可变气门升程技术的研究

叶鹏

摘 要：可变气门升程技术的使用，可以保证在各种工况的过程中合理的选择适合发动机的气门升降模式，能够在一定程度上对发动机的动力性能有所提高，同时也能够使汽车的燃油效率更高，除此之外，还有一定的环保作用。本文重点针对可变气门升降技术进行研究，分析具体的选择类型，已经在具体使用过程中的情况，对相关的工作原理进行研究，提高可变气门升降技术的质量。

关键词：可变气门升程;技术现状;性能特点

1 引言

在汽车中使用可变气门升降这一技术，让不同工作情况下的发动机有更多的气门升降模式可以选择，这可以使得汽车的发动机具有更高动力性，当前的可变气门升降机构里面，有很多可以改变气门运行情况的影响因素，必须合理的控制各种因素，进而实现发动机的使用经济性。因此，对可变气门的升降技术研究具有很大的现实意义。

2 可变气门升程的技术类型

可变气门升程技术VVL（Variable Valve Lift），在进行分类的时候，主要是根据对气门正时以及开启持续期来进行，具体可以分为两种类型：

（1）可变气门升程与正时VLT（Variable Liftand Timing），气门升降发生变化的时候，气门正时以及开启持续期也会相应的发生变化，如图1。

（2）单独可变气门升程。也就气门的定时以及开启持续期没有发声变化的基础上，气门的最大升降发生了变化，如图2。

在气门升程发生单独变化的时候，因为不同的转速下，进、排气流通具有不一样的情况，所以，当前基本上没有投入产品的实际使用中。就当前来看，汽车发动机上通常普遍使用的是VLT可变升程与定时。

3 如何实现可变气门升程技术

3.1 基于凸轮轴的气门升程技术

基于凸轮轴的气门升程技术，在具体设计的时候，是按照以往的发动机的配气机构发现而来，实现凸轮型线可变或凸轮从动件可变，然后在此基础上控制气门的升降，见图3。

3.1.1 凸轮型线可变

例如：奥迪AVS可变气门升程系统

奥迪AVS可变气门升程系统在进行气门升降改变的时候，使用的方法也是同一根凸轮轴上合理匹配两个角度不一样的凸轮，这种匹配方式在凸轮转换的过程中，使用的方式比较特别。AVS系统在设计凸轮的时候，针对不同的进气门设计的角度有差异，而且，凸轮轴上面，还将螺旋沟槽套筒安装上去。对螺旋沟槽套筒进行控制的时候，是通过电磁驱动器来实现，主要是为了灵活的切换两种类型的凸轮，然后实现对进气门升降的改变，如图4所示。

如果发动机正在进行高速运转处于一种高负载的状态下，位置在右边的电磁驱动器就会对活塞销有推动作用，将其推入螺旋沟槽里面，然后在凸轮轴的旋转作用下会对套筒产生向右的推动力，一直到套筒处于一个比较固定的位置为止，这时候活塞销就会重新缩回，同时具有较大升降的凸轮就可以将气门推动，确保燃烧室的进气流量以及进气流速处于一个最佳状态，输出的动力也就更强;如果发动机正在进行低速运转处于一种低负载的状态下，发动机处于低速运转并且负载比较低的时候，位置在左边电磁驱动器就会位置在右边的电磁驱动器就会对活塞销有推动作用，将其推入螺旋沟槽里面，然后在凸轮轴的旋转作用下会对套筒产生向右的推动力，一直到套筒处于一个比较固定的位置为止，这时候活塞销就会重新缩回，同时，具有较小升降的凸轮就能够对气门产生推动力，可以有效的节约汽油。

3.1.2 凸轮从动件可变

下图为宝马Valvetronic连续可变气门升程系统这一结构的展示以及在进行工作的时候使用的原理，如图5。

这种机构的进气凸轮轴以及摇臂中间有一个推杆，而且，另一个比较特别的地方在于凸轮轴以及传统摇臂的中间还存在偏心轴。如果汽车的发动机有改变气门升降的具体需求，这个时候ECU可以按照油门所发出的信号来对步进电机进行有效的控制，步进电机会对涡轮螺杆机构产生一定的驱动力，确保偏心轴在0～170℃A的空间之内实现具有连贯性的调节。偏心轴会将推杆上端推动去让凸轮与推杆的位置发生变化，这时候推杆下面摆动的幅度就会和之前不同，这一系列的变化会导致进气门的升降发展发生变化，保证其能够在0.18～9.80mm之间发生连续性变化。这一机构能够调节300ms以内的气门升降，使其从怠速转变到全负荷，可以有效的达到对发动机无节气负荷的合理控制，最大程度的降低因为气门产生的泵气损失，除此之外，还可以有效的提升燃油的经济性，减少空气中的有害物质，最终使得怠速具有更好的稳定性，同时也可以有效的降低转速。

3.2 无凸轮轴可变气门升程技术

无凸轮轴可变气门升程技术将以往的凸轮轴和凸轮轴从动件这些部件取消了，取而代之的是通过电磁、电液以及电气等这样的方法来使得气门被直接驱动。在系统中合理的设置了电子控制单元，用来进行发动机工作情况的检查，对传感器发出来的信号进行接收和处理，并且按照MAP图来进行正确的控制信号的发送，进而实现对排进气门进行有效的开闭时刻以及升降控制。因为系统不需要受到凸轮型线的相关限制，因此可以实现具有灵活性并且单独控制气门的具体参数。

例如：菲亚特MultiAir电控液压进气系统，如图6。

菲亚特 MultiAir 电控液压进气系统，可以最大程度的实现气门升程以及正时连续性的可变这个目标。在这一系统中，针对每一个汽缸进气门位置都会设置相应的液压机构，液压机构具体由 ECU 来控制，通过这种方式来对进气门进行驱动，进而进气门正时和升程就会实现无级可调。

4 结语

总的来看，虽然在汽车的可变气门升程机构中，存在不同形式的参数，以及能够通过各种渠道来对气门运行的参数有一定的改变，然而，改变的最终目标相同，都是为了保证发动机可以在各种工作情况下实现气门升降的最佳状态，进而使得发动机的经济性不断改善，提升其动力性。

参考文献：

[1]徐濤，詹樟松，吴学松，钟睿.可变气门升程技术现状及发展趋势[J].内燃机，2013（6）：1-5.

[2] 张超.宝马第三代连续可变气门升程技术浅析[J].价值工程，2015.34（3）：60-61.