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探析汽車發(fā)動機(jī)的可變氣門技術(shù)論文
1 氣門正時技術(shù)
氣門正時也就是汽車發(fā)動機(jī)在運轉(zhuǎn)過程中氣門打開的時間。其功能是活塞運動到一定位置時，對氣門的開啟和關(guān)閉時間進(jìn)行控制。一般情況下，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣門的活塞運動程序應(yīng)當(dāng)從下向上，當(dāng)氣門開始排氣時，氣門打開；當(dāng)活塞到達(dá)氣門的上止點時，一個排氣運動周期完成，氣門關(guān)閉。這個過程中，因為運動的空氣存在慣性，因此需要一定的時間進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)行排氣的過程中，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，并且在活塞運動到下止點之下關(guān)閉；發(fā)動機(jī)的排氣門運用同樣的原理，排氣門應(yīng)該在活塞開始向下運動之前打開，在活塞運動到下止點之后再關(guān)閉。在活塞運動的過程中，排氣門和進(jìn)氣門可能會在一定的時間范圍內(nèi)同時打開，這叫做氣門疊加，在氣門疊加現(xiàn)象產(chǎn)生時，曲軸會產(chǎn)生一定角度的轉(zhuǎn)動，這個角度是氣門疊加角，圖1是汽車發(fā)動機(jī)氣門配氣相關(guān)結(jié)構(gòu)圖。
發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速處于不同狀態(tài)時，對于氣門疊加角的要求也有所不同，在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速時，其氣門疊加角就越小，發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)速高，所產(chǎn)生的氣門疊加角就會越大。如汽車發(fā)動機(jī)沒有運用氣門正時技術(shù)，這兩個要求就很難同時得到滿足，傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機(jī)工作原理主要是：當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)處于低速轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，其中凸輪的轉(zhuǎn)速也非常慢，因此氣門的進(jìn)氣速度也隨之減慢，當(dāng)氣門打開時，需要的時間較長，但是氣門的開度很小。如果汽車行駛的速度達(dá)到120km/h時，發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為3000～4000rpm，有可能會達(dá)到更高水平，此時汽車發(fā)動機(jī)氣門的開啟和關(guān)閉速度加快，氣缸空氣進(jìn)入的速度開始加快，在這一運動過程中，雖然其進(jìn)氣量很大，但是發(fā)動機(jī)氣門的開啟時間非常短，這會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)動機(jī)上引入可變氣門技術(shù)，這一技術(shù)可以有效解決以上提到的問題，從而大大改善發(fā)動機(jī)的燃油效率。在運行過程中，對凸輪進(jìn)行改造，并且對相關(guān)的傳感信號進(jìn)行充分收集，汽車發(fā)動機(jī)如果處于轉(zhuǎn)速非常低的情況下，這時發(fā)動機(jī)中正時技術(shù)就可以對其進(jìn)行很好的控制；當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時，可以對氣門的開度進(jìn)行較為科學(xué)的調(diào)整。
2 氣門升程技術(shù)
氣門升程技術(shù)指的是對氣門開啟的開度大小進(jìn)行控制的技術(shù)。當(dāng)發(fā)動機(jī)在運行過程中，氣門行程較遠(yuǎn)的情況下，所進(jìn)氣截面的面積就會隨之增大，因此對進(jìn)氣產(chǎn)生的阻力會降低，從而使得氣缸的進(jìn)氣更加通暢，這樣的運行狀態(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，就會導(dǎo)致進(jìn)氣時達(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，產(chǎn)生運轉(zhuǎn)無力或者不夠平穩(wěn)的現(xiàn)象。如果氣門很小，汽車發(fā)動機(jī)在慢速運轉(zhuǎn)過程中，所需的負(fù)壓會得到滿足，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，空氣的流速就會加快，氣阻也會增大，這些情況的出現(xiàn)就會導(dǎo)致氣門在進(jìn)氣和排氣的過程不夠暢通。在汽車發(fā)動機(jī)中運用可變氣門技術(shù)，就可以對這兩方面的問題進(jìn)行權(quán)衡。氣門正時技術(shù)只能夠?qū)ζ嚢l(fā)送機(jī)中氣門開啟的時間進(jìn)行控制，對于氣門開啟的開度無法控制。因此要在汽車發(fā)動機(jī)中運用可變氣門的升程技術(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 典型的可變氣門升程技術(shù)控制為主的發(fā)動機(jī)技術(shù)
3。1 本田汽車中的“VTEC”系統(tǒng)應(yīng)用
“VTEC”可以同時對發(fā)動機(jī)氣門開度和氣門開啟時間進(jìn)行控制的系統(tǒng)，對“VTEC”進(jìn)行控制的系統(tǒng)主要是“ECU”，它通過發(fā)動機(jī)中各個傳感器，其中包括氣缸進(jìn)氣壓力傳感器、發(fā)動機(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，進(jìn)行相應(yīng)指令的發(fā)送，同時可以控制凸輪在特定的范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，以此對氣門的開閉時間和開閉開度進(jìn)行合理控制。一般的汽車發(fā)動機(jī)中，每個汽缸只配備一個凸輪對其進(jìn)行驅(qū)動，但是本田汽車中VTEC系統(tǒng)發(fā)動機(jī)內(nèi)含有兩個凸輪對其進(jìn)行驅(qū)動，即中低速、高度運轉(zhuǎn)兩個組合，通過對電子系統(tǒng)的運用，使其自行進(jìn)行操縱，從而達(dá)成自動轉(zhuǎn)換目標(biāo)。本田汽車發(fā)動機(jī)中利用的VTEC系統(tǒng)，可以同時對發(fā)動機(jī)的低速運轉(zhuǎn)和高速運轉(zhuǎn)中氣門的開閉進(jìn)行時間和開度的控制，這樣就能同時達(dá)成汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。本田“VTEC”與其他汽車發(fā)動機(jī)不同的地方主要是凸輪和搖臂的數(shù)目和控制方法。其是世界上第一個能夠?qū)忾T的開閉時間以及升程兩個性能同時控制的氣門控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)通過計算機(jī)對氣門的正時和升程進(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用了“VTEC”系統(tǒng)。
3。2 豐田汽車VVT—i智能可變氣門系統(tǒng)
VVT—i系統(tǒng)是豐田汽車中發(fā)動機(jī)可變氣門系統(tǒng)，當(dāng)前這項技術(shù)已經(jīng)在豐田汽車中普遍使用。VVT—i系統(tǒng)可以對發(fā)動機(jī)氣門運動進(jìn)行連續(xù)的正時調(diào)節(jié)，但是對氣門的開度大小不能控制。這項技術(shù)的工作原理主要是：當(dāng)汽車的運行速度由低到高運行時，“ECU”就會向凸輪控制下小渦輪內(nèi)擠壓機(jī)油，從而使小渦輪進(jìn)行運轉(zhuǎn)，其運轉(zhuǎn)是相對凸輪進(jìn)行的，這樣就使得凸輪在60。范圍內(nèi)前后旋轉(zhuǎn)，這樣就會對氣門的開啟和閉合時間有所控制，從而實現(xiàn)氣門的連續(xù)這時目標(biāo)。這項技術(shù)的最大特點是，可以根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)所處狀態(tài)對凸輪進(jìn)行合理控制，對凸輪軸的轉(zhuǎn)角進(jìn)行合理的調(diào)整，從而優(yōu)化配氣時機(jī)，保證對燃油的配氣達(dá)到最佳狀態(tài)，以此來幫助燃油充分燃燒，并且提高汽車扭矩，提升汽車的各項性能。
4 結(jié)語
在汽車發(fā)動機(jī)可變氣門技術(shù)中，升程系統(tǒng)主要控制氣門的開度，而正時系統(tǒng)是控制氣門開閉的時間。它們均決定了發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的大小，同屬于汽車發(fā)送機(jī)可變氣門控制系統(tǒng)。如今可變氣門技術(shù)發(fā)展得越來越快，這項技術(shù)在汽車發(fā)動機(jī)中的使用可以說是汽車領(lǐng)域發(fā)展的一個里程碑，可以看出未來的汽車技術(shù)將向著越來越先進(jìn)的方向發(fā)展。
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