转以带动进气凸轮轴，连续改变进气正时。当油压施加在提前侧油腔转动壳体时，沿提前方向转动进气凸轮轴；当油压施加在滞后侧油腔转动壳体时，沿滞后方向转动进气凸轮轴；当发动机停止时，凸轮轴液压控制阀则处于最大的滞后状态。螺旋槽式VVT－i控制器包括正时皮带驱动的齿轮、与进气凸轮轴刚性连接的内齿轮，以及一个位于内齿轮与外齿轮之间的可移动活塞，活塞表面有螺旋形花键，活塞沿轴向移动，会改变内、外齿轮的相位，从而产生气门配气相位的连续改变。当机油压力施加在活塞的左侧，迫使活塞右移，由于活塞上的螺旋形花键的作用，进气凸轮轴会相对于凸轮轴正时皮带轮提前某个角度。当机油压力施加在活塞的 石侧，迫使活塞左移，就会使进气凸轮轴延迟某个角度。当得到理想的配气正时，凸轮轴正时液压控制阀就会关闭油道使活塞两侧压力 平衡，活塞停止移动。 现在，先进的发动机都有“发动机控制模块”（ECM），统管点火、燃油喷射、排放控制、故障检测等。丰田VVT－i发动机的ECM在各种行驶工况下自动搜寻一个对应发动机转速、进气量、节气门位置和冷却水温度的最佳气门正时，并控制凸轮轴正时液压控制阀，并通过各个传感器的信号来感知实际气门正时，然后再执行反馈控制，补偿系统误差，达到最佳气门正时的位置，从而能有效地提高汽车的功率与性能，尽量减少耗油量和废气排放。
VVL可变气门升程技术 VVL概述 VVL是英文variable valve lift的简写，意味可变气门升程。 传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的。也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工况下最平衡的性能。 VVL的采用，使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程。从而改善发动机高速功率和低速扭矩。 发动机VVL系统工作原理 VVL不仅可以改变气门开启时间，还能改变气门大小，从而进一步提高燃烧效率。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。 可变气门升程种类 可变气门升程按照其控制效果分类： 两可调式可变升程 技术代表就是大名鼎鼎的本田VTEC技术和保时捷的Vairocam技术以及比亚迪473QE发动机所采用的VVl技术。 连续可变升程 技术代表是宝马的“电控气门”技术。 VVL发动机对比VVT发动机 VVT是可变气门正时系统的简称，DVVT是双可变气门正时，而VVL是双升段可变气门升程系统！ VVT和DVVT都只能改变气门开启闭合的时间，而VVL不仅可以改变气门开启时间，还能改变气门大小，从而进一步提高燃烧效率，比VVT更省油！但由于VVL制造成本高，特别是缸盖设计加工难度大，所以采用VVL的车型少， 目前只有本田的VTEC、保时捷Variocam、宝马Valvetronic，日产VVEL发动机大规模采用！比亚迪是自主品牌中，唯一掌握此技术的厂商！ 比亚迪VVL 比亚迪公司顺应全球低碳环保的新趋势、响应国家节能减排的号召，在其新推出的BYD473QE 发动机上使用了VVL系统，并将运用在其车型上。采用VVL技术的发动机，气门行程能随发动机转速的改变而改变。在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出。 使用VVl技术的BYD473QE发动机高效环保、经济节油，搭载全新此发动机的比亚迪L3车型已登录国家工信部229 批汽车产品目录，并在工信部轻型汽车燃油消耗量通告中获百公里综合工况油耗为6.2L。 目前比亚迪L3已经进入新一批的节能惠民补贴车型，这也证明了VVL技术对于经济节油的贡献。
可变气门升程系统 四川交通运输职业学校钟声目前市面在售的车型中，包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内，大部分的发动机装配了可变气门正时系统，尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变气门正时系统已经成为了大众化的技术而显得有些习以为常了。可变气门正时的主要功能是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理地控制相应转速所需的空气量，从而降低油耗，提高经济性，但对动力的提升帮助不大。而可变气门升程系统能够较大地提高发动机的动力性，高转速、大负荷时气门升程增大，减少气门节流损失，以利于提高充气效率和提高燃油经济性；转速低、负荷小时，则气门升程减小，有利于增强进气涡流强度、加速燃烧、改善冷启动和降低油耗。 1、本田的VTEC系统 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，本田的VTEC系统结构如图1所示。 图1 本田的VTEC系统 两个进气气门摇臂中间还有一个特殊的摇臂，对应着凸轮轴上的一个高角度凸轮，而在发动机低转速时两个进气摇臂和这个特殊摇臂是分离的、互无关系，进气摇臂只由低角度凸轮驱动，因此进气气门打开的升程较小，这有助于提高低转速时的燃油经济性。但当发动机达到一定转速时，由电子液压控制的连杆会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。 2、日产的VVEL系统 本田的VETC是利用不同的凸轮来实现不同转速下气门升程的改变，而日产则是在驱动气门运动的摇臂上做文章。为了实现连续可变这个功能就必须研发出一种可无级改变工作状况的机构，日产的VVEL系统利用一个简单的螺杆和螺套达到了这个目的，如图2所示。 图2 日产的VVEL系统 螺母随着转动就可沿着螺栓上的螺纹上下运动，日产的工程师就是将一组螺杆（螺栓）和螺套（螺母）加到了发动机的气门摇臂上来使气门升程连续（无级）可变的。首先ECU 根据当前发动机的转速来决定螺套的所在位置，直流电动机驱动螺套的，螺套由一根连杆与控制杆相连，螺套的横向移动可以带动控制杆转动，控制杆转动时上面的摇臂随之转动，摇
呼吸有道解析汽车发动机可变气门升程技术 2010-07-23 01:15:36 来源: 网易汽车跟贴 0 条手机看新闻版权声明：本文版权为网易汽车所有，转载请注明出处。 网易汽车7月23日报道在上节技术大讲堂中，我们想大家解析了关于汽车发动机可变气门正时技术，简单来说它是通过电脑控制发动机气门的开启时间，利用进气门与排气门不同的开启时间来控制汽车发动机的效率与经济性，但这种技术对于汽车发动机性能方面的提升却不大。随着汽车行业的发展，发动机的性能如何已经成为一款车能否取得成功的关键，这也就促使各大汽车厂家的工程师们对发动机技术进行了进一步研究。通过研究后，他们发现了可以弥补发动机可变气门正时技术不足的方法，而这也就是我们今天这节技术大讲堂要说的发动机可变气门升程技术。
>>技术大讲堂：呼吸有道解析汽车发动机可变气门正式技术<<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，上一节技术大讲堂我们说过，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，而这样一来单位时间内流出的水量也将增多，发动机可变气门升程技术利用的就是这种原理，用增加单位时间内发动机进气量的方法来提高发动机的动力性能。
汽车发动机可变气门正时系统及其故障检测 摘要发动机可变气门正时技术(VVT)是近年来被逐渐应用于现代轿车发动机的一种新技术。它的主要优点包括节省燃油、降低污染和噪音等。但是VVT 技术的引入也增加了汽车发动机系统的复杂性,对汽车的保养维护及故障检测提出了较高的要求。首先对汽车发动机VVT技术进行概述,然后结合一起发动机故障实例,介绍汽车发动机VVT相关故障诊断的方法。 关键词可变气门正时系统;VVT;故障检测 近几十年来,基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的广泛需求,许多国家和厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发。发动机可变气门正时技术(VariableValve Timing, VVT)是近些年来被逐渐应用于现代轿车发动机的一种新技术。 VVT 技术的基本思想是调节发动机进气、排气系统的升程、重叠时间与正时(部分或者全部)。这样可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。以日本丰田汽车公司的智能正时可变气门控制系统VVT-i为例,该技术应用于3L6缸双凸轮轴发动机,可以节省燃油6%,减少CO2排出量40%,降低HC排放量10%,输出扭矩可增加10%。 但是,VVT系统的引入不可避免地增加了汽车发动机整体的复杂性。对汽车的保养维护和故障诊断提出了较高的要求。本文首先对汽车发动机VVT技术做概括性介绍,然后结合一起悦达起亚赛拉图轿车发动机故障实例,介绍VVT汽车发动机故障诊断和排除的一般流程。 1 VVT技术简介 VVT技术的雏形最早出现在19世纪的火车蒸汽机车上。20世纪80年代,许多汽车企业开始了内燃发动机VVT技术的研究。1989年本田首次发布了“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”。时至今日,许多汽车企业都开发了自己的VVT技术。 活塞式内燃发动机通常通过提升节流阀来进气与排气。提升阀直接或间接地被凸轮轴上的凸轮驱动。凸轮轴上凸轮的轮廓与位置通常是为特定的发动机转速而优化的,通常这会降低发动机在低转速情况下的扭矩和高转速情况下的功率。VVT技术能够使其根据发动机工况进行改变,提高了发动机的效率与动力。 常见汽车发动机的VVT系统由:VVT机油控制阀、VVT机油滤清器、VVT 执行器及其他传感器、ECM等组成。VVT机油滤清器通过缸盖油道向VVT机油控制阀供油;发动机控制模块ECM根据发动机的转速、负荷等参数控制滑阀式的VVT机油控制阀,向VVT执行器的气门正时提前油室或气门正时滞后油室供油;VVT执行器根据供给的油压直接改变排气凸轮轴的相位,通过链条传动,间接
异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍 目前市面在售的车型中，包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内，已经有很大部分的发动机装配了可变气门正时系统，尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距，但整体来看可变气门正时系统已经成为了比较大众化的技术而显得有些习以为常了。 但我们知道所谓的可变气门正时技术，其功能主要是改变发动机气门开启和闭合的时间，以达到更合理的控制相应发动机转速所需的空气量，作用主要还是为了降低油耗，提高经济性。而发动机的实质动力表现却是和单位时间内进入到汽缸内的氧气量有关，可变气门正时系统无法有效改变这一点，因此它对动力的提升帮助不大。
既然可变气门正时系统无能为力，那现在就该轮到本文的主角可变气门升程系统登场了。相比可变气门正时，气门升程系统目前还比较少见，尤其是连续可变气门升程技术更是只掌握在几个大厂商手中的绝密核心技术，因此我们能买到的装备可变气门升程系统的车型也不多。下面就让我们来看看有哪些车型可供选择。 阅前说明： 本文将主要介绍三大厂商的可变气门升程系统，但由于各自技术差异以及品牌层次不同，本文涉及的车型档次差别较大，因此我们只做技术性分析而各车型间并无对比之意，请各位网友注意。 本田可变气门升程技术：VTEC、i-VTEC 应用车型：国内所有在售本田及讴歌车型
『本田和讴歌的众多车型的发动机均装配了VTEC或i-VTEC系统』 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，具体工作方式我们下文会有介绍。
https://www.doczj.com/doc/de13505865.html,
一体化连续可变气门定时及升程凸轮结构的研究
邸立明，詹长书，李宏刚，杨春婧
（东北林业大学交通学院，黑龙江 哈尔滨 150040） 摘 要：本 文 简 要 介 绍 了 可 变 气 门 定 时 （ VVT） 及 可 变 升 程 技 术 ， 提 出 了 一 种 简单而实用的新型凸轮结构。这种凸轮结构可以同时实现连续可变气门定时 和连续可变气门升程的目的，适应了无级式机电一体化可变气门定时及可变 升程机构的发展趋势。 关键词：VVT； 可 变 升 程 ； 凸 轮 ； 发 动 机
1 概述
随着汽车工业的发展，要求汽车发动机具有大功率、低油耗、低排放的综合性能，在 对这一方面的不断研究中， 已经产生了一系列的先进技术成果。 近年来可变气门定时及可变 升程调速技术作为其中的重要成果，引起了人门的特别关注。在赛车上，发动机向高转速、 大功率化方向发展，但却有牺牲低中速区域的倾向，以不降低高速输出功率的同时，改善低 中速输出功率为目标的可变气门定时及可变升程调速机构的开发， 也取得了很大进展， 但都 是非连续性的高低速跳跃性调整机构， 能够连续可调的气门定时及升程调速机构， 一直是人 们梦寐以求的事， 本文就此提出了一种简单而巧妙的实现机构， 这一结构同时实现了连续可 变气门定时及可变升程调速的作用。
2 VVT（Variable Valve Timing，可变气门定时）的分类及功能
为了获得发动机的最大功率， 在确定气门最佳开闭角度、 最大气门开启的时间断面系数 上，人们采用顶置凸轮、高次方凸轮型面等，使功率飞速上升，取得了很大的成功。但当面 对发动机高速时性能好、功率大，而低速时功率下降大、扭矩低、油耗高等顾此失彼的问题 时， 人们便开始了寻找适合于各种使用条件下的气门定时新机构， 于是就产生了 VVT 技术。 VVT 是现在研究应用较广，一种旨在解决车辆高低速输出功率矛盾的新技术，根据不同的 用途,VVT 机构有不同的实施形式。 2.1 按控制原理划分 按控制原理划分，VVT 机构可分为凸轮传动式和直接控制气阀式两种。 凸轮传动式 VVT 机构往往在凸轮、凸轮轴和传动元件上做些变化。例如采用双凸轮、 可变气门相位、可变摇臂和可变挺杆等。这种 VVT 机构所提供的气门定时变化范围不大， 可用于改善发动机扭矩特性等场合。由于其结构较简单，制造费用低，这种 VVT 机构已成 功地应用于轿车发动机之中。 直接控制气阀式 VVT 机构一般应用机械式、液压式或电气式作用方式来直接控制气阀 的运动。 这样就可以很灵活地控制气阀的升程、 开启时间和关闭时刻。 直接控制气阀式 VVT 机构可用来调节发动机负荷。由于这类机构结构复杂、体积小、耗能多、可靠性差和造价高 等原因，至今很少有其负荷由 VVT 机构来调节的车用发动机产品。尽管如此，液压式控制 机构是最有希望被广泛用于控制发动机负荷的 VVT 机构。 2.2 按控制对象划分 如图 1 所示，VVT 机构按控制对象可分为可变进气门关闭定时、可变排气门开启定时 和可变气门重叠角。 而可变进气门关闭定时又可分为提前进气门关闭定时(Early Intake-Valve Closing-EIVC)和推迟进气门关闭定时(Late Intake-Valve Closing-LIVC )。众所周知，充气效 率最高的进气门关闭角一般是随着发动机转速的增加而增大。所以，在常规发动机中，以提
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发动机可变气门正时技术 发动机可变气门正时：简称VVT（Variable Valve Timing）；随着发动机转速的提高，短促的进排气时间往往会引起发动机进气不足，排气不净等现象，因此可变气门正时系统出现，它就是根据轿车的运行状况，随时改变配气相位，改变气门升程和气门开启的持续时间（气门升程就像门开启的角度，气门正时就像门开启的时间，进气歧管就像各个闸道的栏杆）。 发动机上的气门可变驱动机构可以通过两种形式实现，一种是通过凸轮轴或者凸轮的变换来改变配气相位和气门升程；另一种就是工作时凸轮轴和凸轮不变动，而气门挺杆（摇臂或拉杆）依靠机械力或者液压力的作用而改变，从而改变配气相位和气门升程。 发动机进排气过程中，会出现一个进气门和排气门同时开启的时刻，在配气相位上称为“重叠阶段或气门重叠角”。在高转速下，为了达到更好的进气量，提高发动机的功率，就要求气门重叠角更大（进气门提前打开、或者排气门晚关）；但在低转速或者怠工时，过大的重叠角则会导致废气过多的进入进气歧管，使缸内气流混乱，从而导致低速扭矩较低，因此低速时需要减小重叠角（进气门延时打开），此时燃烧会更充分更稳定。因此孕育出可变气门正时技术。 从原理上可以看出，可变气门正时只是增加或减少了气门的开启时间，并没有改变单位时间的进气量，因此对于发动机的动力性的帮助并不显著，但是气门开启角度大小（气门升程）可以随时间改变的话，就可以显著提升发动机在各个转速的动力性能。 可变气门升程：可以使发动机在不同的转速提供不同的气门升程，低转速时使用较小的气门升程，有利于缸内气流的合理混合，增加发动机的低速输出扭矩；在
高速时使用较大的升程，可以提高发动机的进气量，从而提高功率输出。本田公司的i-VTEC是目前使用最广泛的可变气门升程系统（i-VTEC拥有连续可变气门正时、分段可调气门升程技术）。 本田 VTEC：分级可变气门升程+分级可变气门正时 i－VTEC：分级可变气门升程+连续可变气门正时（进、排气） 丰田 VVT-i：连续可变气门正时（进气门） Dual VVT-i：智能连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制，有2个气门开启时刻）VVTL-i：分级可变气门升程+连续可变气门正时（进、排气门） 宝马 Valvetronic连续可变气门升程（省去“节气门”部件） Double V ANOS：连续可变气门正时(进、排气门分别独立控制） 现代 CVVT：连续可变气门正时（进气门） 日产 C-VTC：连续可变气门正时（日产的“VQ”发动机上使用，技术类似丰田） 标致 VTCS：可变涡流控制阀 1、VVT-i原理：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机（ECU）通过分析就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。VVT-i系统是通过调整凸轮轴转角配气正时进行优化，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、燃油经济性，降低尾气的排放。VVT－i系统由传感器、ECU和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成。
汽车智能可变气门正时系统 一、智能可变气门正时系统（VTT-I系统） 1、概述 VTT-I系统用来控制进气凸轮轴在40度角范围内保持最佳的气门正时，以适应发动机善，从而实现在所有速度范围提高扭矩和燃油经济性，减少废气排放量。VTT-I系统结构图见下图。 VVT－I系统结构图 轮 轴 正 进 机 油 控 制 阀 2、部件结构 1）VTT-I控制器。
VTT-I控制器由与进气凸轮轴耦合的叶片和从动正时链的壳体组成。在进气凸轮轴上的提前或滞后油路传送机油压力，VTT-I控制器叶片沿圆周方向旋转，连续改变气门正时。VTT-I控制器结构如下图。 当发动机停机时，进气凸轮轴多处在滞后状态，以确保启动性能。液压没有传递至VTT-I控制器紧接着就启动发动机，锁销会锁止VTT-I控制器，以防止产生爆震声。 2）凸轮轴正时机油控制阀。 凸轮轴正时机油控制阀根据来自发动机ECU的负荷控制，控制滑阀的位置，从而分配液压控制VTT-I控制器至提前和至提前和滞后侧。当发动机停机时，凸轮轴正时机油控制阀多自在滞后位置。凸轮轴正时机油控制阀结构图见下图。
3）部件控制 根据来自发动机ECU的提前、滞后或保持信号，凸轮轴正时机油控制阀选择至VTT-I控制器的通路。 4）提前。 根据来自发动机ECU的提前、滞后或保持信号，凸轮轴正时机油控制阀选择至VTT-I控制器的通路。作用到正时提前叶片室，使凸轮轴向正时提前方向转动。 5）滞后。根据来自发动机ECU的滞后信号，凸轮轴正时机油控制阀自在如下图的位置，总油压作用到正时滞后侧叶片室，使凸轮轴向正时滞后方向转动。 6）保持。发动机ECU根据移动计算出预定的正时角，预定正时被设置后，使凸轮轴正时机油控制阀在空档位置，保持气门正时直到移动状况改变。调整气门正时在预期目标位置，防止发动机机油在不必要时流出。凸轮轴正时机油控制阀位置（保持状态）如下图。
VTEC全写为Variable valve Timing and lift Electronic Control . VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。+在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。
燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能，其基本原理是可燃混合气在汽缸燃烧，产生的高压推动活塞旋转曲轴，输出扭力。扭力与转速结合，就是发动机的功率。在发动机的工作过程中，大约只有30%的原始能量做了有用功，因此，最大限度地提高发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。 按照物理学定律，要产生更强的动力，发动机就要消耗更多的燃料。显而易见，增加燃油燃烧的方法之一是加大发动机尺寸，因为大排量的汽缸相比小型发动机能燃烧更多的燃油；另一种方法是把可燃混合气进行预压缩，这样在固有的发动机也能填入更多的燃料。 与上述方法不同，本田在发动机技术上采用了另一条道路：即保留发动机尺寸不变，加快燃油的燃烧速度。也许用下面的例子更能说明问题：用杯子把爆米花从甲地运送到乙地，你可以加大杯子的尺寸，也可以压紧杯中之物以加大每次的运送量，或者也可以简单地加快运送的速度，最终的结果是一样的。 随着发动机转速的增加，其“吐呐”的混合气量相应增长，进排气门的开合需要更精密和更宽阔，否则的话，进气阻力将使发动机得不到足够的燃料。
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。
论文题目：有关汽车发动机可变技术的综述 一、摘要 近几十年来，基于提高汽车发动机动力性、经济性和降低排污的要求，许多国家和发动机厂商、科研机构投入了大量的人力、物力进行新技术的研究与开发，例如可变气门技术、可变气缸技术、可变进气歧管技术。目前，这些新技术和新方法，有的已在内燃机上得到应用，有些正处于发展和完善阶段，有可能成为未来内燃机技术的发展方向。 二、关键词：可变气门技术、可变气缸技术、可变进气歧管技术 三、引言 可变进气系统分为两类：(1)多气门分别投入工作；(2)可变进气道系统。其目的都是为了改变进气涡流强度、提高充气效率；或者为了形成谐振及进气脉冲惯性效应，以适应低速及中高速工况都能提高性能的需要。 1.多气门分别投入工作 实现多气门分别投入工作的结构方案有如下两种：第一，通过凸轮或摇臂控制气门按时开或关；第二，在气道中设置旋转阀门，按需要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。 2.可变进气道系统 可变进气道系统是根据发动机不同转速，使用不同长度及容积的进气管向气缸内充气，以便能形成惯性充气效应及谐振脉冲波效应，从而提高充气效率及发动机动力性能。 惯性可变进气系统，是通过改变进气歧管的形状的长度，低转速用长进气管，保证空气密度，维持低转的动力输出效率；高转用短进气歧管，加速空气进入汽缸的速度，增强进气气流的流动惯性，保证高转下的进气量，以此来兼顾各段转速发动机的表现。加装ＶＩＳ后，发动机进气气流的流动惯性和进气效率都有所加强，从而提高了扭矩，并降低了油耗。 四、可变气门技术 可变气门正时技术几乎已成为当今发动机的标准配置，为了进一步挖掘传统内燃机的潜力，工程人员又在此基础上研发出可变气门升程技术，当二者有效的结合起来时，则为发动机在各种工况和转速下提供了更高的进、排气效率。提升动力的同时，也降低了油耗水平。 （一）配气相位机构的原理和作用
知识堂可变气门正时的昨天/今天/明天 汽车之家类型：转载日期：2008/07/21 CHE168 责任编辑：孟庆嘉 同人类的呼吸系统一样，发动机在不同工况下对进入气缸的空气也有不同的要求。如果只保持一种进排气模式的话，那么，就不能够保证发动机在各种情况下都拥有很好的输出效果，从而不仅无法表现出相应的动力，也不能实现低油耗的效果。而气门可变正时系统则将这种束缚变为了过去，那么，这项技术究竟是怎样发展的呢？ 尽管大家对四冲程发动机的工作原理都已经非常了解了，不过，气缸的进排气系统却并不简单。在气门的发展历史上，我们使用过活塞式气门、套筒式气门、旋转式气门，不过最终我们还是使用了最为灵活实用的凸轮气门系统，因为在控制气门开合方面，这种形式是最有效的，对气门的作用力比较简单。 不过随着对发动机表现要求的进一步提高，人们开始研究除了在进气和排气冲程开合气门以外，还有没有更好的能够使油气混合的办法。为了增加更多的进气量，设计人员希望活塞在抵达下止点的时候也不关闭进气门，也就是说，只要吸气行程依旧存在的话，就让进气气门继续开启。因此，在活塞运行到了底部并再运行约60度曲轴角之后，才关闭进气气门。同样的道理，我们也可以让排气气门的开启时间更早一些，也就是在活塞抵达下止点还剩60度曲轴角之前就打开排气气门，因为，此时，排气歧管中的压力已经和气缸中废气的压力相差不多了。 虽然提早开启排气气门会损害一定的有用能量，但同时，过多的背压更会影响车辆的性能表现（这也是为什么废气中有足够的能量来推动蜗轮运转的原因）。而在活塞完成了第四个冲程之后，工程师们却依旧不会让排气气门闭合，从而使活塞在继续旋转了15-20度曲轴角之后再闭合。同时，进气气门则在再次进行第一个冲程之前的10-20度就进行开启，从而
工业大学2013-2014学年 第一学期《发动机原理》课程论文 论文题目：可变气门技术原理、 最新发展趋势与展望 论文编号：01 ： 学号： 班级：车辆工程
目录 一、可变气门技术研究发展的历史和现状 二、可变气门技术的分类及实现途径 2.1按照控制参数的不同分类 2.2 按照有无凸轮轴分类 三、发动机可变气门正时的机构运作 四、前期发动机可变气门正时技术原理以及实际应用 4.1早期的可变气门技术 4.2本田VTEC 系统 4.3 宝马VANOS 系统 4.4 丰田VVT-i 系统 五、21世纪新发动机可变气门正时技术原理 5.1 丰田VVTL-i 技术 5.2本田i-VTEC 系统 5.3宝马ValvetronicValvetronic系统 六、可变气门技术发展趋势与展望 七、参考文献
可变气门技术原理以及最新发展趋势与展望 摘要：解决发动机燃油经济性与排放性能之间的矛盾一直是汽车发动机技术不断发展的关键，而发动机可变气门正时技术便是解决这一问题的方案之一，本文介绍了发动机可变气门正时技术在各大公司所推出的具有代表性的系统，例如宝马公司的 Valvetronic 系统能使发动机在进新鲜空气时更顺畅，而且还可对其升程进行连续性微调。提出随着可变气门正时技术的逐渐成熟并被高性能发动机采用，因此能提高发动机的动力性和经济性，降低排放。 关键词：发动机；可变气门技术；气门正时技术；气门正时；气门升程； Abstract: The solution to eliminate the conflict between engine fuel economy and emissions performance has been the key to the development of engine technology, and engine variable valve timing technology is raised by one of the options.This paper introduces the representative systems adopting the technology of VVT promoted by different companies, Such as the system of Valvetronic promoted by BMW which enables a much smoother inhalation of an engine as well as successive fine adjustments to its lift. This paper also points out that with the increasing mature of the technology of VVT and its adoption by engines with high-performance, the power and economy of engine could be enhanced and pollution could be reduced. Key words: Engine; VVT; VTEC; Valve timing; Valve lift; 发动机的实际运转速度并不是一成不变的，而是像人跑步一样，时而急促，时而平缓，那么调节好自己的呼吸节奏尤其重要。所以，汽车发动机有一套专门调节“自己呼吸”的技术，即发动机可变气门技术。可变气门即汽车发动机气门正时的机构和技术，也叫连续可变气门正时系统，当今高性能发动机普遍配备该系统。该系统通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位或者气门升程进行调节，从而达到优化发动机配气过程的目的。 一、可变气门技术研究发展的历史和现状 可变气门技术可以带来非常具有吸引力的发动机性能改善效果，因此自从发动机开发之初，工程师们就梦寐以求地渴望实现发动机气门的可变控制。最早的关于可变气门技术的专利是在 1880 年，英国人 Dugald Clerk 发明了一种用于煤气发动机上的可变气门机构。1918年，发明家 S·哈尔腾博格获得了一项将汽油机凸轮轴转过一个角度的专利。从 1880 年到1990 年的 110 年间，仅美国专利局大概有800 项关于可变气门技术的专利，其部分是在1985年～1987年间获得的，同时广大研究者也发表了大量关于可变气门技术研究的文章。 世界上最早投入成批生产的可变气门机构是 Alfa Romeo 公司于 1983 年用于双凸轮轴两气门发动机上的两点式可变凸轮轴相位装置；1987 年，Nissan 公司在其部分发动机上也使用了调节凸轮轴相位的可变气门机构。即使如此，还是没有设计出令人满意的可以广泛应用于产品发动机的可变气门机构 20 世纪 90 年代中后期，研究人员开始发起了无凸轮气门机构的研究。其中，英国 Lotus公司，美国 Ford、Sturman 公司，Bosch/AVL 公司等分别展开了电液驱动式气门机构的研究。FEV、Aura、Honda、