汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的可變氣門技術(shù)是改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能和質(zhì)量提升具有重要意義。文章研究了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)技術(shù)和氣門升程技術(shù)，并舉例說明可變氣門時(shí)實(shí)際應(yīng)用。正時(shí)技術(shù)主要控制氣門的開閉時(shí)間，而升程技術(shù)控制氣門開度，需要結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)可變氣門的綜合控制。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；可變氣門；正時(shí)技術(shù)；升程技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)氣門是保證發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)正常運(yùn)行與管理的重要部件。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)只有一個(gè)氣門時(shí)，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(duì)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(dòng)的即運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果氣門的數(shù)量增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不斷提升，氣門的正時(shí)和升程也將隨之改變，導(dǎo)致了在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低或者過高的時(shí)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(dòng)機(jī)采用可變氣門技術(shù)，將對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)，具體的作用機(jī)理不同，且有時(shí)需要聯(lián)合使用，文章對(duì)主要的氣門正時(shí)技術(shù)和氣門升程技術(shù)進(jìn)行研究，分析技術(shù)特點(diǎn)并舉例說明技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)技術(shù)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的正時(shí)定義為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，氣門處于打開狀態(tài)的時(shí)間。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到一定的狀態(tài)時(shí)，氣門開啟或者關(guān)閉，執(zhí)行進(jìn)氣或者排氣?；钊谶M(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣門進(jìn)行間歇的打開與關(guān)閉，但是存在一個(gè)狀態(tài)，活塞運(yùn)動(dòng)到某個(gè)點(diǎn)的時(shí)候，排氣門和進(jìn)氣門同時(shí)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(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)氣門的配氣過程圖。疊加角是發(fā)動(dòng)機(jī)的一項(xiàng)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(xiàng)指標(biāo)通過傳動(dòng)的無正時(shí)技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)是無法實(shí)現(xiàn)的。氣門正時(shí)技術(shù)可以促進(jìn)燃油效率，汽車在啟動(dòng)或者緩慢行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門開啟時(shí)間比較長(zhǎng)，氣門開度小，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，開啟的時(shí)間短，開閉的速度加快，較短時(shí)間內(nèi)，氧氣的含量會(huì)降低，不足以燃燒，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，采用正時(shí)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(cè)信息，控制氣門開閉的時(shí)間，對(duì)于氣門運(yùn)行進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門配氣過程圖

2 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門升程技術(shù)

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

3 智能可變氣門系統(tǒng)實(shí)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(dòng)機(jī)和VTEC系統(tǒng)為例。VVT-i系統(tǒng)可以連續(xù)的進(jìn)行正時(shí)調(diào)節(jié)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的開啟與關(guān)閉靈活控制，促進(jìn)氧氣的進(jìn)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(jìn)行控制，限制了應(yīng)用。VTEC系統(tǒng)可以同時(shí)控制氣門的開度和氣門開閉時(shí)間。該系統(tǒng)的主要工作原理是在發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件地方安裝傳感器，實(shí)時(shí)的進(jìn)行進(jìn)出氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度等因素的檢測(cè)，反饋到控制系統(tǒng)，通過監(jiān)測(cè)到信號(hào)進(jìn)行氣門開度與正時(shí)的控制。另外，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要配合凸輪，一般的汽缸只有一個(gè)凸輪，而在這種系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)凸輪，可以進(jìn)行高速、低速的切換與組合，從事彌補(bǔ)氣門控制出現(xiàn)的問題。凸輪系統(tǒng)同時(shí)配合了多個(gè)搖臂，是目前世界上第一個(gè)集成了發(fā)動(dòng)機(jī)氣門正時(shí)與開度控制的系統(tǒng)，這不僅促進(jìn)了氣門平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)提高了汽車燃油效率和利用率。對(duì)于凸輪的控制則是根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，通過調(diào)整凸輪軸的轉(zhuǎn)角，優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)配氣的時(shí)間，保持燃油的配氣達(dá)到最佳的狀態(tài)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)步，逐漸應(yīng)用于實(shí)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(dòng)機(jī)氣門控制的主要技術(shù)。在文章研究中，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的正時(shí)技術(shù)是控制氣門開閉的時(shí)間，使氣門工作具有隨機(jī)可變性。而氣門升程技術(shù)是通過控制氣門的開度實(shí)現(xiàn)氣門可變控制。這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)于氣門的進(jìn)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(shí)現(xiàn)汽車性能的提高。

［1］左正川，劉亮，趙光.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(cè)維修。