三大廠商可變氣門升程技術(shù)介紹

目前市面在售的車型中，包括我們熟悉的多款自主品牌車型在內(nèi)，已經(jīng)有很大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配了可變氣門正時(shí)系統(tǒng)，盡管各個(gè)廠商和車型間的技術(shù)水平還有一定差距，但整體來看可變氣門正時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)成為了比較大眾化的技術(shù)而顯得有些習(xí)以為常了。

但我們知道所謂的可變氣門正時(shí)技術(shù)，其功能主要是改變發(fā)動(dòng)機(jī)氣門開啟和閉合的時(shí)間，以達(dá)到更合理的控制相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速所需的空氣量，作用主要還是為了降低油耗，提高經(jīng)濟(jì)性。而發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)質(zhì)動(dòng)力表現(xiàn)卻是和單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入到汽缸內(nèi)的氧氣量有關(guān)，可變氣門正時(shí)系統(tǒng)無法有效改變這一點(diǎn)，因此它對(duì)動(dòng)力的提升幫助不大。

既然可變氣門正時(shí)系統(tǒng)無能為力，那現(xiàn)在就該輪到本文的主角可變氣門升程系統(tǒng)登場(chǎng)了。相比可變氣門正時(shí)，氣門升程系統(tǒng)目前還比較少見，尤其是連續(xù)可變氣門升程技術(shù)更是只掌握在幾個(gè)大廠商手中的絕密核心技術(shù)，因此我們能買到的裝備可變氣門升程系統(tǒng)的車型也不多。下面就讓我們來看看有哪些車型可供選擇。

閱前說明：

本文將主要介紹三大廠商的可變氣門升程系統(tǒng)，但由于各自技術(shù)差異以及品牌層次不同，本文涉及的車型檔次差別較大，因此我們只做技術(shù)性分析而各車型間并無對(duì)比之意，請(qǐng)各位網(wǎng)友注意。

本田可變氣門升程技術(shù)：VTEC、i-VTEC
應(yīng)用車型：國內(nèi)所有在售本田及謳歌車型

『本田和謳歌的眾多車型的發(fā)動(dòng)機(jī)均裝配了VTEC或i-VTEC系統(tǒng)』

本田是最早將可變氣門升程技術(shù)應(yīng)用到車載發(fā)動(dòng)機(jī)上的廠商，而且不同于其它廠商先使用可變氣門正時(shí)，后追加可變氣門升程技術(shù)的做法，本田的工程師在研發(fā)項(xiàng)目之初就將這兩種技術(shù)同步進(jìn)行。結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)巧妙是本田可變氣門升程機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，具體工作方式我們下文會(huì)有介紹。

不過令人有些遺憾的是，雖然已經(jīng)投產(chǎn)多年但本田的可變氣門升程技術(shù)目前似乎沒有太大進(jìn)步，依然還停留在只有兩段或三段可調(diào)的程度（根據(jù)車型不同，具體技術(shù)有差別），而像菲亞特、豐田、日產(chǎn)和寶馬這些可變氣門升程技術(shù)領(lǐng)域的后來者都已經(jīng)研發(fā)出自己的連續(xù)可變氣門升程技術(shù)。不過現(xiàn)在也有消息傳出，本田也研發(fā)出了自己的連續(xù)可變氣門升程及正時(shí)系統(tǒng)AVTEC，只是還沒有正式開始使用。

『思域搭載的R18A單頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)』

在此我們簡單介紹一下VTEC及i-VTEC系統(tǒng)中可變氣門升程機(jī)構(gòu)的工作方式。本田及謳歌目前在國內(nèi)發(fā)售的車型共有SOHC及DOHC兩種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，它們雖然都配有VTEC或i-VTEC系統(tǒng)，但具體實(shí)現(xiàn)方式不太相同。

飛度、鋒范以及思域搭載的都是本田的R系列發(fā)動(dòng)機(jī)，采用的是SOHC單頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)，兩個(gè)進(jìn)氣氣門和兩個(gè)排氣氣門均由一根凸輪軸驅(qū)動(dòng)。首先要說明的是目前大部分可變氣門升程技術(shù)都被應(yīng)用在進(jìn)氣氣門端，本田的R系列也不例外。

我們從上圖中可以看到，兩個(gè)進(jìn)氣氣門搖臂中間還有一個(gè)特殊的搖臂，它對(duì)應(yīng)的是凸輪軸上的一個(gè)高角度凸輪，而在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)兩個(gè)進(jìn)氣搖臂和這個(gè)特殊搖臂是分離的、互無關(guān)系，進(jìn)氣搖臂只由低角度凸輪驅(qū)動(dòng)，因此進(jìn)氣氣門打開的升程較小，這有助于提高低轉(zhuǎn)速時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，由電子液壓控制的連桿會(huì)將兩個(gè)進(jìn)氣搖臂和那個(gè)特殊搖臂連接為一體，此時(shí)三個(gè)搖臂就會(huì)同時(shí)被高角度凸輪驅(qū)動(dòng)，而氣門升程也會(huì)隨之加大，單位時(shí)間內(nèi)的進(jìn)氣量更大，從而發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力更強(qiáng)。

『雅閣和思鉑睿搭載的2.4升DOHC雙頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)』

除了小型車和緊湊型車使用的R系列，國內(nèi)本田的思鉑睿、雅閣和CR-V的2.4L車型均搭載的是DOHC雙頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)的K系列發(fā)動(dòng)機(jī)，同樣都裝備了可變氣門升程技術(shù)。此外本田的VTEC系統(tǒng)可在DOHC雙頂置凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣端均進(jìn)行氣門升程的調(diào)節(jié)，不過這功能并非所有本田DOHC發(fā)動(dòng)機(jī)均有，只限定某些車型。

『本田的可變氣門升程功能可在進(jìn)排氣端均起作用 但這只限定于某些型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)』

工作原理和R系列發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣端完全相同，都是通過三根搖臂的鏈接與分離實(shí)現(xiàn)的，不過既然排氣氣門升程也可得到提升，就表示高轉(zhuǎn)速下排氣效果將更高，可以更默契的和提高效率的進(jìn)氣氣門協(xié)作來增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。

通過上面的介紹我們能看到本田的可變氣門升程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，工程師利用第三根搖臂和第三個(gè)凸輪即實(shí)現(xiàn)了看似復(fù)雜的氣門升程變化。但這一原理也是羈絆本田可變氣門升程技術(shù)進(jìn)步的瓶頸，因?yàn)椴豢赡茉谕馆嗇S上加上更多的凸輪來實(shí)現(xiàn)更多級(jí)的調(diào)節(jié)，因此日產(chǎn)和寶馬都另辟蹊徑，而且最終都實(shí)現(xiàn)了讓氣門升程連續(xù)可變，下面我們一起來看看日產(chǎn)是如何做到的。

日產(chǎn)可變氣門升程技術(shù)：VVEL
應(yīng)用車型：英菲尼迪G37、英菲尼迪FX50

『目前VVEL技術(shù)只應(yīng)用在日產(chǎn)高端品牌英菲尼迪的兩款車型上』

日產(chǎn)是可變氣門升程領(lǐng)域的后來者，多年來日產(chǎn)車型上都沒有這項(xiàng)功能的身影。但2007年末，隨著第四代G37的上市，日產(chǎn)也終于發(fā)布了自己的可變氣門升程技術(shù)VVEL，這項(xiàng)技術(shù)最先就被裝備在G37的VQ37VHR發(fā)動(dòng)機(jī)上，而VQ37VHR也是2008年沃德十佳發(fā)動(dòng)機(jī)的得主。隨后上市的FX50的那臺(tái)VK50VE發(fā)動(dòng)機(jī)是第二款使用VVEL的發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)日產(chǎn)也有計(jì)劃將VVEL普及到自己的低端車型上。

本田的VETC是利用不同的凸輪來實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)速下氣門升程的改變，而日產(chǎn)則是在驅(qū)動(dòng)氣門運(yùn)動(dòng)的搖臂上做文章。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變這個(gè)功能就必須研發(fā)出一種可無級(jí)改變工作狀況的機(jī)構(gòu)，日產(chǎn)的VVEL系統(tǒng)利用一個(gè)簡單的螺桿和螺套達(dá)到了這個(gè)目的。

『可實(shí)現(xiàn)VVEL連續(xù)可變氣門升程技術(shù)的獨(dú)特?fù)u臂結(jié)構(gòu)』

螺桿我們可以理解為日常生活中常見的螺栓，而螺套就是擰在螺栓上的螺母，螺母隨著轉(zhuǎn)動(dòng)就可沿著螺栓上的螺紋上下運(yùn)動(dòng)，換個(gè)角度來看這就是一種無級(jí)調(diào)節(jié)方式。日產(chǎn)的工程師就是將一組螺桿（螺栓）和螺套（螺母）加到了發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門搖臂上來使氣門升程連續(xù)（無級(jí)）可變的。

具體實(shí)現(xiàn)方法也很簡單，在此我們不得不佩服這些工程師的奇思妙想。首先車載電腦根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來決定螺套的所在位置，那個(gè)黑色的直流馬達(dá)就是用來驅(qū)動(dòng)螺套的。而螺套由一根連桿與控制桿相連，螺套的橫向移動(dòng)可以帶動(dòng)控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)上面的搖臂隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，而搖臂又與link B（連桿B）相連，搖臂逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)帶動(dòng)link B去頂氣門挺桿上端的輸出凸輪，最后輸出凸輪就會(huì)頂起氣門來改變氣門升程。如果沒看明白請(qǐng)把本段結(jié)合上面兩張圖再看一遍，應(yīng)該不難理解。

日產(chǎn)的這套VVEL連續(xù)可變氣門升程系統(tǒng)在一定范圍內(nèi)（這個(gè)范圍的大小由螺桿的長度和輸出凸輪的角度來決定）可實(shí)現(xiàn)無級(jí)連續(xù)調(diào)節(jié)，針對(duì)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速都有相應(yīng)的氣門升程，這種形式無疑更加靈活自主，不過目前VVEL系統(tǒng)只應(yīng)用在進(jìn)氣端，因此還存在進(jìn)化的余地。而日產(chǎn)也宣布將在2010年把VVEL技術(shù)應(yīng)用到自己的大部分車型上，對(duì)此我們十分期待。
寶馬可變氣門升程技術(shù)：Valvetronic
應(yīng)用車型：國內(nèi)在售的除M3和M5外的寶馬車型

『寶馬的Valvetronic被裝備在絕大多數(shù)寶馬車型上』

相比日產(chǎn)的VVEL，寶馬的Valvetronic可變氣門升程技術(shù)更加為人所知，這是寶馬于2001年發(fā)布的自家可變氣門升程技術(shù)，被廣泛應(yīng)用在寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)上，目前國內(nèi)在售的除M3及M5外的寶馬車型的發(fā)動(dòng)機(jī)均有此功能。和日產(chǎn)的VVEL一樣，寶馬的Valvetronic也是目前少數(shù)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)可變的氣門升程技術(shù)之一。

寶馬的Valvetronic系統(tǒng)同樣是依靠改變搖臂結(jié)構(gòu)來控制氣門升程。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)大多都是利用凸輪軸上的凸輪擠壓搖臂帶動(dòng)氣門挺桿來使氣門上下運(yùn)動(dòng)，而寶馬的工程師在凸輪軸與傳統(tǒng)搖臂間加裝了一根偏心凸輪軸（上圖紅色部分），利用偏心凸輪軸上的凸輪位置的改變來實(shí)現(xiàn)氣門升程的改變。

日產(chǎn)的VVEL的作用范圍取決于螺桿長度，而寶馬的Valvetronic的氣門升程范圍則由偏心凸輪的角度及高度而定，據(jù)官方介紹，這套系統(tǒng)可以將氣門升程最大增加10mm，這對(duì)高轉(zhuǎn)速下增大進(jìn)氣量是很有幫助的。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電腦根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制這個(gè)偏心凸輪的角度，當(dāng)它向右旋轉(zhuǎn)到頭時(shí)，氣門搖臂也被頂在了最靠下的位置，此時(shí)氣門開啟的幅度最大。

雖然都是改變凸輪軸與氣門挺桿間的搖臂機(jī)構(gòu)，但寶馬的Valvetronic和日產(chǎn)的VVEL設(shè)計(jì)思路完全不同，可謂異曲同工。但是目前也有人認(rèn)為寶馬的這套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有些復(fù)雜，在高轉(zhuǎn)速極限狀態(tài)下的作用并不理想，這也是M3和M5的高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)不用Valvetronic的原因。同時(shí)和VVEL一樣，Valvetronic目前也只應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣端，因此研發(fā)出更強(qiáng)大、更輕巧的新型Valvetronic系統(tǒng)也許正是寶馬現(xiàn)在在做的事情。

總結(jié)：

除了本文介紹的這三家廠商外，菲亞特、奧迪、保時(shí)捷、豐田、三菱以及斯巴魯也通過自己的技術(shù)探索實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程可變的功能，但總體來看這項(xiàng)技術(shù)目前在國內(nèi)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及的程度，希望隨著中國市場(chǎng)的壯大，各大合資廠商能盡快將最新的技術(shù)引進(jìn)到國內(nèi)在售車型上，更希望我們的自主品牌能盡早研發(fā)出屬于自己的同類技術(shù)。