VVT-i、VTEC是什么，發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)

（文章來(lái)源：智能汽車(chē)網(wǎng)）

大家看很多汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的罩蓋上，都標(biāo)有VVT、VVT－i、DVVT、CVVT等標(biāo)識(shí)，還有些車(chē)型在尾部標(biāo)有i－VTEC的標(biāo)識(shí)，它們都表示什么意思呢？

這些字符，它們都有一個(gè)共同的名字：發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)正時(shí)與升程系統(tǒng)。凡是帶有這樣標(biāo)識(shí)的車(chē)型，都表示該車(chē)型搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)具有可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)。那么這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)正時(shí)與升程系統(tǒng)到底是個(gè)什么鬼呢？為什么越來(lái)越多的發(fā)動(dòng)機(jī)使用這樣的技術(shù)呢？下面我們來(lái)詳細(xì)的分析一下這個(gè)問(wèn)題。

大家知道，配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)裝置，但是它的重要性很多人可能認(rèn)識(shí)不到。很多人都會(huì)以為，空氣是取之不盡、用之不竭的，而汽油是有限的，所以讓發(fā)動(dòng)機(jī)吸入更多的空氣是一件輕而易舉的事，噴更多的汽油應(yīng)該是困難的。但事實(shí)正好與此相反，讓更多的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)也是比較容易的，把燃油供給系統(tǒng)稍作調(diào)整就可以實(shí)現(xiàn)；但是想要讓更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)卻是非常困難的。沒(méi)有空氣，噴再多的油也沒(méi)用，所以配氣機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響是非常大的。

發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作循環(huán)的要求，定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉各缸的進(jìn)、排氣門(mén)，使新鮮空氣進(jìn)入氣缸參與燃燒，并將燃燒后的廢氣排出氣缸。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的新鮮空氣的數(shù)量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響非常大，進(jìn)氣量越多，發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率和有效扭矩就越大。所以，要想提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，配氣機(jī)構(gòu)必須讓盡可能多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。

為此，汽車(chē)工程師想盡了各種辦法改進(jìn)配氣系統(tǒng)，比如使用單缸多氣門(mén)技術(shù)，一個(gè)氣缸有兩進(jìn)兩排四個(gè)氣門(mén)（很多發(fā)動(dòng)機(jī)上標(biāo)注有16V，就表示這款發(fā)動(dòng)機(jī)共有16個(gè)氣門(mén)，除以四個(gè)氣缸，就是每個(gè)氣缸有四個(gè)氣門(mén)），讓進(jìn)氣通道盡可能的大；采用雙頂置凸輪軸技術(shù)，提高配氣機(jī)構(gòu)的效率（單頂置凸輪軸SOHC和雙頂置凸輪軸DOHC）；采用渦輪增壓技術(shù)，將更多的空氣“壓”進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，等等，目的就是讓更多的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)參與燃燒?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的每一次技術(shù)進(jìn)步，幾乎都是配氣機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。

還有就是發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣相位對(duì)配氣機(jī)構(gòu)的影響非常大。所謂的配氣相位是以曲軸轉(zhuǎn)角表示的進(jìn)、排氣門(mén)實(shí)際開(kāi)閉時(shí)刻以及開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間。它包含五個(gè)參數(shù)，分別是進(jìn)氣提前角、進(jìn)氣滯后角、排氣提前角、排氣滯后角、氣門(mén)重疊角，其中的氣門(mén)重疊角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響是最大的。設(shè)計(jì)配氣相位的目的就是讓進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都早開(kāi)晚關(guān)，從而讓進(jìn)氣更充分，排氣更徹底。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的配氣相位，可以大大的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能會(huì)有較好的改善。一般來(lái)說(shuō)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)定型后，這個(gè)配氣相位是固定不變的。

但是發(fā)動(dòng)機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下對(duì)進(jìn)排氣的需求是不同的，低速時(shí)用氣量少，高速時(shí)用氣量大，并且轉(zhuǎn)速越高，進(jìn)氣沖程時(shí)間越短，更容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足和排氣不凈，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。因此，這種固定的配氣相位往往只能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在某一區(qū)間的性能需求，很多時(shí)候都是一種折衷的方案，兼顧高速和低速性能，但是不可能在這兩種工況下都達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，讓配氣相位可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工況的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速下都能獲得理想的進(jìn)、排氣效率，聰明的汽車(chē)工程師設(shè)計(jì)出了可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)。

所謂的可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)，就是指發(fā)動(dòng)機(jī)配氣相位和氣門(mén)升程可以隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和工況的變化而隨時(shí)改變的技術(shù)。就像一個(gè)人在跑步時(shí)需要不斷按照奔跑步伐來(lái)調(diào)整呼吸頻率，以便時(shí)刻為身體提供充足的氧氣一樣，可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)的呼吸更順暢、自然。在現(xiàn)在的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上，基本都使用電控系統(tǒng)來(lái)直接或間接調(diào)節(jié)進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)刻及開(kāi)啟的角度，使這個(gè)功能更加智能化。

可變氣門(mén)正時(shí)與升程技術(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的一項(xiàng)巨大技術(shù)進(jìn)步。它實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣過(guò)程的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)隨著轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的變化隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都有了較大幅度的提高。不過(guò)不同廠家的可變氣門(mén)正時(shí)與升程系統(tǒng)型式各異，呈現(xiàn)一種百花爭(zhēng)鳴的景象，這就有了VVT、VVT－i、DVVT、CVVT等各種不同的標(biāo)識(shí)?？傮w來(lái)說(shuō)，可以分為可變氣門(mén)正時(shí)（VVT）與可變氣門(mén)升程（VVL）兩大類(lèi)，也有些車(chē)型兩種方式同時(shí)存在。

最早使用可變氣門(mén)升程系統(tǒng)的是本田，這就是大家非常熟悉的VTEC系統(tǒng)。它可以使氣門(mén)升程根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化作出相應(yīng)的實(shí)時(shí)調(diào)整，使氣缸的充氣量能夠同時(shí)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速下的不同需要 。它是在配氣系統(tǒng)中加入了第三根凸輪和第三個(gè)搖臂，從而實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣門(mén)升程的兩段或三段式調(diào)節(jié)。不過(guò)它只有在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后突然啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力會(huì)有一個(gè)瞬間的提升，噪音也會(huì)變得很大。有很多開(kāi)本田車(chē)的人特別喜歡這種動(dòng)力突變的感覺(jué)，會(huì)在高速上突然加速，以便能聽(tīng)到這個(gè)“VTEC音”。

與本田VTEC系統(tǒng)類(lèi)似的，是奧迪的AVS系統(tǒng)。它為每個(gè)進(jìn)氣門(mén)設(shè)計(jì)了兩組不同角度的凸輪，同時(shí)在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動(dòng)器加以控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進(jìn)氣門(mén)的升程。不過(guò)它可以調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)速范圍更大，并且可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)氣缸上的兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)度不同，這樣在保證發(fā)動(dòng)機(jī)良好動(dòng)力的同時(shí)也兼顧了高速節(jié)油效果。

不過(guò)本田的VTEC系統(tǒng)和奧迪的AVS系統(tǒng)都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，就是進(jìn)氣門(mén)的升程只能實(shí)現(xiàn)兩段或三段式的調(diào)節(jié)，這樣就會(huì)導(dǎo)致在氣門(mén)升程改變時(shí)動(dòng)力會(huì)突然增加，動(dòng)力輸出很不平順。而寶馬的Valvetronic系統(tǒng)和日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)氣門(mén)升程的連續(xù)調(diào)節(jié)，動(dòng)力輸出相對(duì)就平順得多。

寶馬的Valvetronic系統(tǒng)和日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)也是一種可變氣門(mén)升程系統(tǒng)，它們的工作原理基本類(lèi)似，都是用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)一個(gè)控制桿，然后帶動(dòng)一個(gè)偏心凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣門(mén)升程的改變。由于偏心凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)是連續(xù)的，所以對(duì)氣門(mén)升程的調(diào)節(jié)也是連續(xù)的。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出就更加的平順、連續(xù)，駕駛感受也要好一些。除此之外，還有三菱的MIVEC系統(tǒng)、菲亞特的Multiair系統(tǒng)、保時(shí)捷的Vairocam系統(tǒng)以及比亞迪的VVl系統(tǒng)，等等。它們都是采用可變氣門(mén)升程技術(shù)。

與可變氣門(mén)升程相對(duì)應(yīng)的就是可變氣門(mén)正時(shí)（VVT），它是通過(guò)改變凸輪軸的轉(zhuǎn)角來(lái)直接改變配氣相位的角度，從而使配氣相位與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷相匹配，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)不論在高速還是低速下都能發(fā)揮出較好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。這方面的技術(shù)各個(gè)廠家區(qū)別不大，都是通過(guò)液壓或電機(jī)來(lái)改變凸輪軸的轉(zhuǎn)角。

可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)是安裝在凸輪軸前端的葉片式液力機(jī)構(gòu)，它分為內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子，二者可以在一定范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。外轉(zhuǎn)子上有正時(shí)鏈齒，由正時(shí)鏈條驅(qū)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過(guò)螺栓與凸輪軸連接。內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間有葉片，葉片將內(nèi)外轉(zhuǎn)子的空腔分為提前腔和遲后腔。當(dāng)提前腔油壓增大，遲后腔油壓減小時(shí)，葉片推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)于外轉(zhuǎn)子順轉(zhuǎn)，則氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻提前；相反，當(dāng)提前腔油壓減小，遲后腔油壓增大時(shí)，葉片推動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)子相對(duì)于外轉(zhuǎn)子逆轉(zhuǎn)，則氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)刻遲后，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻的調(diào)節(jié)。

早期的可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)是就是單獨(dú)采用液壓調(diào)節(jié)的，并且只控制進(jìn)氣凸輪軸，控制方式也是分段調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)稱(chēng)為VVT；后來(lái)豐田公司在上面加裝了智能控制系統(tǒng)，為了與其它的可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)相區(qū)別，就在后面加了一個(gè)小寫(xiě)的“i”，變成了VVT－i；隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的更高要求，人們又在排氣門(mén)上也安裝了可變氣門(mén)正時(shí)裝置，變成了進(jìn)排氣門(mén)都可以控制的雙可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱(chēng)DVVT；從之前的分段式調(diào)節(jié)變成了連續(xù)調(diào)節(jié)，即CVVT。其它的還有寶馬的Double－VANOS雙凸輪軸可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)、三菱的MIVEC智能可變氣門(mén)正時(shí)與升程管理系統(tǒng)，等等。
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