异曲同工之妙

核心提示本田:VTEC、i-VTEC 目前市面上的车型中,包括我们熟悉的很多自主品牌,已经有大量的发动机配备了可变气门正时系统。虽然各厂商、各车型在技术水平上还有一定差距,但总的来说,可变气门正时系统已经成为一种流行的技术,并成为一种习惯。 但是我

本田:VTEC、i-VTEC 目前市面上的车型中,包括我们熟悉的很多自主品牌,已经有大量的发动机配备了可变气门正时系统。虽然各厂商、各车型在技术水平上还有一定差距,但总的来说,可变气门正时系统已经成为一种流行的技术,并成为一种习惯。

但是我们知道,所谓的可变气门正时技术,其功能主要是改变发动机气门的开启和关闭时间,以实现相应发动机转速所需的空风量的更合理控制,主要是为了降低油耗,提高经济性。但发动机的实际动力性能与单位时间进入气缸的氧气量有关,可变气门正时系统无法有效改变,因此对提高动力帮助不大。

既然可变气门正时系统什么也做不了,那么这篇文章的主角——可变气门升程系统就该登场了。相比可变气门正时,气门升程系统目前还是比较少见的,尤其是无级可变气门升程技术是目前仅有的几大厂商手中的绝密核心技术,所以我们能买到的配备可变气门升程系统的车型并不多。让我们看看有哪些型号。

预读说明:

本田可变气门升程技术:VTEC,i-VTEC应用车型:所有在中国销售的本田和讴歌车型。

“本田和讴歌的许多车型的发动机都配备了VTEC或i-VTEC系统”

本田是第一个将可变气门升程技术应用于车载发动机的制造商,与其他制造商先使用可变气门正时,然后添加可变气门升程技术不同,本田工程师在研发项目之初就同步了这两项技术。简单的结构和巧妙的设计是本田可变气门升程机构的特点,下面将介绍具体的工作方法。

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并没有太大的进步,仍然停留在只有两三个可调级的水平,而菲亚特、丰田、日产、宝马等可变气门升程技术领域的后来者,都开发出了自己的连续可变气门升程技术。不过也有消息称,本田也开发了自己的连续可变气门升程和正时系统AVTEC,但目前还没有正式使用。

“思域上的R18A单顶置凸轮轴发动机”

本文简要介绍了VTEC和VTEC系统中可变气门升程机构的工作方式。本田讴歌目前在中国销售的车型有两种发动机:SOHC和双顶置凸轮轴。虽然都配备了VTEC或者i-VTEC系统,但是具体的实现方法是不一样的。

飞度、封帆、思域均搭载本田R系列发动机,采用SOHC单顶置凸轮轴结构,两个进气门和两个排气门均由一个凸轮轴驱动。首先,大部分可变气门升程技术都用在进气门端,本田的R系列也不例外。

从上图我们可以看到,在两个进气门摇臂之间有一个特殊的摇臂,对应凸轮轴上的一个大角度凸轮。但在发动机低转速时,两个进气摇臂和这个特殊的摇臂是分离独立的,进气摇臂仅由小角度凸轮驱动,因此进气门开启的升程较小,有助于提高发动机低转速时的燃油经济性。但当发动机达到一定转速时,由电液压力控制的连杆会将两个进气摇臂与专用摇臂连成一体。此时,三个摇臂会同时受到大角度凸轮的驱动,气门升程也会相应增加,从而导致单位时间内的进气量更大,从而加强发动机动力。

“雅阁和铂芯的2.4升双顶置凸轮轴发动机”

国产本田的铂金芯、雅阁、 CR-V 2.4L车型除了面向小型车和紧凑型车的R系列外,还搭载了DOHC双顶置凸轮轴结构的K系列发动机,并且还配备了可变气门升程技术。此外,本田的VTEC系统可以调节DOHC双顶置凸轮轴发动机进气和排气端的气门升程,但该功能并非在所有本田DOHC发动机中都可用,仅局限于部分车型。

“本田的可变气门升程功能可以在进气口和排气口同时工作,但仅限于某些类型的发动机。”

工作原理与R系列发动机进气端完全相同,是通过三个摇臂的联动和分离实现的。但是,由于排气门的升程也可以提高,这意味着在高速时排气效果会更高,通过与提高效率的进气门更默契的配合,可以增强发动机的动力输出。

通过以上介绍,我们可以看到本田可变气门升程系统的结构并不复杂,工程师利用第三摇臂和第三凸轮实现了看似复杂的气门升程变化。但是这个原理也是本田可变气门升程技术进步的瓶颈,因为不可能在凸轮轴上增加更多的凸轮来实现更多层次的调整,所以日产和宝马都另辟蹊径,最终都实现了连续可变气门升程。我们来看看日产是怎么做到的。

日产:VVEL

日产可变气门升程技术:VVEL应用车型:菲尼迪G37和菲尼迪FX50。

目前,VVEL技术仅应用于日产高端品牌 英菲尼迪 的两款车型。

日产是可变气门升程领域的后来者,这在日产车型中已经多年未见。然而在2021年底,随着第四代G37的上市,日产终于发布了自己的可变气门升程技术VVEL,首次搭载在G37 VQ37VHR发动机上,VQ37VHR也是2021年沃德十佳发动机的获得者。后来上市的FX50的VK50VE发动机是第二款使用VVEL的发动机。与此同时,日产还计划将VVEL普及到其低端车型。

本田的VETC使用不同的凸轮来改变不同速度下的气门升程,而日产则对驱动气门运动的摇臂大惊小怪。为了实现连续变量的功能,有必要开发一种能够无级改变工作条件的机构。日产的VVEL系统使用简单的螺丝和螺丝套来达到这个目的。

“能够实现VVEL连续可变气门升程技术的独特摇臂结构”

螺丝可以理解为日常生活中常见的螺栓,而螺套就是拧在螺栓上的螺母。螺母在旋转时可以沿着螺栓的螺纹上下移动。从另一个角度来说,这是一种无级调节的方法。日产工程师在发动机气门摇臂上增加了一套螺钉和螺母,使气门升程连续可变。

具体实现方法也很简单,这里不得不佩服这些工程师的奇思妙想。首先,车载电脑根据当前发动机转速确定螺杆的位置,用黑色DC电机驱动螺杆。螺套通过连杆与控制杆连接。螺套的横向运动可以带动控制杆转动。当控制杆转动时,其上的摇臂也会随之转动,摇臂与连杆B连接。当摇臂逆时针旋转时,会带动连杆B推动气门挺杆上端的输出凸轮,最后输出凸轮将气门向上推,改变气门升程。如果不明白,请结合以上两张图再读一遍这一段,应该不难理解。

日产的VVEL连续可变气门升程系统可以在一定范围内实现无级连续调节,并且对于不同的发动机转速都有相应的气门升程,无疑更加灵活和自主。但目前VVEL系统仅在进气端使用,仍有进化空间。日产还宣布将在2010年将VVEL技术应用于其大部分车型,我们对此非常期待。

宝马:Valvetronic

宝马可变气门升程技术:Valvetronic应用车型:国内销售的除M3、M5以外的宝马车型。

“宝马的Valvetronic配备在大多数宝马车型上”

与日产的VVEL相比,宝马的Valvetronic可变气门升程技术更为知名。这是宝马自己在2021年发布的可变气门升程技术,广泛应用于宝马发动机。目前国内销售的除M3、M5以外的所有宝马发动机都有这个功能。和日产的VVEL一样,宝马的Valvetronic也是为数不多的可以实现气门升程连续可变的技术之一。

宝马Valvetronic系统还依靠改变摇臂结构来控制气门升程。大多数传统发动机使用凸轮轴上的凸轮挤压摇臂来驱动气门挺杆上下移动。但是,宝马工程师在凸轮轴和传统摇臂之间安装了偏心凸轮轴,通过改变凸轮在偏心凸轮轴上的位置来改变气门升程。

日产VVEL的工作范围取决于螺杆长度,而宝马Valvetronic的气门升程范围取决于偏心凸轮的角度和高度。据官方介绍,这种系统最大可以增加气门升程10mm,对于高速时增加进气非常有帮助。

更多精彩视频,均在车载家庭视频频道。

为了让大家更加了解Valvetronic的工作原理,我们来看看上面的视频。视频从纵向截面的角度演示了连续可变气门升程的工作过程。请注意视频50秒时左上角银色摄像头的变化。这个凸轮就是前面提到的偏心凸轮。计算机根据发动机转速控制这个凸轮的角度。当它向右旋转时,气门摇臂也被推到最低位置,此时气门开启幅度最大。

虽然两者都改变了凸轮轴和气门挺杆之间的摇臂机构,但宝马的Valvetronic和日产的VVEL设计思路完全不同,可谓相似。但目前有人认为宝马的系统结构有些复杂,在高速极限状态下功能不理想,这也是为什么M3和M5的高速发动机不使用Valvetronic的原因。同时,和VVEL一样,Valvetronic目前也只是用在发动机的进气端,所以开发更强大更轻便的全新Valvetronic系统可能就是宝马现在正在做的事情。

总结:

除了本文介绍的这三家厂商,菲亚特、奥迪、保时捷、丰田、三菱、斯巴鲁也通过自身的技术探索,实现了发动机可变气门升程的功能,但总体来说,这项技术目前在国内还远未普及。我们希望随着中国市场的增长,各大合资厂商能够尽快将最新技术引入国内车型销售,也希望我们的自主品牌能够尽快研发出自己的同类技术。 @2019

凸轮轴是气门传动组的主要部件,其作用是控制气门的开闭及 升程的变化规律。凸轮轴的主要损伤有凸轮工作面磨损,轴颈、偏 心轮、齿轮磨损,凸轮轴弯曲变形等。其修理步骤如下。①首先,将凸轮轴清洗干净,检查有无裂纹,凸轮轴轴颈有无 明显擦伤。如有,应换用新件。② 检查凸轮的磨损:利用千分尺测量凸轮高度。如果测定高度 在极限值以下,更换凸轮轴③ 检查凸轮轴弯曲变形:将凸轮轴放在车床两顶尖间,或放在 平台的V形块上,以两端轴颈为支点,将百分表测头抵在中间的轴 颈上,并缓慢转动凸轮轴一周,如百分表摆动超过0.10mm,更换凸 轮轴。④ 凸轮轴轴颈的修理:用外径千分尺测量轴颈的圆度及圆柱度 误差,如超过规定值,则更换凸轮轴。

 
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