可變氣門升程技術的研究

葉鵬

摘 要：可變氣門升程技術的使用，可以保證在各種工況的過程中合理的選擇適合發動機的氣門升降模式，能夠在一定程度上對發動機的動力性能有所提高，同時也能夠使汽車的燃油效率更高，除此之外，還有一定的環保作用。本文重點針對可變氣門升降技術進行研究，分析具體的選擇類型，已經在具體使用過程中的情況，對相關的工作原理進行研究，提高可變氣門升降技術的質量。

關鍵詞：可變氣門升程;技術現狀;性能特點

1 引言

在汽車中使用可變氣門升降這一技術，讓不同工作情況下的發動機有更多的氣門升降模式可以選擇，這可以使得汽車的發動機具有更高動力性，當前的可變氣門升降機構里面，有很多可以改變氣門運行情況的影響因素，必須合理的控制各種因素，進而實現發動機的使用經濟性。因此，對可變氣門的升降技術研究具有很大的現實意義。

2 可變氣門升程的技術類型

可變氣門升程技術VVL（Variable Valve Lift），在進行分類的時候，主要是根據對氣門正時以及開啟持續期來進行，具體可以分為兩種類型：

（1）可變氣門升程與正時VLT（Variable Liftand Timing），氣門升降發生變化的時候，氣門正時以及開啟持續期也會相應的發生變化，如圖1。

（2）單獨可變氣門升程。也就氣門的定時以及開啟持續期沒有發聲變化的基礎上，氣門的最大升降發生了變化，如圖2。

在氣門升程發生單獨變化的時候，因為不同的轉速下，進、排氣流通具有不一樣的情況，所以，當前基本上沒有投入產品的實際使用中。就當前來看，汽車發動機上通常普遍使用的是VLT可變升程與定時。

3 如何實現可變氣門升程技術

3.1 基于凸輪軸的氣門升程技術

基于凸輪軸的氣門升程技術，在具體設計的時候，是按照以往的發動機的配氣機構發現而來，實現凸輪型線可變或凸輪從動件可變，然后在此基礎上控制氣門的升降，見圖3。

3.1.1 凸輪型線可變

例如：奧迪AVS可變氣門升程系統

奧迪AVS可變氣門升程系統在進行氣門升降改變的時候，使用的方法也是同一根凸輪軸上合理匹配兩個角度不一樣的凸輪，這種匹配方式在凸輪轉換的過程中，使用的方式比較特別。AVS系統在設計凸輪的時候，針對不同的進氣門設計的角度有差異，而且，凸輪軸上面，還將螺旋溝槽套筒安裝上去。對螺旋溝槽套筒進行控制的時候，是通過電磁驅動器來實現，主要是為了靈活的切換兩種類型的凸輪，然后實現對進氣門升降的改變，如圖4所示。

如果發動機正在進行高速運轉處于一種高負載的狀態下，位置在右邊的電磁驅動器就會對活塞銷有推動作用，將其推入螺旋溝槽里面，然后在凸輪軸的旋轉作用下會對套筒產生向右的推動力，一直到套筒處于一個比較固定的位置為止，這時候活塞銷就會重新縮回，同時具有較大升降的凸輪就可以將氣門推動，確保燃燒室的進氣流量以及進氣流速處于一個最佳狀態，輸出的動力也就更強;如果發動機正在進行低速運轉處于一種低負載的狀態下，發動機處于低速運轉并且負載比較低的時候，位置在左邊電磁驅動器就會位置在右邊的電磁驅動器就會對活塞銷有推動作用，將其推入螺旋溝槽里面，然后在凸輪軸的旋轉作用下會對套筒產生向右的推動力，一直到套筒處于一個比較固定的位置為止，這時候活塞銷就會重新縮回，同時，具有較小升降的凸輪就能夠對氣門產生推動力，可以有效的節約汽油。

3.1.2 凸輪從動件可變

下圖為寶馬Valvetronic連續可變氣門升程系統這一結構的展示以及在進行工作的時候使用的原理，如圖5。

這種機構的進氣凸輪軸以及搖臂中間有一個推桿，而且，另一個比較特別的地方在于凸輪軸以及傳統搖臂的中間還存在偏心軸。如果汽車的發動機有改變氣門升降的具體需求，這個時候ECU可以按照油門所發出的信號來對步進電機進行有效的控制，步進電機會對渦輪螺桿機構產生一定的驅動力，確保偏心軸在0～170℃A的空間之內實現具有連貫性的調節。偏心軸會將推桿上端推動去讓凸輪與推桿的位置發生變化，這時候推桿下面擺動的幅度就會和之前不同，這一系列的變化會導致進氣門的升降發展發生變化，保證其能夠在0.18～9.80mm之間發生連續性變化。這一機構能夠調節300ms以內的氣門升降，使其從怠速轉變到全負荷，可以有效的達到對發動機無節氣負荷的合理控制，最大程度的降低因為氣門產生的泵氣損失，除此之外，還可以有效的提升燃油的經濟性，減少空氣中的有害物質，最終使得怠速具有更好的穩定性，同時也可以有效的降低轉速。

3.2 無凸輪軸可變氣門升程技術

無凸輪軸可變氣門升程技術將以往的凸輪軸和凸輪軸從動件這些部件取消了，取而代之的是通過電磁、電液以及電氣等這樣的方法來使得氣門被直接驅動。在系統中合理的設置了電子控制單元，用來進行發動機工作情況的檢查，對傳感器發出來的信號進行接收和處理，并且按照MAP圖來進行正確的控制信號的發送，進而實現對排進氣門進行有效的開閉時刻以及升降控制。因為系統不需要受到凸輪型線的相關限制，因此可以實現具有靈活性并且單獨控制氣門的具體參數。

例如：菲亞特MultiAir電控液壓進氣系統，如圖6。

菲亞特 MultiAir 電控液壓進氣系統，可以最大程度的實現氣門升程以及正時連續性的可變這個目標。在這一系統中，針對每一個汽缸進氣門位置都會設置相應的液壓機構，液壓機構具體由 ECU 來控制，通過這種方式來對進氣門進行驅動，進而進氣門正時和升程就會實現無級可調。

4 結語

總的來看，雖然在汽車的可變氣門升程機構中，存在不同形式的參數，以及能夠通過各種渠道來對氣門運行的參數有一定的改變，然而，改變的最終目標相同，都是為了保證發動機可以在各種工作情況下實現氣門升降的最佳狀態，進而使得發動機的經濟性不斷改善，提升其動力性。

參考文獻：

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