提升动力降低油耗 发动机气门技术解析

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传统的发动机都配备了气门式配气机构，按照发动机的动作顺序和工作循环，定时的开启关闭进排气门。进气量的多少直接关系到发动机的功率和扭矩。如何保证进气量足够多，又要保证排气够干净，因此在配气这个环节有很多的技术。

首先我们来认识一下配气定时，以曲轴转角表示的进、排气门开闭时刻及其开启的持续时间称作配气定时。一般情况下，进气门会早开，目的是为了在进气开始进气门能有较大的开度或者较大的进气通过面，从而减小进气阻力，使进气顺畅，相应的，而进气门晚关是为了充分利用进气的惯性增大进气量。相应的排气门早开是为了在气压较大时排干净，而排气门晚关也是为了利用惯性排气。由于进气门早开和排气门晚关，致使活塞在上止点附近出现进、排气门同时开启的现象，称其为气门重叠。

气门重叠显示图

发动机不同转速需要的配气定时也不同。这是因为当发动机转速改变时，进气流和排气流也随着改变，所以一直采用不变的气门开关时间将会影响燃油的燃烧效率，一般情况下，随着转速的升高，气门重叠角和气门升程随着增加，这样讲有利于获得更好的发动机性能，以便更好的提高发动机的动力输出。

双顶置凸轮轴

但是也不能一味的增大气门重叠角和升程，这能能够导致的是废气混入进气管以及未燃烧的混合气随排气管流失的情况。因此可变气门正时和可变气门升程就显得很重要了。

发动机正时系统

可变进气系统可以分为两类：多气门投入工作以及可变进气道系统。多气门可以通过凸轮或者摇臂控制气门在设定的工况下开关，或者在进气道上设置阀门在特定工况下开关；而可变进气道系统是根据发动机的不同转速使用不同长度和容积的进气管向气缸充气。

目前应用可变气门系统的厂家很多，以时间比较久远的本田VTEC为例，本田就是通过凸轮轴布置高速、低速两种不同夹角和升程的凸轮，控制系统根据发动机的转速利用油压使气门切换到不同凸轮以改变气门相位和升程。

本田i-VTEC发动机

VTEC系统对于配气相位的改变是阶段性的，只能在高速低速的状态下跳跃，而不是连续线性改变，因此在这个基础上本田又推出了i-VTEC系统，这套系统较VTEC增加了VTC可变正时控制装置，也就是一组进气门凸轮轴正时可变的控制机构。

排气歧管一般的形状都比较怪异，就是为了排气时互不影响

除了上面提到的靠改变气门正时和气门升程来实现发动机在不同情况下的进气需求外，可变进气歧管以及可变进气道也可达到相同的效果。发动机的进气道是连接进气门和进气总管的，进气歧管设计的形状也能直接影响发动机的性能。

粗、短、直的进气歧管对于进气流的阻力较小因此在高速过程中响应较快，气流速度也较快，长、细、弯的进气歧管则有利于进气歧管中油与气的混合，因此较短的进气歧管更适合于高转速，而较长的进气歧管则更适合于低转速。 因此就出现了可变进气歧管这项技术。通过技术手段，实现其进气歧管长度在不同转速的时候可以变化，从而兼顾高低转速时的进气需求。下面我们来看看目前已有的可变进气歧管长度技术。这种技术分为两种，分段可调与无极可调。

如果有长短两根进气歧管，在低转速时短进气歧管关闭，发动机使用长进气歧管进气；高转速时则关闭长进气歧管，使用短管进气；或者在进气歧管内设置阀门，通过开关来控制歧管内的阀门，以此来控制进气歧管的长度，分段可调能够实现多种长度，更能后适应发动机转速的要求。