Honda之VTEC
近代引擎的设计有些就含有一个叫做“可变气门正时”的汽车机构,由于可变气门的加入,因此气门程之位置(与气门座间的距离)得以改变,而且气门打开时的持续时间也可以改变。气门升程与持续时间的改变,使得引擎的动力性也跟着改变,可变气门正时机构可以让引擎的燃烧特性(空气燃油量、燃烧效率等等)达到最好,并且遍及整个引擎转速范围,而这个结果则带来更强的马力、更高的效能及简洁有力的引擎。
11.排气阀4.第一摇臂 8.活塞B 12.进气阀
Honda VTEC (Variable Valve Timing and Life Electrical Control 可变气门正时及升程电子控制)。每组气门都几个不同的凸轮部所配合,一般来讲,理想引擎的设计就是在一般行驶或低转速时,有着标准引擎基本性能;然而在高转速时,却有着赛车般的引擎表现。而基本上VTEC引擎就是截取标准引擎与赛车引擎两者之利.
构造如下图。其操作原理如下,每组气门有个凸轮部,在正常的情况下,凸轮部A与B独立带动气门运动;如图,而中间的凸轮部与中摇臂并没有使用到,中间凸轮部是贴着中摇臂旋转并移动着,但它并没有与外侧两个摇臂结合在一起。当有须要表现高性能时,负责有赛车般性能的中凸轮部开始派上用场,此时油压会施压在A活塞左侧,而使得活塞A、B向右侧推进,这时中摇臂便与两侧之摇臂结合在一起,而统一由中摇臂所带动着,其中负责施加油压的机构便是由VTEC控制阀控制,促使VTEC控制阀起作用的条件有下列几点因素:
1.引擎转速
2.行车速度节
3.气门位置
4.引擎负载(由进气压力感知器所侦测)
5.引擎温度
当引擎又回到一般的行驶状态时,VTEC控制阀切断油压,此时固定活塞受到回覆弹簧的力量,向左推进,进而使得活塞A、B回到原来之位置,结果两侧的摇臂又开始独立操作了。
2.行车速度节
3.气门位置
4.引擎负载(由进气压力感知器所侦测)
5.引擎温度
当引擎又回到一般的行驶状态时,VTEC控制阀切断油压,此时固定活塞受到回覆弹簧的力量,向左推进,进而使得活塞A、B回到原来之位置,结果两侧的摇臂又开始独立操作了。
何谓i-VTEC?
VTEC一向是HONDA引以为傲的引擎技术,是史上最成功的可变阀门机构;VTEC能够改变气门开关的扬程(lift)和开关时间的长短(duration),对于性能或油耗或者是两者,都有很大的帮助。而如果能和进排气门相位角连续性控制系统(HONDA称之为Variable Timing Control,VTC)来相互结合,则在性能、油耗和污染上就都有更全面性的提升了;基本上来说,VTC强化了VTEC,一般车子走行时,VTEC根据引擎的转数不同来控制气门开起的时机与扬程,而VTC则根据转数以及负荷来连续改变进气门和排气门同时打开的时机,以便对气门做更加精确的调整。HONDA的i-VTEC指的就是这样的科技,也就是说i-VTEC是VTEC的进化版本。由于i-VTEC和VTEC技术完全相容,故2005年Honda的全车系都搭载i-VTEC引擎。
PS: i-VTEC的“i“为Intelligent(聪明的,智慧的)缩写。
接下来将介绍Honda开发的三段式注意,这是2000年的产物...换句话说,目前的honda车系搭载的VTEC都是三段式的...
Honda的三段式VTEC已经应用在全车系的引擎上了,这个机构中有三种不同正时及升程的凸轮,注意它们的尺寸也有所不同,中凸轮(快正时、高升程)如下图所示,尺寸最大;右侧凸轮(慢正时、中升程)为中尺寸;左侧凸轮(慢正时、低升程)尺寸最小。
Honda的三段式VTEC已经应用在全车系的引擎上了,这个机构中有三种不同正时及升程的凸轮,注意它们的尺寸也有所不同,中凸轮(快正时、高升程)如下图所示,尺寸最大;右侧凸轮(慢正时、中升程)为中尺寸;左侧凸轮(慢正时、低升程)尺寸最小。
第一段:低速,三件式的摇臂独立运作,因此左侧摇臂作动左侧的进气门,藉由左侧低升程凸轮所带动;右侧摇臂作动右侧进气门,藉由右侧中升程凸轮所带动,这两者凸轮的正时都与中凸轮(此时并没有动作)来得低。
第二段:中速,油压(图中橘的部份)将右侧及左侧的摇臂连接在一起,这时中置摇臂仍独立运作,即然右凸轮大于左凸轮,因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动,结果将使得进气门得到慢正时、中升程。
第三段:高速,如图油压将三个摇臂全都接连在一起,又由于中置凸轮最大,因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动,所以得到快正时、高升程。东风本田官方网
详细作动如下:
第二段:中速,油压(图中橘的部份)将右侧及左侧的摇臂连接在一起,这时中置摇臂仍独立运作,即然右凸轮大于左凸轮,因此这两侧的摇臂皆由右凸轮所带动,结果将使得进气门得到慢正时、中升程。
第三段:高速,如图油压将三个摇臂全都接连在一起,又由于中置凸轮最大,因此两侧气门皆由中凸轮所连接的中摇臂所带动,所以得到快正时、高升程。东风本田官方网
详细作动如下:
三段式之VTEC之马力分布图及结构图:
Toyota的VVT-i与i-VTEC比较:
VVT-i只具有控制气门正时却没有控制扬程的功能,因此引擎只会改变吸排气的时间差但无法调整进气量...并不是丰田没有控制扬程的技术,只是无法降低扬程控制技术的成本,于是只有在Toyota的一些高端车型上才看得见VVTL-i(增加了扬程控制).
i-VTEC(全称为 SOHC i-VTEC):
一般的i-VTEC为DOHC,代号为J30a的SOHC i-VTEC引擎其实原理与目前广泛应用 i-VTEC的K20、K24i-VTEC引擎是完全不同的,到底有什么不一样呢?
K20(K24)i-VTEC采用的是DOHC VTEC+VTC的作动式,其被称为“i“智慧的控制在于VTC系统能够不间断连续地控制凸轮轴的正时差调节汽门开启的正时,再透过VTEC系统切换摇臂油压改变凸轮的相位角,造成高低转速汽门扬程的改变,以达到精确控制汽门正时与扬程的作用。J30 i-VTEC系统与K20(K24)的系统则是几乎完全不同,这具引擎的智慧是在于可变气缸控制系统(VCS),透过VTEC摇臂的控制能够让引擎排气量在3.0与1.5之间切换,也就是说V6的后面三个汽缸是可以停止燃烧的,在停止燃烧的时刻VTEC系统会控制摇臂切换使凸轮空转(换句话说就是进排汽门都不会被推动),并停止供油使得引擎仅剩下三个汽缸在运转,这种状况会在高速定速或引擎低负荷时产生,不过这具引擎可是SOHC单凸的设计,因此无法装设目前K20(K24)采用的VTC系统,但如果未来能够计算出进气门与排气门最佳效率的公约数,以线性函数的方式设定新的VTC作动方式,说不定就会出现SOHC的VTC控制系统了!事实上这套系统与性能提升并没有关系,只是达到了节省燃油的目前..堪称节能的典范。
K20(K24)i-VTEC采用的是DOHC VTEC+VTC的作动式,其被称为“i“智慧的控制在于VTC系统能够不间断连续地控制凸轮轴的正时差调节汽门开启的正时,再透过VTEC系统切换摇臂油压改变凸轮的相位角,造成高低转速汽门扬程的改变,以达到精确控制汽门正时与扬程的作用。J30 i-VTEC系统与K20(K24)的系统则是几乎完全不同,这具引擎的智慧是在于可变气缸控制系统(VCS),透过VTEC摇臂的控制能够让引擎排气量在3.0与1.5之间切换,也就是说V6的后面三个汽缸是可以停止燃烧的,在停止燃烧的时刻VTEC系统会控制摇臂切换使凸轮空转(换句话说就是进排汽门都不会被推动),并停止供油使得引擎仅剩下三个汽缸在运转,这种状况会在高速定速或引擎低负荷时产生,不过这具引擎可是SOHC单凸的设计,因此无法装设目前K20(K24)采用的VTC系统,但如果未来能够计算出进气门与排气门最佳效率的公约数,以线性函数的方式设定新的VTC作动方式,说不定就会出现SOHC的VTC控制系统了!事实上这套系统与性能提升并没有关系,只是达到了节省燃油的目前..堪称节能的典范。
BMW的Valvetronic与Honda VETC
BMW的Valvetronic系统是利用无段可变进气升程的控制,来取代原有节气阀的功能,在不考虑成本的情况下,技术确实领先,但在目前阶段还不能大量普及吗。 每套Valvetronic系统都需要独立的电脑来控制,这个电脑是与引擎管理系统分开的,既有网路来结合...设计之繁琐就不说了。 技术封锁加BMW的售价足以让我们忘而却步! 而Honda的VETC是不到2万美金就能享受到的技术! Honda技术的先进性与“实用性”可见一斑。 Valvetronic系统的示意图如下。
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