汽車發(fā)動機的可變氣門技術(shù)研究

張靖雯

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

汽車發(fā)動機的可變氣門技術(shù)研究

張靖雯

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710300）

汽車發(fā)動機的可變氣門技術(shù)是改善發(fā)動機燃油系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，對于發(fā)動機整體性能和質(zhì)量提升具有重要意義。文章研究了發(fā)動機氣門正時技術(shù)和氣門升程技術(shù)，并舉例說明可變氣門時實際應(yīng)用。正時技術(shù)主要控制氣門的開閉時間，而升程技術(shù)控制氣門開度，需要結(jié)合兩項技術(shù)實現(xiàn)可變氣門的綜合控制。

汽車發(fā)動機；可變氣門；正時技術(shù)；升程技術(shù)

發(fā)動機氣門是保證發(fā)動機燃油系統(tǒng)正常運行與管理的重要部件。汽車發(fā)動機只有一個氣門時，燃油的供給問題難以控制，且解決控制問題的方法繁瑣，而對于可變氣門，燃油的控制問題將很好處理，采用這種具有可變性能的綜合處理方式，燃油供給問題將迎刃而解。在發(fā)動的即運轉(zhuǎn)過程中，如果氣門的數(shù)量增加，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不斷提升，氣門的正時和升程也將隨之改變，導(dǎo)致了在發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低或者過高的時候，汽車處于輸出功率狀態(tài)，燃油的消耗也成為主要問題。發(fā)動機采用可變氣門技術(shù)，將對發(fā)動機燃油系統(tǒng)帶來極大改善，具有優(yōu)化系統(tǒng)工作性能與質(zhì)量的作用。目前存在許多發(fā)動機可變氣門技術(shù)，具體的作用機理不同，且有時需要聯(lián)合使用，文章對主要的氣門正時技術(shù)和氣門升程技術(shù)進行研究，分析技術(shù)特點并舉例說明技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 發(fā)動機氣門正時技術(shù)

汽車發(fā)動機的正時定義為發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，氣門處于打開狀態(tài)的時間。當(dāng)活塞運動到一定的狀態(tài)時，氣門開啟或者關(guān)閉，執(zhí)行進氣或者排氣。活塞在進行上下運動時，氣門進行間歇的打開與關(guān)閉，但是存在一個狀態(tài)，活塞運動到某個點的時候，排氣門和進氣門同時處于打開狀態(tài)，產(chǎn)生所謂的氣門疊加狀態(tài)，這種狀態(tài)會影響發(fā)動機曲軸的偏轉(zhuǎn)，使其產(chǎn)生曲軸偏轉(zhuǎn)角即氣門疊加角。圖1顯示了發(fā)動機氣門的配氣過程圖。疊加角是發(fā)動機的一項指標(biāo)，在不同的轉(zhuǎn)速下，氣門疊加角的大小不同，轉(zhuǎn)速越高夾角應(yīng)越大。這項指標(biāo)通過傳動的無正時技術(shù)的發(fā)動機是無法實現(xiàn)的。氣門正時技術(shù)可以促進燃油效率，汽車在啟動或者緩慢行駛時，發(fā)動機的氣門開啟時間比較長，氣門開度小，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時，開啟的時間短，開閉的速度加快，較短時間內(nèi)，氧氣的含量會降低，不足以燃燒，導(dǎo)致發(fā)動機的燃燒系統(tǒng)不能正常運行。在發(fā)動機運行過程中，采用正時技術(shù)可以很好的控制低轉(zhuǎn)速情況下的燃油問題，應(yīng)該改造汽車的凸輪結(jié)構(gòu)，搜集傳感器檢測信息，控制氣門開閉的時間，對于氣門運行進行科學(xué)的調(diào)整。

圖1 發(fā)動機氣門配氣過程圖

2 發(fā)動機氣門升程技術(shù)

發(fā)動機氣門升程技術(shù)主要通過控制氣門的開度大小來實現(xiàn)發(fā)動機性能提高的一項技術(shù)。汽車發(fā)動機處于運行狀態(tài)時，如果氣門的形成相對較遠(yuǎn)，那么進氣門的橫截面面積將會大大增加，從而降低了進氣門的進氣阻力，所以氣門進氣過程將會非常通暢。反之，如果氣門行程較短，進氣的過程阻力將增加。在汽車緩慢行駛時，進氣時無法滿足進氣的負(fù)載壓力要求，從而產(chǎn)生牽引力低、運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)等問題。這時候需要增加汽車的氣門開度，保證在低速運轉(zhuǎn)時，氧氣能夠很容易的進入到活塞缸當(dāng)中，從而促進燃油的充分燃燒。發(fā)動機的升程技術(shù)可以控制氣門的開度，通過與氣門正時技術(shù)聯(lián)合使用，可以實現(xiàn)對發(fā)動機氣門開啟時間和開啟大小進行控制，促進燃油的燃燒效率，實現(xiàn)真正的可變氣門。

3 智能可變氣門系統(tǒng)實例

智能可變氣門已經(jīng)有了成功的應(yīng)用，主要以豐田汽車的VVT-i型發(fā)動機和VTEC系統(tǒng)為例。VVT-i系統(tǒng)可以連續(xù)的進行正時調(diào)節(jié)，對發(fā)動機氣門的開啟與關(guān)閉靈活控制，促進氧氣的進入與廢棄的排出，提高燃油的燃燒效率。但是這種系統(tǒng)不能夠?qū)忾T的開度進行控制，限制了應(yīng)用。VTEC系統(tǒng)可以同時控制氣門的開度和氣門開閉時間。該系統(tǒng)的主要工作原理是在發(fā)動機的各個部件地方安裝傳感器，實時的進行進出氣壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度等因素的檢測，反饋到控制系統(tǒng)，通過監(jiān)測到信號進行氣門開度與正時的控制。另外，汽車發(fā)動機需要配合凸輪，一般的汽缸只有一個凸輪，而在這種系統(tǒng)的發(fā)動機氣缸中，具有兩個驅(qū)動凸輪，可以進行高速、低速的切換與組合，從事彌補氣門控制出現(xiàn)的問題。凸輪系統(tǒng)同時配合了多個搖臂，是目前世界上第一個集成了發(fā)動機氣門正時與開度控制的系統(tǒng)，這不僅促進了氣門平穩(wěn)運行，同時提高了汽車燃油效率和利用率。對于凸輪的控制則是根據(jù)汽車發(fā)動機的狀態(tài)，通過調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角，優(yōu)化發(fā)動機配氣的時間，保持燃油的配氣達(dá)到最佳的狀態(tài)，提高發(fā)動機的扭矩和汽車的綜合性能。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步，逐漸應(yīng)用于實際工程生產(chǎn)當(dāng)中，汽車的可變氣門技術(shù)也逐漸成為發(fā)動機氣門控制的主要技術(shù)。在文章研究中，發(fā)動機氣門的正時技術(shù)是控制氣門開閉的時間，使氣門工作具有隨機可變性。而氣門升程技術(shù)是通過控制氣門的開度實現(xiàn)氣門可變控制。這兩項技術(shù)對于氣門的進氣量具有決定作用，而可變氣門還需要融合更多的控制技術(shù)，實現(xiàn)汽車性能的提高。

［1］左正川，劉亮，趙光.汽車發(fā)動機的可變氣門技術(shù)探討［J］.工程技術(shù)：全文版，2016，（2）：103-103.

［2］趙宴賓，張偉.汽車發(fā)動機的可變氣門技術(shù)探討［J］.工程技術(shù)：文摘版，2016，（4）：37-37.

Research on Variable Valve Technology of Automobile Engine

ZHANG Jing-wen
（Shaanxi National Defense Industry Vocational and Technical College，Xi'an，Shaanxi 710300，China）

The variable valve technology of automobile engine is one of the important technologies to improve the engine fuel system，which is very important for the overall performance and quality improvement of the engine.The paper studies the engine valve timing technology and valve lift technology，and illustrates the practical application of variable valve.Timing technology mainly controls the valve opening and closing time，and lift technology mainly controls the valve opening.It needs to combine the two technologies to achieve a comprehensive control of the variable valve.

automobile engine；variable valve；timing technology；lift technology

U472

A

2095-980X（2017）02-0029-02

2017-02-07

張靖雯（1990-），女，陜西西安人，碩士，助教，主要研究方向：汽車檢測維修。