[关键词]汽车发动机 可变气门正时技术 经济性
发动机在汽车中起着举足重轻的作用,发动机(Engine),又称为引擎,是一种能够把一种形式的能转化为另一种更有用的能的机器,通常是把化学能转化为机械能。这是发动机最基本的工作原理。下面简单介绍一下汽车发动机的一项技术:发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种,像本田、宝马、奔驰、奥迪、别克、三菱等汽车都是应用的这一项先进的技术。发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量,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。
Variable Valve Timing可变气门正时系统。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。
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。
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。
发动机实际工作效率取决于进气效率,即进入气缸的混合气与排气量的比。气门正时,尤其是进气迟闭角,对发动机充气效率有直接影响。当发动机高转速时,增大进气迟闭角,有利于提高充气效率、提高最大功率。而当发动机处于低转速时,减小进气迟闭角,能防止气体被推回进气管,有利于提高最大扭矩,但降低了最大功率。传统的气门机构调整,也就无法进一步提高发动机性能。
其特点是可以确保燃烧稳定,降低油耗,有效改善碳氢化合物和氮氧化合物的排放,同时扩大体积效率,改善燃烧性能.当然,VVT技术的原理其实很简单:由于发动机在不同时间需要的功率是不同的,VVT技术就通过调节气门开度从而调节进气量,使发动机在不同转速下有一个较为理想的工况:
第一,延迟进气门打开时间,减小气门重叠角,在怠速时稳定燃烧状态,在中等工况时(中速匀速行驶)减少燃油消耗、降低污染排放,在高速提高发动机工作效率;
第二,进气门打开时间提前,增大气门重叠角,则可以在低速大负荷运转时(起步、加速、爬坡)时获得更大的扭矩
技术最先进VVT:宝马Double VANOS+Valvetronic,这套系统在功能上接近于完美的VVT,对气门正时、重叠角和升程都能进行连续可变的控制,且控制精度精确到毫秒。
性能最强劲VVT:本田VTEC当之无愧,神奇跑车S2000创造的125匹/升(cvvt发动机是什么意思92千瓦/升)最强升功率世界记录至今没有另外一家厂商能够打破。
技术最可靠VVT:本田 宝马 保时捷 丰田,当前在量产发动机上拥有最高VVT技术的厂商。(保时捷VarioCam Plus虽不如另外三家那么有名,但在欧洲也有不少厂商采用该技术。)
进排气正时连续可变VVT:目前较为先进的技术,只掌握在少数厂商手中(前四家再加通用)。此外由于国产通用、丰田汽车缺少可变气门升程控制,因此高转速性能不强。
进气正时连续可变VVT:目前大部分厂商广泛使用的技术。性能相比进排气连续可变系统稍低,
阶段可变VVT:技术比较陈旧,发动机综合表现较差。但在某一方面,比如油耗或者高转速性能,会有独到的优势,且成本最低。
D-VVT发动机是VVT的延续和发展,它解决了VVT发动机未能克服的技术难题。 DVVT即进排气双连续可变气门正时(Dual Variable Valve Timing),它可以说是目前气门可变正时系统技术中最高级的形式。
D-VVT发动机采用的是与VVT发动机类似的原理,利用一套相对简单的液压凸轮系统实现功能。不同的是,VVT的发动机只能对进气门进行调节,而D-VVT发动机可实现对进排气门同时调节,具有低转数大扭矩、高转数高功率的优异特性,技术上处于领先地位。通俗点讲,就像人的呼吸,能够根据需要有节奏地控制“呼”和“吸”,当然比仅仅能控制“吸”拥有更高的性能。
目前国内汽车市场中,涡轮(TUBRO)引擎已经凭借大众奥迪等厂商的多年努力有了相当程度的推广,但制造维护成本更低、更可靠的自然吸气(NA)引擎却依然占领着大部分市场。
作者单位:云南交通职业技术学院汽车学院
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