ＶＶＴ技術(shù)分析

博格華納杯“中國(guó)心”2007年度十佳發(fā)動(dòng)機(jī)評(píng)選活動(dòng)正在如火如荼地展開(kāi)，自主品牌發(fā)動(dòng)機(jī)此次可N是集體發(fā)力，共計(jì)有9家廠商，10款汽油機(jī)和7款柴油機(jī)入圍了這次的評(píng)選。在入圍的自主品牌汽油機(jī)行列中，有不少機(jī)型都宣布自己采用了VVT技術(shù)。那么，究竟什么是VVT技術(shù)，它究竟能給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)怎樣的變化?這一次，我們就為讀者稍解疑惑。VT(Variable Valve Timing)是近年來(lái)被逐漸應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)上的新技術(shù)中的一種，發(fā)動(dòng)機(jī)采用VVT技術(shù)可以提高進(jìn)氣充量，使充量系數(shù)增加，使燃燒更加充分，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和功率可以得到進(jìn)一步的提高。

為了能更好地說(shuō)清楚VVT的原理，首先有必要簡(jiǎn)單解釋一下發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的工作過(guò)程。大家知道，氣門(mén)是由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)凸輪軸帶動(dòng)的，氣門(mén)的配氣正時(shí)取決于凸輪軸的轉(zhuǎn)角。在普通發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間是固定不變的，這種固定不變的正時(shí)很難兼顧到發(fā)動(dòng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速的工作需求，VVT技術(shù)就是解決這一矛盾的技術(shù)。

要了解VVT機(jī)構(gòu)是怎么工作的，我們還要簡(jiǎn)單回顧一下“氣門(mén)疊加角”這個(gè)概念——在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候，如果想要達(dá)到理論燃燒狀態(tài)，就需要讓更多的新鮮空氣進(jìn)入燃燒室，讓廢氣盡可能地排出燃燒室，最好的解決方法就是讓進(jìn)氣門(mén)提前打開(kāi)，讓排氣門(mén)推遲關(guān)閉。這樣，在進(jìn)氣行程和排氣行程之間，就會(huì)發(fā)生進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)同時(shí)打開(kāi)的情況，這種進(jìn)排氣門(mén)之間的重疊角度被稱為氣門(mén)疊加角(氣門(mén)正時(shí))。

目前為止，沒(méi)有任何一種固定的氣門(mén)疊加角(氣門(mén)正時(shí))設(shè)計(jì)能讓發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速時(shí)都達(dá)到完美輸出表現(xiàn)，如果沒(méi)有VVT技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能根據(jù)其匹配車型的需求，選擇最優(yōu)化的固定氣門(mén)疊加角。例如，賽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都采用較大的氣門(mén)疊加角，以有利于高轉(zhuǎn)速時(shí)候的動(dòng)力輸出。而普通的民用車則采用適中的氣門(mén)疊加角，同時(shí)兼顧高速和低速的動(dòng)力輸出，但在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)都會(huì)損失很多動(dòng)力。VVT技術(shù)，就是通過(guò)技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)氣門(mén)疊加角(氣門(mén)正時(shí))的可變來(lái)解決這一矛盾，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在高低轉(zhuǎn)速時(shí)都達(dá)到完美輸出表現(xiàn)的技術(shù)。

采用了VVT技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩輸出將會(huì)更加線性，同時(shí)兼顧高低轉(zhuǎn)速的動(dòng)力輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠設(shè)計(jì)得更高，因而獲得更多的功率輸出。例如，尼桑2．0L的NEO VVL發(fā)動(dòng)機(jī)比沒(méi)有配備VVT的相同結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以提供超過(guò)25％的動(dòng)力輸出。

同時(shí)，采用了VVT技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)能增加扭矩輸出，大大增強(qiáng)駕駛的操縱靈活性。例如，菲亞特Barchetta的1.8LVVT發(fā)動(dòng)機(jī)，能在2000rpm～6000rpm之間輸出90％的扭矩。

需要說(shuō)明的是，發(fā)動(dòng)機(jī)采用VVT技術(shù)獲得上述好處的同時(shí)，沒(méi)有任何負(fù)面影響，換句話說(shuō)，就是沒(méi)有對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作強(qiáng)度提出更高的要求。

好了，現(xiàn)在不用我說(shuō)，大家也知道為什么廠商如此重視VVT技術(shù)了吧!各個(gè)廠家的VVT技術(shù)的實(shí)現(xiàn)手段和技術(shù)名稱雖然千差萬(wàn)別，可共同之處就是都要對(duì)氣門(mén)正時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)能有不同的氣門(mén)疊加角，從而改善前面說(shuō)的那些問(wèn)題。改變氣門(mén)正時(shí)可以有很多不同的方法，但最主要的無(wú)外乎兩大類，一類是改變凸輪軸的相位，再一類就是直接改變凸輪的表面形狀。誰(shuí)都知道，隨時(shí)改變凸輪的表面形狀基本上屬于不可能完成的任務(wù)，所以第一類VVT技術(shù)比較容易實(shí)現(xiàn)些。

目前，VVT系列技術(shù)大體上包括可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)和可變氣門(mén)行程技術(shù)兩大類，其中可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)是最常見(jiàn)的。有些發(fā)動(dòng)機(jī)只匹配可變氣門(mén)正時(shí)．如豐田的VVT-i發(fā)動(dòng)機(jī)；有些發(fā)動(dòng)機(jī)只匹配了可變氣門(mén)行程，如本田的VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)。有些發(fā)動(dòng)機(jī)既匹配了可變氣門(mén)正時(shí)又匹配了可變氣門(mén)行程，如豐田的VVTL-i、本田的i-VTEC等。還有些發(fā)動(dòng)機(jī)則進(jìn)一步對(duì)進(jìn)排氣系統(tǒng)都進(jìn)行了改進(jìn)，比如寶馬的Double Vanos。

可變氣門(mén)正時(shí)設(shè)計(jì)，是通過(guò)液壓和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)節(jié)氣門(mén)正時(shí)。這項(xiàng)技術(shù)不能改變氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間，只能控制氣門(mén)提前打開(kāi)或推遲關(guān)閉的時(shí)刻。這種技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，只需要一套液壓裝置，就能調(diào)整凸輪軸相位，而不像其他系統(tǒng)那樣，在每個(gè)氣缸都需要布置一個(gè)液壓機(jī)構(gòu)。所以，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在才會(huì)成為大多數(shù)主流發(fā)動(dòng)機(jī)使用的技術(shù)。

關(guān)于可變氣門(mén)行程，我們知道，發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)行程是受凸輪軸轉(zhuǎn)角長(zhǎng)度控制的，在普通的發(fā)動(dòng)機(jī)上，凸輪軸的轉(zhuǎn)角長(zhǎng)度固定，氣門(mén)行程也是固定不變的，類似于不可變氣門(mén)正時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)采用的氣門(mén)行程設(shè)計(jì)也是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求設(shè)定，賽車發(fā)動(dòng)機(jī)采用長(zhǎng)行程設(shè)計(jì)，以獲得高轉(zhuǎn)速是強(qiáng)大的功率輸出，但在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候會(huì)工作不穩(wěn)定：普通民用車則采用兼顧高低轉(zhuǎn)速的氣門(mén)行程設(shè)計(jì)，但會(huì)在高低轉(zhuǎn)速區(qū)域損失動(dòng)力。而采用可變行程技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，氣門(mén)行程能隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變而改變。在高轉(zhuǎn)速時(shí)，采用長(zhǎng)行程來(lái)提高進(jìn)氣效率，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的呼吸更順暢，在低速時(shí)，采用短行程，能產(chǎn)生更大的進(jìn)氣負(fù)壓及更多的渦流，讓空氣和燃油充分混合，因而提高低轉(zhuǎn)速時(shí)的扭力輸出。

可變氣門(mén)正時(shí)的簡(jiǎn)單分類

不連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)和連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)

簡(jiǎn)單的可變配氣相位VVT系統(tǒng)(不連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí))只有兩段或三段固定的相位角可供選擇，通常是0度或30度中的一個(gè)。更高性能的可變配氣相位VVT系統(tǒng)(連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí))能夠連續(xù)可變相位角，也就是很多發(fā)動(dòng)機(jī)所宣傳的CVVT技術(shù)。它可以根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同，在0度～30度之間線性調(diào)教配氣相位。顯而易見(jiàn)，連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)更適合匹配各種轉(zhuǎn)速，能有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出性能，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出平順性。

進(jìn)氣可變氣門(mén)正時(shí)和進(jìn)排氣可變氣門(mén)正時(shí)(雙VVT系統(tǒng))

為了節(jié)省成本或者是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜程度，大多數(shù)廠商宣稱的VVT技術(shù)都只是進(jìn)氣可變氣門(mén)正時(shí)，它只能對(duì)于進(jìn)氣凸輪軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。

有一些設(shè)計(jì)，像寶馬的雙可變配氣相位系統(tǒng)(Double Vanos)則是屬于雙VVT系統(tǒng)，它能同時(shí)改變進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸的相位角，進(jìn)氣門(mén)可變相位能在0～40度之間調(diào)節(jié)，排氣門(mén)可變相位能在0～25度之間調(diào)節(jié)。從而獲得與轉(zhuǎn)速更匹配的氣門(mén)疊加角，因此其擁有效率更高的配氣效率。

我們之前有過(guò)介紹的通用D-VVT技術(shù)，也屬于這種系統(tǒng)。在進(jìn)氣和排氣側(cè)都使用VVT技術(shù)，要比進(jìn)氣單側(cè)使用這項(xiàng)技術(shù)起到更好地調(diào)節(jié)效果，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能更加出眾。

“中國(guó)心”2006年度十佳發(fā)動(dòng)機(jī)VVT技術(shù)分析

東風(fēng)悅達(dá)·起亞G4ED 1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣連續(xù)可變

東風(fēng)本田R18A1 1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣連續(xù)可變

一汽·大眾BPL 1.8T發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣兩段可變

奇瑞汽車ACTECO 2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)——無(wú)

一汽·大眾奧迪AXX 2.OT發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣連續(xù)可變

一汽轎車L3X 2.3L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣連續(xù)可變

上海通用ECOTEC D-WT 2.4L全鋁四缸發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)排氣連續(xù)可變

一汽豐田3GR－FE 3.0L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)排氣連續(xù)可變

華晨寶馬N52830BF 3.0L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)排氣連續(xù)可變

東風(fēng)日產(chǎn)VQ35DE 3．5L發(fā)動(dòng)機(jī)——進(jìn)氣連續(xù)可變