VTEC可变气门正时和升程电子控制系统方案
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异曲同工之妙 3种可变气门升程技术介绍目前市面在售的车型中,包括我们熟悉的多款自主品牌车型在内,已经有很大部分的发动机装配了可变气门正时系统,尽管各个厂商和车型间的技术水平还有一定差距,但整体来看可变气门正时系统已经成为了比较大众化的技术而显得有些习以为常了。
但我们知道所谓的可变气门正时技术,其功能主要是改变发动机气门开启和闭合的时间,以达到更合理的控制相应发动机转速所需的空气量,作用主要还是为了降低油耗,提高经济性。
而发动机的实质动力表现却是和单位时间内进入到汽缸内的氧气量有关,可变气门正时系统无法有效改变这一点,因此它对动力的提升帮助不大。
既然可变气门正时系统无能为力,那现在就该轮到本文的主角可变气门升程系统登场了。
相比可变气门正时,气门升程系统目前还比较少见,尤其是连续可变气门升程技术更是只掌握在几个大厂商手中的绝密核心技术,因此我们能买到的装备可变气门升程系统的车型也不多。
下面就让我们来看看有哪些车型可供选择。
阅前说明:本文将主要介绍三大厂商的可变气门升程系统,但由于各自技术差异以及品牌层次不同,本文涉及的车型档次差别较大,因此我们只做技术性分析而各车型间并无对比之意,请各位网友注意。
本田可变气门升程技术:VTEC、i-VTEC应用车型:国内所有在售本田及讴歌车型『本田和讴歌的众多车型的发动机均装配了VTEC或i-VTEC系统』本田是最早将可变气门升程技术应用到车载发动机上的厂商,而且不同于其它厂商先使用可变气门正时,后追加可变气门升程技术的做法,本田的工程师在研发项目之初就将这两种技术同步进行。
结构简单、设计巧妙是本田可变气门升程机构的特点,具体工作方式我们下文会有介绍。
不过令人有些遗憾的是,虽然已经投产多年但本田的可变气门升程技术目前似乎没有太大进步,依然还停留在只有两段或三段可调的程度(根据车型不同,具体技术有差别),而像菲亚特、丰田、日产和宝马这些可变气门升程技术领域的后来者都已经研发出自己的连续可变气门升程技术。
vtec工作原理
VTEC是一种变量气门正时和升程技术,它能够在发动机运转过程中实现可变气门升程和气门正时的控制。
VTEC的工作原理可以简要地概括为以下几个步骤:
1. 普通运行阶段:在低负荷和低转速的情况下,发动机工作在正常模式下,使用较小的气门升程和正时。
2. 高转速模式切换:当发动机负荷增加并且转速达到预定阈值时,VTEC系统会触发切换机构。
这个机构可以通过控制油压来改变凸轮轴上的凸轮形状。
3. 高转速模式工作:在高转速模式下,VTEC系统会切换到一个更为激进的凸轮轴轮廓,从而实现更大的气门升程和更晚的气门关闭时间。
这样可以提高气缸充气效率和排气效率,提高发动机的输出功率和扭矩。
4. 低转速模式切换:当发动机负荷降低或转速降低至预定阈值以下时,VTEC系统会通过减少油压来切换回普通运行模式,恢复较小气门升程和正时。
综上所述,VTEC系统通过在不同工作阶段调整气门升程和正时,以实现更好的发动机性能。
这种技术可以在低负荷和低转速下提供平稳的动力输出,同时在高负荷和高转速下提供更为激进的动力输出。
VTEC系统是一种可变气门配气正时和气门升程电子控制系统。
以下是其工作原理:
当发动机由低速向高速转换时,电子计算机自动将机油压向进气凸轮轴驱动齿轮内的小涡轮,在压力的作用下,小涡轮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。
VTEC系统对于配气相位的改变仍然是阶段性的。
在中、低转速时,使用小角度凸轮,两气门的配气相位和升程不同,此时一个气门升程很小,几乎不参与进气过程,进气通道基本上相当于两气门发动机。
但由于进气的流动方向不通过气缸中心,故能产生较强的进气涡流,有利于提高混合气均匀度、增大燃烧速率、减少壁面激冷效应和余隙的影响,使燃烧更加充分,从而提高了经济性,并大幅降低了HC、CO的排放。
在高转速时,通过VTEC电磁阀控制液压油的走向,使得两进气摇臂连成一体并由开启时间最长、升程最大的进气凸轮来驱动气门,此时两进气门按照大凸轮的轮廓同步进行,大大增加了进气流通面积和开启持续时间,从而提高了发动机高速时的动力性。
以上信息仅供参考,建议咨询专业技术人员了解更详细的信息。
VTEC的发展现状
VTEC(Variable Valve Timing and Lift Electronic Control)是一种由本田公司开发的可变气门正时和升程电子控制技术。
VTEC技术通过改变气门的开启时间和升程来改善发动机的动力性能和燃油经济性。
VTEC技术的发展可以追溯到上世纪80年代,当时本田公司为了提高两个相互矛盾的特性:高转速性能和低转速经济性,开始研发这项技术。
最初的VTEC技术使用了一个可变气门正时阀,通过控制气门开启时间和升程来实现在不同转速下的最佳性能。
随着技术的不断发展,现代的VTEC技术已经进一步改进和完善。
目前,VTEC技术已经广泛应用于本田公司的各个车型中,并且在不同的发动机类型和排量上都有所应用。
例如,本田的旗舰车型雅阁采用的是双VTEC技术,以实现更高的功率输出和更好的燃油经济性。
除了本田公司外,其他汽车制造商也在积极研发和应用类似的可变气门正时技术。
丰田公司推出的VVT-i技术就是一种类似的技术,它能够根据发动机负荷和转速的变化来调整气门正时,以提高发动机的功率和燃油经济性。
随着汽车市场的竞争日益激烈,汽车制造商对于发动机性能和燃油经济性的要求也越来越高。
因此,可变气门正时和升程技术正成为汽车工程师们关注的重点。
未来,随着科技的不断进步,我们可以预见到VTEC技术将会进一步发展和完善。
总的来说,VTEC技术的发展走过了一个漫长的历程,从最初
的概念到现在的广泛应用,通过不断改进和创新,VTEC技术
已经成为了提高发动机性能和燃油经济性的重要手段。
在未来,我们可以期待看到更多新的技术和发展,以进一步提升汽车的动力性能和燃油经济性。
本田新型1.8升i-Vtec发动机本田新型1.8升i-Vtec发动机本田刚刚宣布即将发表新型1.8升i-Vtec发动机,此发动机的燃油经济性及动力较过去均有所提高,它将出现在今年秋天发布的新一代思域上。
发动机使用了智能VTEC技术,在起动和加速时改变气门正时以获得大马力大扭矩输出;在巡航或低负载时则延迟进气门正时以降低油耗。
通过气门正时技术,起步时此发动机性能能够与2.0升发动机媲美而油耗只相当于以往1.6升本田发动机的水平;巡航时油耗甚至只相当于1.5升发动机的水平,这就使得此发动机成为世界最优秀的1.8升发动机设计。
传统发动机在低负载条件下,半开的节流阀限制着油气混合物的进入量,此时吸气阻力产生的泵气损失造成了效率的降低。
在i-Vtec发动机里则通过延迟气门正时来控制进入量,此时节流阀依然可以全开,泵气损失因此减少16%。
加上各项降低摩擦力的措施,最终发动机效率大大提高。
线传动(DBW)系统在气门正时对调时为节流阀提供高精确度的控制。
保证在扭矩波动时提供仍然让司机感受到平滑的发动机输出。
其他的创新包括长度可变的吸气歧管,提供优化的惯性效应以进一步提高进气效率;活塞油喷注系统则有效地冷却活塞以避免气缸爆震。
新发动机提供103千瓦的最大功率和174牛米的最大扭矩,同时排放也较低。
通过紧跟在排气歧管后面的双层催化净化系统以及高精确度的油气混合比都对低排放做出了贡献。
此外,较低的支架保证了更高的发动机框架刚度,铝制高强度曲轴、连杆、窄尺寸静音凸轮轴链、和其他创新共同时发动机变得更轻更紧凑。
思域一直以来都会搭载最新的技术。
1974年,思域上首次出现了CVCC发动机——激进的革新使得不需要催化剂也能大大减少排放。
1989年首次出现在思域上的VTEC发动机同时实现了低排放和高输出。
这次新的发动机发布中,本田依然坚持在低价位提供先进技术,与业界的由高档车到低档车普及新技术的习惯恰恰相反。
发动机参数:水冷直列四缸排量1798cc缸径及行程81x87.3mm最大功率103kw/6300rpm最大扭矩174Nm/4300rpmi-VTEC发动机+VSA系统+NAVI 雅阁技术详解(1)2006-05-09 13:44:23 【大中小】1、i-VTEC发动机雅阁搭载的是本田公司全面面向二十一世纪而开发的i系列中的i-VTEC发动机,其目的是为了更好的提高发动机燃油效率、降低排放,同时又保证有足够的动力输出以满足驾驶乐趣的需要。
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。
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。
随着发动机转速的增加,其“吐呐”的混合气量相应增长,进排气门的开合需要更精密和更宽阔,否则的话,进气阻力将使发动机得不到足够的燃料。
如果只考虑高转速问题,本田不必发展VTEC技术,因为经常在高转速运行的赛车发动机并不需要类似VTEC的装置。
但普通汽车就不同了,他们在街道上行驶时发动机经常处于中、低转速,此时气门如果还是大开度的话,将造成发动机工作粗暴和燃油消耗高等问题。
对此,本田的解决方案就是VTEC,它使发动机气门在高速时开度大,低速时适当降低,兼顾了低速平顺性和高速动力性。
本田VTEC技术的应用也引起了某些争论,主要集中在以下三种人之间:其一,认为VTEC 只是一种骗局,其二,熟知VTEC的优缺点,其三,坚信VTEC是一个好东西。
从争论的容看,对VTEC还存在一定程度上的误解,主要方面有:双顶置凸轮轴VTEC发动机比同功率的非VTEC发动机扭矩低,而扭矩是考察汽车加速性的重要指标,所以VTEC发动机的功率值“虚高”。
发动机的扭矩与每次循环所烧的可燃混合气量直接相关,这意味着排量的增长通常会导致扭矩的增加。
对于增压发动机来说,由于进气压力升高,实际排量要高于标称排量。
不同于增大排量和采用增压的做法,本田VTEC系统利用优化发动机高转速时的进排气系统来达到提升功率的目的,因此,相对于上述提高功率的其他两种方法,VTEC发动机的排量最小,因此扭矩输出自然会比同功率的非VTEC发动机小。
但这并不意味着VTEC发动机的功率“有水分”,事实上,本田用真实可靠的功率/重量比来评估车辆的加速性能。
一般的误解是因为人们对功率,扭矩和加速性的辨证关系缺乏基本的了解,只看扭矩来确定车辆的加速性是没有什么意义的。
因为扭矩在变成推力之前要通过变速器和主减速器放大,但最大功率是一成不变的,也就是说在同样的车上,功率更大的发动机将能提供更大的推力。
当然,扭矩曲线的形状还是很有意义的,起步加速时,理想的情况是车轮有片刻的打滑,然后再紧紧地抓住地面,而扭矩曲线的峰值出现较早并保持平稳能满足上述要求,这也是大排量的美式汽车在这方面有突出表现的原因。
反之,VTEC发动机有非常平滑的扭矩上升曲线,起步时轮胎鸣叫不太容易实现,同时这样的扭矩线要求加速换挡过程中良好地控制油离配合,才能保证驱动力的最佳释放,因此,相对于大排量发动机,VTEC发动机的冲刺能力相对弱一些。
VTEC只在高速时发挥作用,因此低速时有没有VTEC都一样,换句话说,如果你经常在低速情况下行驶,VTEC也许就是资源和金钱的浪费。
HONDA VTEC和i-VTEC系统HONDA车系列中最为人津津乐道的应该是那套名为“VTEC”系统及后来的i-VTEC系统。
VTEC系统的全名是“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control”,中文翻译过来就是“可变气门相位及升程控制系统”,VTEC机构最早出现在1989年,发明者叫松泽健一,车型是“型格”INTEGRA(DA6) XSi和RSi:车型: INTEGRA RSi(DA6)引擎代号: B16A引擎形式: L-4,DOHC口径×冲程: 81.0mm×77.4mm排气量: 1595 c.c最大马力: 160 ps/ 7600 rpm压缩比: 10.0:1最大扭力: 15.5 kg-m/ 7000 rpm波箱: 5 MT驱动形式,尾牙: FF,4.400其实个人觉得VTEC系统的工作原黎有点象一级方程式所运用的气动摇臂气门控制机构。
讲得简单些,VTEC系统其实就是ECU通过曲轴位置传感器同凸轮轴位置传感器释知引擎转速,到达俗称既“开TEC”转数后向引擎顶部、分火线圈后的油泵电磁阀发出信号,电磁阀向凸轮轴(摇臂机构)注入一定压力的机油,机油推动位于气门摇臂的柱塞完成LOW-CAM转HI-CAM既动作。
低转时,矮凸轮顶开一个气门。
随着B16A的知名度和实际应用效果(民用引擎的升功率首次达到100匹/升),VTEC机构开始装备低端引擎,例如只使用SOHC VTEC的D系列(常见的CIVIC)、F系列、J系列(常见的ACCORD)等等。
不过因为其具备的高转速、高输出的特性,自B16A上的DOHC VTEC诞生以来就一直是各类型房车赛的常客,而且还发展出不同排气量的系列高性能引擎,也就有了车迷们用凸轮轴盖颜色区分性能的标竿,例如黑顶的B18C引擎,170匹马力(INTEGRA DC2);而红顶的B18C-R就有200匹的输出(INTEGRATYPR-R DC2);搭载于PRELUDE(BB6)上的蓝顶盖H22A,可以于7200转是提供220匹的马力;至于最后一款也是性能最高的一款DOHC VTEC红顶引擎F20C,可以为其搭载车辆S2000(AP1)提供高达250匹的马力,一台排气量只有1997c.c的引擎,升功率达到了125匹/升的历史记录,对于自己号称高性能的欧洲系列引擎而言,不能不说是一个巨大的打击!不过VTEC系统亦有不足,系统只能够对气门升程作出两段或者三段既调整,但并吾能够好似TOYOTA既VVT-i、BMW既VANOS、等对例如点火正时进行调整高转时,高凸轮接管,气门升程发生变化。
VTEC发明12年后的2001年,HONDA再次向世界车坛推出了新一代的VTEC技术,名为i-VTEC,首先搭载她的竟然是一台城市SUV车型:CR-V。
各汽车媒体对于她的到来似乎提不起什么兴趣,普遍认为这只是一台普通的技术升级版VTEC系统,好象知名的汽车媒体“TOP GEAR”也只是轻描淡写地评价道此乃VTEC+VTC的混合体,原因就是她的动力没有1989年发表的B16A来的震撼,1998c.c只有158匹而已。
其实i-VTEC系统就是在原来的VTEC基础上加入了VTC控制系统:VariableTiming Control,也就是类似HONDA新一代的技术指标,K系列引擎。
于TOYOTA的VVT-i系统。
但是,到了当年年末推出的INTEGRA TYPE-R(DC5)、CIVICTYPE-R(EP3)、ACURA RSX TYPE-S等几部性能车推出时,才让全世界知道原来K20A2可以是如此的疯癫,顶级既DC5竟然有110匹既升功率。
其实i-VTEC中的“i”是intelligent:“智能”的意思,说白了就是在那台名为F20C的引擎上加了VTC系统,一套使用油压控制的花键控制机构,最大可以将点火提前角提早50度,有的引擎型号甚至加入了可变进气道系统,以改善低转扭力反应,例如国已经有售的美版RSX TYPE-S(DC5)上搭载的K20A2。
不过,不得不提出一点个人的建议,现在好多使用例如ACCORD、CIVIC等HONDA VTEC 引擎车辆的车主,在选用机油的问题上,都会听信一些汽车保养店的意见,选择一些标号较高的润滑油产品,例如10W-50等,其实刚好相反地,VTEC或者I-VTEC引擎最好还是使用稀一点的机油为好,例如5W-30或是原装的VTEC专用油,因为VTEC引擎油道细密,稀一点的机油流动性更好,更有利于到达“开TEC”转数时的反应和高转下的引擎冷却,条件许可的,可以因应不同的排气量加装合适的机油冷却器(OILCOOLER),以保持机油的性能。
什么是i-VTEC “i”即intelligent,指发动机智能化。
i-VTEC是在Honda独创的VTEC的基础上,配合可以连续控制进气门正时相位的VTC(Variable Timing Contro)功能,成为高智能的可变气门正时和升程的构造。
例如,在需要流畅加速的高速公路或是重复停止、起步的街道,又或需要强劲马力的坡道,人们总是希望车辆在行驶中具备高性能的同时油耗越低越好。
对于发动机,则要求其性能能够应对各种行驶状况。
但是在开发过程中常会出现下列情况:若要满足各个方面,则什么都不能达到最优;若以其中一个方面为重点的话,其它方面又容易出现不足。
另外,低尾气排放也是一个急需解决的问题。
控制所有这些性能的关键就在于气门控制系统,即将混合气体吸入燃烧室,燃烧后再将尾气排放出去。
理想状态下气门开的时间长度、升程量、乃至进气侧、排气侧的开闭时机等在高速和低速状态都不一样。
于是,Honda及时着手对气门可变控制系统的研究工作,独自开发出了VTEC技术,并作为高性能发动机技术的核心,Honda逐步将其广泛应用于多种车型。
为了进一步进化VTEC技术,新开发出了组合VTC (连续可变气门正时控制系统)的新一代智能化发动机DOHC i-VTEC,实现了“高马力”、“低油耗”、“低排放”,在各方面均达到了极高的水平。