气门可变正时技术对发动机性能的影响

姚博炜　翟克娇　韦锦易

摘 要：深入研究气门可变正时技术对发动机性能的影响，并采取有效的优化措施消除影响，既可提升发动机运行的可靠性、稳定性，也能延长发动机的使用寿命。文章就此展开了讨论，先是分析了气门可变正时技术的原理，然后结合实际分析了发动机在运行过程中经常会出现问题，最后就气门可变正时技术对发动机系统使用性能的影响进行了详细阐述。

关键词：气门可变正时;发动机性能;影响

近年来，随着我国经济的发展，机械设备生产数量直線上升。为了给人们提供更好的使用体验，技术人员应当加大发动机性能的研发力度。而气门可变正时就是一种非常有效的优化技术，可以大幅度提升发动机的使用性能。但是技术人员在应用气门可变正时技术还需充分了解它对发动机性能的影响，以便能高效运用该技术。

1 气门可变正时技术原理

传统发动机的气门正系统是气门开启、关闭无法变化的机械系统。这种机械系统很难满足发动机多工况的运行需求，为发动机提供强劲的动力。而气门可变正则是一种可以实现气门开启、关闭时间变化的电控系统。具体来说是活塞从上止点移动到下止点的过程中，进气门会提前开启延迟关闭。而发送机完成做功后，活塞再次从下止点移动到上止点的过程中，排气门则会提前开启或延迟关闭。这样就可以为发动机的运转匹配合理的气门开启、关闭时间，从而提高发动机功率。

如今，发动机气门可变驱动机构包括凸轴轮和凸轮可变系统、气门挺杆可变系统两种。其中凸轴轮和凸轮可变系统的工作原理通过凸轴轮、凸轮的变化实现气门升程。具体来说是改变凸轮轴对应的曲轴转角、改变增设的与凸轮相配的摇臂驱动气门升程。

2 发动机使用过程中出现的问题

2.1 使用寿命问题

就现阶段而言，随着设备研发技术的不断提升，设备对发动机的需求数量、强度也在不断提高。与此同时，发动机使用寿命问题也越来越突出。比如在研发发动机之时，发动机寿命并不受技术人员的重视，导致发动机性能在提升之时，使命寿命却在下降。据有关调查显示：现阶段市场上存在寿命问题的发动机超过三层。另外，发动机使用寿命出现问题不仅仅导致设备使用性能受到影响，而且还有可能导致安全事故，造成人员伤亡。显然，若不采取有效的措施解决发动机寿命问题，会严重影响到设备行业的发展。

2.2 使用性能问题

从实际来看，发动机性能对许多设备的影响都比较大。若是不改善发动机使用性能，那么就会导致许多设备的运行性能无法得以提升，从而影响到我国经济的发展。发动机性能问题主要集中在以下两个方面：第一，发动机性能的完善多是依据现有的设备资料、运行信息来完成，而缺乏必要的市场调研，导致发动机性能提升工作问题百出。第二，发动机使用性能得到了改善、优化，但是其整体运行体系尚不够健全，仍存在许多漏洞。

2.3 使用安全问题

任何发动机在运行过程中都有可能出现安全问题。对此，技术人员应当高度发动机使用安全，并结合以往的工作经验开展研发工作。具体来说，发动机使用安全问题主要表现在以下两个方面：一是老旧型号的发动机仍未被淘汰。而这些老旧发动机设备的存在就是一个安全隐患，随时都有可能发生安全问题。另外，发动机安全问题也非常受到人们的广泛关注。若是不能解决这些问题，势必会影响到设备销量。

3 气门可变正时技术对发动机性能的影响

目前，我国机械行业非常重视发动机使用性能的优化，其投入了大量的人力、物力。经过多年实践发动机使用性能确实有所提升。比如发动机安全事故突发频率在不断下降，发动机稳定性越来越稳定，整体工作部署更加完善。与此同时，气门可变正时技术也被广泛应用发动机性能改善中，且发出了显著的应用优势。具体来说，气门可变正时技术对发动机使用性能的影响体现在以下几个方面：

3.1 能有效提高发动机的运转水平

只有提高发动机的运转水平，才能为设备运行提供更强劲，且稳定的动力，从而有效降低发动机的故障率。气门可变正时技术对发动机运转机水平的影响主要体现在以下几个方面：第一，应用气门可变正时技术可以进行发动机的阶段性测试，了解发动机的优势、劣势。然后就可以进行针对性的调整。比如现代汽车集团在原有可变气门控制技术的基础上研发了首款连续可变气门正时（CVVD）技术，并研发出了采用该技术的Smartstream G1.6T-GDi发动机。从应用效果来看，CVVD技术不仅优化了发动机性能及燃油效率，而且还降低了排放量。最重要的是根据驾驶情况调节气门开启及关闭的持续时间，可有效提升发动机性能及燃油效率，并有效降低了尾气排放量。第二，可以优化进排气气门结构，促进发动机使用性能的提升。自气门可变正技术被提出以后，其研发工作从未停止，且取得了一系列的研究成果。比如摩托车的Cam-Phasing系统在凸轮轴普利盘部分设计了通过油压来控制与改变的结构，借此可变的设计使得凸轮轴与普利盘可以通过普利盘与凸轮轴相对位置的变化来改变气门的工作。又如宝马ShiftCam技术把气门开启时间与扬程也一并纳入可变的结构条件。由此可见，运用气门可变正时技术可以有效提升发动机的运转水平。

3.2 促进气门升程技术的研发

可以说，气门可变正技时技术是顺应时代潮流发展的。但是科学技术在不断发展的，我们应当继续创新气门可变正时技术，从而进一步推动发动机研发技术的发展。

气门升程技术正是在气门可变正时技术的推动下有了更大的进步。如发动机在长时间的运行过程中，气门行程会变远。与此同时，进气截面积也会增大，其对进气产生的阻力就会下降，气缸进气也会更加顺畅。这种状态是最适合发动机高速运行的。反之，如果发动机处于低速运转状态，那么进气时的负压不足，就会可能影响到发动机的低速运转。这时若能减少气门，那么发动机在低速运转状态下的负压就会得到满足，燃油就会充分。从这方面来看，气门升程技术就能得到提升。

3.3 可优化发动机控制系统

在应用气门可变正时技术时，若想充分发挥出该技术的优势就采取有效的措施努力优化发动机控制系统，使其能满足气门可变正时技术的应用需求。比如本田研发的可变气门正时与升程电子控制系统是世界上第一个对气门开闭时间、升程性能同时进行控制的控制系统。这一控制系统不仅可以利用计算机进行气门正时、升程进行控制，而且还可以有效提升燃油率。

3.4 可进行远程操控

在信息时代，融入气门可变正时技术的思想、方法也应当得以创新，尽可能地顺应时代潮流。比如加大气门可变正时技术的智能化远程操作的研发，应对智能化发展形势。如丰田公司研发的智能可变气门正时系统，就可据发动机的运行情况，合理调整进气（排气）的量，和气门开合时间、角度，使进入的空气量达到最佳。另外，在云计算、大数据等技术不断研发的背景下，技术人员还应当继续深入研究与气门可变正时技术对应的远程操控技术，以此提升发动机使用性能的提升。

综上所述，气门可变正时技术对发动机性能的提升有着非常重要的促进作用。技术人员应当继续加大气门可变正时技术的研究，创新其应用方式、方法。尤其是要针对发动机使用性能问题，开展专项研究工作，从而有效提升气门可变正时技术的应用价值。

参考文献：

[1]程文明，万娜娜.气门可变正时技术对发动机性能的影响[J].设备管理与维修，2019（02）：180-181.

[2]张晓松，滕勤，李杰.可变气门正时机构特殊模式控制策略的仿真研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2016，39（01）：30-34.

[3]于菲. 简述可变气门正时系统[A]. 《现代教育教学探索》组委会.2015年3月现代教育教学探索学术交流会论文集[C].《现代教育教学探索》组委会：北京恒盛博雅国际文化交流中心，2015：2.

[4]陈家兑，谢庆生，田丰果，王自勤，徐玉梁.可变气门正时对发动机低速性能影响研究[J].制造业自动化，2014，36（06）：113-115.