探析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門(mén)技術(shù)論文

　　1 氣門(mén)正時(shí)技術(shù)

　　氣門(mén)正時(shí)也就是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中氣門(mén)打開(kāi)的時(shí)間。其功能是活塞運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，對(duì)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行控制。一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)的活塞運(yùn)動(dòng)程序應(yīng)當(dāng)從下向上，當(dāng)氣門(mén)開(kāi)始排氣時(shí)，氣門(mén)打開(kāi)；當(dāng)活塞到達(dá)氣門(mén)的上止點(diǎn)時(shí)，一個(gè)排氣運(yùn)動(dòng)周期完成，氣門(mén)關(guān)閉。這個(gè)過(guò)程中，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)的空氣存在慣性，因此需要一定的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)行排氣的過(guò)程中，為了讓更多的空氣進(jìn)入氣缸，更多的廢氣排出氣缸，就要在活塞到達(dá)之前打開(kāi)，并且在活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)之下關(guān)閉；發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣門(mén)運(yùn)用同樣的原理，排氣門(mén)應(yīng)該在活塞開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)之前打開(kāi)，在活塞運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)之后再關(guān)閉。在活塞運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，排氣門(mén)和進(jìn)氣門(mén)可能會(huì)在一定的時(shí)間范圍內(nèi)同時(shí)打開(kāi)，這叫做氣門(mén)疊加，在氣門(mén)疊加現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)，曲軸會(huì)產(chǎn)生一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)角度是氣門(mén)疊加角，圖1是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)配氣相關(guān)結(jié)構(gòu)圖。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速處于不同狀態(tài)時(shí)，對(duì)于氣門(mén)疊加角的要求也有所不同，在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速時(shí)，其氣門(mén)疊加角就越小，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速高，所產(chǎn)生的氣門(mén)疊加角就會(huì)越大。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有運(yùn)用氣門(mén)正時(shí)技術(shù)，這兩個(gè)要求就很難同時(shí)得到滿足，傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理主要是：當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于低速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其中凸輪的轉(zhuǎn)速也非常慢，因此氣門(mén)的進(jìn)氣速度也隨之減慢，當(dāng)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，需要的時(shí)間較長(zhǎng)，但是氣門(mén)的開(kāi)度很小。如果汽車行駛的速度達(dá)到120km/h時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為3000～4000rpm，有可能會(huì)達(dá)到更高水平，此時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉速度加快，氣缸空氣進(jìn)入的速度開(kāi)始加快，在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，雖然其進(jìn)氣量很大，但是發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間非常短，這會(huì)在一定程度上降低氧氣含量，導(dǎo)致燃油燃燒所需氧氣不足，從而使燃油燃燒不夠充分。因此可以在這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)上引入可變氣門(mén)技術(shù)，這一技術(shù)可以有效解決以上提到的問(wèn)題，從而大大改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率。在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)凸輪進(jìn)行改造，并且對(duì)相關(guān)的傳感信號(hào)進(jìn)行充分收集，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)如果處于轉(zhuǎn)速非常低的情況下，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)中正時(shí)技術(shù)就可以對(duì)其進(jìn)行很好的控制；當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，可以對(duì)氣門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行較為科學(xué)的調(diào)整。

　　2 氣門(mén)升程技術(shù)

　　氣門(mén)升程技術(shù)指的是對(duì)氣門(mén)開(kāi)啟的開(kāi)度大小進(jìn)行控制的技術(shù)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，氣門(mén)行程較遠(yuǎn)的情況下，所進(jìn)氣截面的面積就會(huì)隨之增大，因此對(duì)進(jìn)氣產(chǎn)生的阻力會(huì)降低，從而使得氣缸的進(jìn)氣更加通暢，這樣的運(yùn)行狀態(tài)比較適合汽車在高速行駛的狀態(tài)下。如果在汽車行駛速度較慢的情況下，就會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣時(shí)達(dá)不到要求的負(fù)壓，從而導(dǎo)致汽車處于低速形式的狀態(tài)下時(shí)，產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力或者不夠平穩(wěn)的現(xiàn)象。如果氣門(mén)很小，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在慢速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，所需的負(fù)壓會(huì)得到滿足，保證氧氣的充足和燃油的充分燃燒。然而當(dāng)汽車處于高速行駛的狀況下時(shí)，空氣的流速就會(huì)加快，氣阻也會(huì)增大，這些情況的出現(xiàn)就會(huì)導(dǎo)致氣門(mén)在進(jìn)氣和排氣的過(guò)程不夠暢通。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中運(yùn)用可變氣門(mén)技術(shù)，就可以對(duì)這兩方面的問(wèn)題進(jìn)行權(quán)衡。氣門(mén)正時(shí)技術(shù)只能夠?qū)ζ�車發(fā)送機(jī)中氣門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間進(jìn)行控制，對(duì)于氣門(mén)開(kāi)啟的開(kāi)度無(wú)法控制。因此要在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中運(yùn)用可變氣門(mén)的升程技術(shù)，這樣才能進(jìn)一步提高汽燃油的燃耗效率，提高汽車經(jīng)濟(jì)性能。

　　3 典型的可變氣門(mén)升程技術(shù)控制為主的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

　　3。1 本田汽車中的“VTEC”系統(tǒng)應(yīng)用

　　“VTEC”可以同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)開(kāi)度和氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間進(jìn)行控制的系統(tǒng)，對(duì)“VTEC”進(jìn)行控制的系統(tǒng)主要是“ECU”，它通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)中各個(gè)傳感器，其中包括氣缸進(jìn)氣壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、車輛行駛速度傳感器、水溫傳感器等，根據(jù)其產(chǎn)生的信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)指令的發(fā)送，同時(shí)可以控制凸輪在特定的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，以此對(duì)氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間和開(kāi)閉開(kāi)度進(jìn)行合理控制。一般的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，每個(gè)汽缸只配備一個(gè)凸輪對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是本田汽車中VTEC系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)含有兩個(gè)凸輪對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即中低速、高度運(yùn)轉(zhuǎn)兩個(gè)組合，通過(guò)對(duì)電子系統(tǒng)的運(yùn)用，使其自行進(jìn)行操縱，從而達(dá)成自動(dòng)轉(zhuǎn)換目標(biāo)。本田汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中利用的VTEC系統(tǒng)，可以同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的低速運(yùn)轉(zhuǎn)和高速運(yùn)轉(zhuǎn)中氣門(mén)的開(kāi)閉進(jìn)行時(shí)間和開(kāi)度的控制，這樣就能同時(shí)達(dá)成汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。本田“VTEC”與其他汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不同的地方主要是凸輪和搖臂的數(shù)目和控制方法。其是世界上第一個(gè)能夠?qū)�氣門(mén)的開(kāi)閉時(shí)間以及升程兩個(gè)性能同時(shí)控制的氣門(mén)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)氣門(mén)的正時(shí)和升程進(jìn)行控制，可以在很大程度上提高汽車燃油效率，本田公司幾乎在所有車檔中均運(yùn)用了“VTEC”系統(tǒng)。

　　3。2 豐田汽車VVT—i智能可變氣門(mén)系統(tǒng)

　　VVT—i系統(tǒng)是豐田汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)系統(tǒng)，當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在豐田汽車中普遍使用。VVT—i系統(tǒng)可以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)的正時(shí)調(diào)節(jié)，但是對(duì)氣門(mén)的開(kāi)度大小不能控制。這項(xiàng)技術(shù)的工作原理主要是：當(dāng)汽車的運(yùn)行速度由低到高運(yùn)行時(shí)，“ECU”就會(huì)向凸輪控制下小渦輪內(nèi)擠壓機(jī)油，從而使小渦輪進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，其運(yùn)轉(zhuǎn)是相對(duì)凸輪進(jìn)行的，這樣就使得凸輪在60。范圍內(nèi)前后旋轉(zhuǎn)，這樣就會(huì)對(duì)氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合時(shí)間有所控制，從而實(shí)現(xiàn)氣門(mén)的連續(xù)這時(shí)目標(biāo)。這項(xiàng)技術(shù)的最大特點(diǎn)是，可以根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所處狀態(tài)對(duì)凸輪進(jìn)行合理控制，對(duì)凸輪軸的轉(zhuǎn)角進(jìn)行合理的調(diào)整，從而優(yōu)化配氣時(shí)機(jī)，保證對(duì)燃油的配氣達(dá)到最佳狀態(tài)，以此來(lái)幫助燃油充分燃燒，并且提高汽車扭矩，提升汽車的各項(xiàng)性能。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)技術(shù)中，升程系統(tǒng)主要控制氣門(mén)的開(kāi)度，而正時(shí)系統(tǒng)是控制氣門(mén)開(kāi)閉的時(shí)間。它們均決定了發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的大小，同屬于汽車發(fā)送機(jī)可變氣門(mén)控制系統(tǒng)。如今可變氣門(mén)技術(shù)發(fā)展得越來(lái)越快，這項(xiàng)技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的使用可以說(shuō)是汽車領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)里程碑，可以看出未來(lái)的汽車技術(shù)將向著越來(lái)越先進(jìn)的方向發(fā)展。

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