氣門可變正時技術對發動機性能的影響

姚博煒　翟克嬌　韋錦易

摘 要：深入研究氣門可變正時技術對發動機性能的影響，并采取有效的優化措施消除影響，既可提升發動機運行的可靠性、穩定性，也能延長發動機的使用壽命。文章就此展開了討論，先是分析了氣門可變正時技術的原理，然后結合實際分析了發動機在運行過程中經常會出現問題，最后就氣門可變正時技術對發動機系統使用性能的影響進行了詳細闡述。

關鍵詞：氣門可變正時;發動機性能;影響

近年來，隨著我國經濟的發展，機械設備生產數量直線上升。為了給人們提供更好的使用體驗，技術人員應當加大發動機性能的研發力度。而氣門可變正時就是一種非常有效的優化技術，可以大幅度提升發動機的使用性能。但是技術人員在應用氣門可變正時技術還需充分了解它對發動機性能的影響，以便能高效運用該技術。

1 氣門可變正時技術原理

傳統發動機的氣門正系統是氣門開啟、關閉無法變化的機械系統。這種機械系統很難滿足發動機多工況的運行需求，為發動機提供強勁的動力。而氣門可變正則是一種可以實現氣門開啟、關閉時間變化的電控系統。具體來說是活塞從上止點移動到下止點的過程中，進氣門會提前開啟延遲關閉。而發送機完成做功后，活塞再次從下止點移動到上止點的過程中，排氣門則會提前開啟或延遲關閉。這樣就可以為發動機的運轉匹配合理的氣門開啟、關閉時間，從而提高發動機功率。

如今，發動機氣門可變驅動機構包括凸軸輪和凸輪可變系統、氣門挺桿可變系統兩種。其中凸軸輪和凸輪可變系統的工作原理通過凸軸輪、凸輪的變化實現氣門升程。具體來說是改變凸輪軸對應的曲軸轉角、改變增設的與凸輪相配的搖臂驅動氣門升程。

2 發動機使用過程中出現的問題

2.1 使用壽命問題

就現階段而言，隨著設備研發技術的不斷提升，設備對發動機的需求數量、強度也在不斷提高。與此同時，發動機使用壽命問題也越來越突出。比如在研發發動機之時，發動機壽命并不受技術人員的重視，導致發動機性能在提升之時，使命壽命卻在下降。據有關調查顯示：現階段市場上存在壽命問題的發動機超過三層。另外，發動機使用壽命出現問題不僅僅導致設備使用性能受到影響，而且還有可能導致安全事故，造成人員傷亡。顯然，若不采取有效的措施解決發動機壽命問題，會嚴重影響到設備行業的發展。

2.2 使用性能問題

從實際來看，發動機性能對許多設備的影響都比較大。若是不改善發動機使用性能，那么就會導致許多設備的運行性能無法得以提升，從而影響到我國經濟的發展。發動機性能問題主要集中在以下兩個方面：第一，發動機性能的完善多是依據現有的設備資料、運行信息來完成，而缺乏必要的市場調研，導致發動機性能提升工作問題百出。第二，發動機使用性能得到了改善、優化，但是其整體運行體系尚不夠健全，仍存在許多漏洞。

2.3 使用安全問題

任何發動機在運行過程中都有可能出現安全問題。對此，技術人員應當高度發動機使用安全，并結合以往的工作經驗開展研發工作。具體來說，發動機使用安全問題主要表現在以下兩個方面：一是老舊型號的發動機仍未被淘汰。而這些老舊發動機設備的存在就是一個安全隱患，隨時都有可能發生安全問題。另外，發動機安全問題也非常受到人們的廣泛關注。若是不能解決這些問題，勢必會影響到設備銷量。

3 氣門可變正時技術對發動機性能的影響

目前，我國機械行業非常重視發動機使用性能的優化，其投入了大量的人力、物力。經過多年實踐發動機使用性能確實有所提升。比如發動機安全事故突發頻率在不斷下降，發動機穩定性越來越穩定，整體工作部署更加完善。與此同時，氣門可變正時技術也被廣泛應用發動機性能改善中，且發出了顯著的應用優勢。具體來說，氣門可變正時技術對發動機使用性能的影響體現在以下幾個方面：

3.1 能有效提高發動機的運轉水平

只有提高發動機的運轉水平，才能為設備運行提供更強勁，且穩定的動力，從而有效降低發動機的故障率。氣門可變正時技術對發動機運轉機水平的影響主要體現在以下幾個方面：第一，應用氣門可變正時技術可以進行發動機的階段性測試，了解發動機的優勢、劣勢。然后就可以進行針對性的調整。比如現代汽車集團在原有可變氣門控制技術的基礎上研發了首款連續可變氣門正時（CVVD）技術，并研發出了采用該技術的Smartstream G1.6T-GDi發動機。從應用效果來看，CVVD技術不僅優化了發動機性能及燃油效率，而且還降低了排放量。最重要的是根據駕駛情況調節氣門開啟及關閉的持續時間，可有效提升發動機性能及燃油效率，并有效降低了尾氣排放量。第二，可以優化進排氣氣門結構，促進發動機使用性能的提升。自氣門可變正技術被提出以后，其研發工作從未停止，且取得了一系列的研究成果。比如摩托車的Cam-Phasing系統在凸輪軸普利盤部分設計了通過油壓來控制與改變的結構，借此可變的設計使得凸輪軸與普利盤可以通過普利盤與凸輪軸相對位置的變化來改變氣門的工作。又如寶馬ShiftCam技術把氣門開啟時間與揚程也一并納入可變的結構條件。由此可見，運用氣門可變正時技術可以有效提升發動機的運轉水平。

3.2 促進氣門升程技術的研發

可以說，氣門可變正技時技術是順應時代潮流發展的。但是科學技術在不斷發展的，我們應當繼續創新氣門可變正時技術，從而進一步推動發動機研發技術的發展。

氣門升程技術正是在氣門可變正時技術的推動下有了更大的進步。如發動機在長時間的運行過程中，氣門行程會變遠。與此同時，進氣截面積也會增大，其對進氣產生的阻力就會下降，氣缸進氣也會更加順暢。這種狀態是最適合發動機高速運行的。反之，如果發動機處于低速運轉狀態，那么進氣時的負壓不足，就會可能影響到發動機的低速運轉。這時若能減少氣門，那么發動機在低速運轉狀態下的負壓就會得到滿足，燃油就會充分。從這方面來看，氣門升程技術就能得到提升。

3.3 可優化發動機控制系統

在應用氣門可變正時技術時，若想充分發揮出該技術的優勢就采取有效的措施努力優化發動機控制系統，使其能滿足氣門可變正時技術的應用需求。比如本田研發的可變氣門正時與升程電子控制系統是世界上第一個對氣門開閉時間、升程性能同時進行控制的控制系統。這一控制系統不僅可以利用計算機進行氣門正時、升程進行控制，而且還可以有效提升燃油率。

3.4 可進行遠程操控

在信息時代，融入氣門可變正時技術的思想、方法也應當得以創新，盡可能地順應時代潮流。比如加大氣門可變正時技術的智能化遠程操作的研發，應對智能化發展形勢。如豐田公司研發的智能可變氣門正時系統，就可據發動機的運行情況，合理調整進氣（排氣）的量，和氣門開合時間、角度，使進入的空氣量達到最佳。另外，在云計算、大數據等技術不斷研發的背景下，技術人員還應當繼續深入研究與氣門可變正時技術對應的遠程操控技術，以此提升發動機使用性能的提升。

綜上所述，氣門可變正時技術對發動機性能的提升有著非常重要的促進作用。技術人員應當繼續加大氣門可變正時技術的研究，創新其應用方式、方法。尤其是要針對發動機使用性能問題，開展專項研究工作，從而有效提升氣門可變正時技術的應用價值。

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