可变配气相位与气门升程

理想可变配气相位技术分析作者：张文来源：《科技视界》 2012年第8期张文（山东华宇职业技术学院山东德州２５３０３４）汽车新技术正朝着提高汽车经济性、安全性、舒适性和环保性方向快速发展。

大量电子控制技术的应用，使汽车对经济性、安全性、舒适性和环保性等性能变化可以进行精确的控制，使汽车的各种性能可随发动机工况变化而更加合理的精确的进行变化。

例如，电控燃油喷射系统、点火正时、怠速控制等技术的发展，实现了对可燃混合气浓度的精确控制，使可燃混合气可以完全燃烧，提高了经济性，减少环境污染。

可变配气相位技术虽在很大程度上提高了发动机的动力性能。

但都没有完全实现理想的可变配气相位变化。

１发动机动力性能对配气相位的理想要求1.1 影响充气系数的主要因素（１）压缩比提高压缩比，使气缸余隙容积相对减少，气缸内残余废气量相对减少，进气初期废气膨胀后所占空间减少，新鲜混合气所占空间增大，从而增大了进气量，充气系数提高。

（２）进气终了参数1）进气终了压力进气终了压力是指进气行程末期气缸内的可燃混合气压力，提高进气末期气缸内的压力，相对增大了缸内可燃混合气的密度，增大了进气量，使充气系数增加。

2）进气终了温度新鲜混合气在进入气缸的过程中和在气缸中，总要受高温机件和残余废气加热的影响，混合气受热越多，温度升高越多，气体的密度越小，充气系数就越小。

降低进气终了温度，可提高充气系数。

（３）排气终了压力由于排气系统阻力的存在，排气终了时缸内残余废气的压力总要高于大气压力。

排气终了时缸内压力高、密度大，废气量多，残余废气系数就大，充气系数下降。

残余废气的压力，主要取决于排气系统的阻力，特别是排气门处的阻力。

降低排气阻力，可提高充气系数。

（４）负荷汽油机的功率调节属于量调节，是靠调节节气门的开度来调节负荷的大小，负荷小，节气门开度小，节气门处节流损失增加，使进气阻力增大，进气终了压力减小，充气系数减小。

（５）转速气体流动阻力除了与进排气系统的结构有关外，还取决于气体的流速。

DVVT全称是：Dual Variable Valve Timing.意思是进排气气门连续可变正时技术。

采用DVVT技术的发动机比目前市场上较多采用的进气门正时技术的发动机更高效、节能、环保。

基本含义编辑DVVT技术可降低油耗5%，同时动力提高10%，可达2.0排量的动力指标，废气排放达到国家Ⅳ级标准；通过控制发动机燃烧室之中的汽油与空气混合气体达到最合适的空燃比，还可明显改善怠速稳定性从而获得较好的舒适性。

什么是可变配气相位？是指连续可变气门正时技术，根据发动机的不同工作状态，通过调节气门关闭的时机，从而提高发动机的动力性能，提高燃油经济性。

凡是有质量的东西都有惯性，被吸入发动机气缸的空气也因惯性，进气过程结束后保留进入气缸的趋势。

这时如果延迟气门关闭时间，气缸可吸入更多的空气，可以提高体积效率。

其结果是延迟气门关闭时间越长，高转速下的性能就越高；反之越是提前关闭气门，低转速下的运转越稳定，扭矩越大。

可变配气相位的发动机都有那些特点？降低进排气重叠，确保燃烧稳定；降低进气损失，改善油耗，燃油经济性提高24%；有效改善碳氢化合物和氮氧化合物的排放；发动机动力更强劲，动力提升12%。

纵向历史追踪编辑DVVT技术高效低耗最具竞争力发动机是汽车的“心脏”，在强调节能环保的今天，我们对汽车发动机的要求，简单地说来即是用最少的油，达到输出最大的功率和扭矩的效果，并且稳定、持续、可靠，并带有低排放的附加值。

荣威550 1.8LDVVT上市后之所以会广受关注，正是因其采用了时下最先进的DVVT（DualVariableValveTiming）进排气双连续可变气门正时技术，应时所需提高动力、降低油耗。

谈到DVVT技术，不得不先说说VVT（可变气门正时系统），就是对气门升程进行调节的装置，它能保证低速大扭矩，又能获得高速大功率，对汽车发动机而言是一个极大的突破。

今天，VVT技术因其高成熟度和技术领先性，已为全球汽车大品牌主力车型所运用。

任务配气相位认知与检查1 配气相位配气相位为用曲轴转角表示的发动机进、排气门实际关闭时刻和开启持续时间。

通常用相对于上、下止点曲轴位置的曲轴转角的环形图来表示，此图即为配气相位图，如图5-27所示。

理论上，四冲程发动机的进气门应在曲轴处于上止点位置时开启，到下止点位置时关闭，排气门应在曲轴处于下止点位置时开启，到上止点位置时关闭。

但由于现代发动机转速很高，一个行程经历的时间很短〔如上海桑塔纳的四冲程的发动机，在最大功率时的发动机转速达5600r/min，那么一个行程的时间只有〕。

这样短时间的进气和排气过程将使发动机充气缺乏或者排气不彻底，使发动机功率下降。

为保证发动机气缸的进气充分和排气彻底，要求气门有尽可能大的通过能力，故气门的实际开启时间、关闭时间不是恰好在曲轴位于上、下止点，而是适当的提前或延迟。

图5-27 配气相位图2 进气门与排气门的配气相位发动机实际工作过程中，在活塞上行到排气行程上止点之前，进气门便开始开启，从进气门开始开启到活塞移动到排气行程上止点所对应的曲轴转角，称为进气提前角。

进气门提前开启的目的是保证进气行程开始时气门开度能足够大，减小进气阻力，新鲜混合气能够顺利充分的进入气缸。

发动机在实际工作时，活塞在进气行程下止点过后又上行一段，进气门才关闭。

从活塞位于进气行程下止点到进气门完全关闭所对应的曲轴转角，称为进气迟后角。

进气门延迟关闭的目的是，当活塞到达气缸上止点时，能利用气流的惯性和压力差继续进气，使进气充分。

发动机在实际工作时，活塞到达做功行程下止点之前，排气门便开始开启。

从排气门开始开启到活塞移动到做功行程下止点所对应的曲轴转角，称为排气提前角。

当做功行程活塞接近下止点时，排气门提前开启，利用气缸内的较高气压使大局部废气迅速排出，减少排气阻力，降低排气过程中的功率消耗。

高温废气的迅速排出，还可以防止发动机过热。

发动机运转时，活塞在排气行程上止点过后又下行一段，排气门才关闭。

可变配气相位发动机的转速变化范围较大固定的配气相位和气门升程不能将发动机的性能发挥到最佳。

这就要求发动机具有可变配气机构，而各种的可变气门技术原理是一致的无非是气门正时可变或气门升程可变两种。

各自的特点无非就是实现的机构不同有的是机械式的、有的是液压式、有的是电子式的辅以液压类构件。

可变配气相位气门驱动可变正时气门是通过使凸轮轴和曲轴相位改变一个角度来实现的，各种正时气门机构的主要差异在于实现凸轮轴调相的方式不同。

（1）液压驱动方式发动机曲轴正时齿正时齿轮之间采用齿形带轮与凸轮轴传动，机构需要用张紧轮张紧，在张紧轮基础上，外加一个调整惰轮。

通过调整惰轮，可以改变`齿形带两端的长度。

当一边变长而另一边变短时，会使凸轮轴相对曲轴发生角位移，实现配气相位的改变。

该机构的优点是结构较为简单，对原发动机的改动小。

目前国内外已有个别发动机配气机构采用了液压张紧器，如德国奥迪和大众公司已将液压张紧器可变配气相位机构用于其实际产品中。

（2）电子驱动方式另外一种典型的凸轮轴调相机构是通过谐波传动实现。

谐波传动调相机构主要有刚轮、柔轮和波发生器3个构件，柔轮是易变形的薄壁外齿圈，刚轮是刚性内齿轮，波发生器由椭圆盘和柔性轴承组成。

3个构件中任何一,个都可作为主动件，其余两个一个为固定件，一个为从动件；亦可以任意两个为主动件，其余一个从动。

它通过使波发生器转动，使柔轮及凸轮轴相对于刚轮及正时皮带轮转过一定角度，而达到调相的目的。

Nelson／Elrod和清华大学都进行过这种凸轮轴调相机构的研究。

可变升程气门驱动为一种通过改变摇臂比而可变气门驱动机构示意图。

这种机构通过改变摇臂绞接点的位置来改变摇臂比，仅可改变气门升程，而不能改变气门正时和开启持续期。

本机构的优点是结构简单，缺点是气门正时未得到优化。

变配气相位和升程气门驱动配气相位可变气门驱动机构能提高中低速转矩，改善低速稳定性，但由于最大气门升程仍保持不变，所以燃油经济性的改善很小。

VTEC全写为Variable valve Timing and lift Electronic Control .VTEC系统全称是可变气门正时和升程电子控制系统，是本田的专有技术，它能随发动机转速、负荷、水温等运行参数的变化，而适当地调整配气正时和气门升程，使发动机在高、低速下均能达到最高效率。

+在VTEC系统中，其进气凸轮轴上分别有三个凸轮面，分别顶动摇臂轴上的三个摇臂，当发动机处于低转速或者低负荷时，三个摇臂之间无任何连接，左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门，使两者具有不同的正时及升程，以形成挤气作用效果。

此时中间的高速摇臂不顶动气门，只是在摇臂轴上做无效的运动。

当转速在不断提高时，发动机的各传感器将监测到的负荷、转速、车速以及水温等参数送到电脑中，电脑对这些信息进行分析处理。

当达到需要变换为高速模式时，电脑就发出一个信号打开VTEC电磁阀，使压力机油进入摇臂轴内顶动活塞，使三只摇臂连接成一体，使两只气门都按高速模式工作。

当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时，电脑再次发出信号，打开VTEC电磁阀压力开头，使压力机油泄出，气门再次回到低速工作模式。

内燃机的作用是把燃料的化学能转化成机械动能，其基本原理是可燃混合气在汽缸内燃烧，产生的高压推动活塞旋转曲轴，输出扭力。

扭力与转速结合，就是发动机的功率。

在发动机的工作过程中，大约只有30%的原始能量做了有用功，因此，最大限度地提高发动机的工作效率成为人们长期的奋斗目标。

按照物理学定律，要产生更强的动力，发动机就要消耗更多的燃料。

显而易见，增加燃油燃烧的方法之一是加大发动机尺寸，因为大排量的汽缸相比小型发动机能燃烧更多的燃油；另一种方法是把可燃混合气进行预压缩，这样在固有的发动机内也能填入更多的燃料。

与上述方法不同，本田在发动机技术上采用了另一条道路：即保留发动机尺寸不变，加快燃油的燃烧速度。

也许用下面的例子更能说明问题：用杯子把爆米花从甲地运送到乙地，你可以加大杯子的尺寸，也可以压紧杯中之物以加大每次的运送量，或者也可以简单地加快运送的速度，最终的结果是一样的。

发动机配气正时相位与升程技术汽车类1003 马泽存CVVT连续可变气门正时机构CVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是连续可变气门正时机构，它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。

例如：宝马公司叫做 Vanos，丰田叫做VVTI，本田叫做VTEC，但不管叫做什么，他们的目的都是给不同的发动机工作状况下匹配最佳的气门重叠角(气门正时)，只不过所实现的方法是不同的。

韩国现代轿车所开发的CVVT是一种通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。

这项技术着重于第一个字母C (Continue连续)，强调根据发动机的工作状况连续变化，时时控制气门重叠角的大小，从而改变气缸进气量。

当发动机低速小负荷运转时(怠速状态)，这时应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，以稳定燃烧状态;当发动机低速大负荷运转时(起步、加速、爬坡)，应使进气门打开时间提前，增大气门重叠角，以获得更大的扭矩;当发动机高速大负荷运转时(高速行驶)，也应延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，从而提高发动机工作效率;当发动机处于中等工况时(中速匀速行驶)，CVVT也会相对延迟进气门打开时间，减小气门重叠角，此时的目的是减少燃油消耗，降低污染排放。

CVVT系统包含以下零件：油压控制阀、进气凸轮齿盘、曲轴为止感应器、凸轮位置感应器、油泵、引擎电子控制单元(ECU)。

进气凸轮齿盘包含：由时规皮带所带动的外齿轮、连接进气凸轮的内齿轮与一个能在内外齿轮间移动的控制活塞。

当活塞移动时在活塞上的螺旋齿轮会改变外齿轮的位置，进而改变正时的效果。

而活塞的移动量由油压控制阀所决定的，油压控制阀是一电子控制阀其机油压力由油泵所控制，。

当电脑(ECU)接受到输入信号时，例如引擎转速、进气空气量、节气门位置、引擎温度等以决定油压控制阀的操作。

电脑也会利用凸轮位置感应器及曲轴位置感应器，来决定实际的进气凸轮的气门正时。

VVT/CVVT/DVVT/i-VTEC/VVT-i等发动机特有技术详解2010年08月31日 16:40 来源:51汽车很多人在买车的时候，都会对外观、内饰，挑三拣四，开上一圈的结论也是比较含糊。

对于汽车的发动机，谁都知道它的重要性，没有了发动机提供的动力，汽车也就失去了它自身的意义。

但是对于发动机究竟了解多少呢？VVT-i、i-VTEC、TSI等等这些究竟又代表了什么？作为一个打算买车的人，当汽车经销商在你面前滔滔不绝地介绍这款车的发动机如何如何先进，应用了象FSI、CVTC、SIDI、DOD等等各种高科技技术的时候，你是否已经头大了？那就让我们通过这期介绍给你揭开这些英文背后所代表的意义吧！VVT，可变气门技术关键词：双VVT-i/VVT-i/i-VTEC/VVT/CVVT/CVTC/S-VT/MIVECVVT系统是丰田公司的可变气门正时系统的英文缩写，丰田轿车的发动机已普遍安装了VVT系统。

丰田的VVT系统可连续调节气门正时，但不能调节气门升程。

它的工作原理是：当发动机由低速向高速转换时，电子计算机就自动地将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮，这样，在压力的作用下，小涡轮就相对于齿轮壳旋转一定的角度，从而使凸轮轴在60度的范围内向前或向后旋转，从而改变进气门开启的时刻，达到连续调节气门正时的目的。

涡漩角度，大大提升进气的速度与产生涡漩增加雾化效果。

达到提升引擎效益。

cvvt CVVT与IVTECCVVT是英文Continue Variable Valve Timing的缩写，翻译成中文就是连续可变气门正时机构，它是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的众多可变气门正时技术中的一种。

例如：宝马公司叫做Vanos，丰田叫做VVTI，本田叫做VTEC，但不管叫做什么，他们的目的都是给不同的发动机工作状况下匹配最佳的气门重叠角（气门正时），只不过所实现的方法是不同的。

韩国现代轿车所开发的CVVT是一种通过电子液压控制系统改变凸轮轴打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。

发动机可变配气相位技术(VVT engine technology)本文介绍了通过在配气机构多刚体模型中引入柔性体，描述了配气机构的动力学性能，建立了柔性体气门弹簧,分析了气门弹簧动刚度的非线性行为,并且依据模态技术计算得到其动态应力。

主要从进气门晚关角及进排气的动态效应几方面着手，不断改进发动机的配气相位以及进排气系统，使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。

其中配气相位、进气门间隙、排气门间隙、转速、负荷五个调整参数之间是相互影响的。

该方法为优化设计配气机构等机械产品及对其进行疲劳性能研究提供了依据。

该仪器可检测各种汽、柴油发动机的启动性能、高压点火性能、燃油喷射性能、充电性能、动力性能、配气相位、发动机异响震动分析等30余种技术参数，并分析故障产生的原因，在检测过程中，可随时显示各种波形及技术参数和结果并可随机打印，该仪器内存有一百多种国内外发动机技术参数，内容十分丰富，随时可以与检测结果对比。

目前，汽车工业的发展正在面临着两个主要问题——能源的枯竭与环境的污染。

现代高科技的发展已将汽车发动机的节能、减排、低排放作为“节能-高效-环保”一体化课题进行综合研究和技术开发。

为了同时提高汽油机的燃油经济性和动力性,满足越来越严格的排放法规要求,世界各大公司竞相采用新技术生产汽车的发动机。

汽车发动机的配气相位对其动力性、经济性以及排气污染都有重要的影响。

为了保护环境以及为了人类可持续发展，实现低能源消耗和低排放污染已成为汽车发动机的发展方向，这就要求发动机在保证良好动力性的同时，又要降低燃油消耗量，需要某种可变配气相位机构能使气门正时、气门开启持续时间及气门升程等参数中的一个或多个随发动机的工况变化实时进行调节，即配气相位角也应该随之改变。

最佳的配气相因此，二十一世纪符合市场需求的应当是节能、环保、高性能的汽车。

从进气晚关角及进排气的动态效应几方面着手，不断改进发动机的配气相位以及进排气系统，使发动机的实际性能曲线逐步接近计算机仿真曲线。