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探析汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的可變氣門(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(chē)發(fā)動(dòng)機在運轉過(guò)程中氣門(mén)打開(kāi)的時(shí)間。其功能是活塞運動(dòng)到一定位置時(shí)，對氣門(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)機進(jìn)氣門(mén)的活塞運動(dòng)程序應當從下向上，當氣門(mén)開(kāi)始排氣時(shí)，氣門(mén)打開(kāi)；當活塞到達氣門(mén)的上止點(diǎn)時(shí)，一個(gè)排氣運動(dòng)周期完成，氣門(mén)關(guān)閉。這個(gè)過(guò)程中，因為運動(dòng)的空氣存在慣性，因此需要一定的時(shí)間進(jìn)行反應。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，就要在活塞到達之前打開(kāi)，并且在活塞運動(dòng)到下止點(diǎn)之下關(guān)閉；發(fā)動(dòng)機的排氣門(mén)運用同樣的原理，排氣門(mén)應該在活塞開(kāi)始向下運動(dòng)之前打開(kāi)，在活塞運動(dòng)到下止點(diǎn)之后再關(guān)閉。在活塞運動(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)間范圍內同時(shí)打開(kāi)，這叫做氣門(mén)疊加，在氣門(mén)疊加現象產(chǎn)生時(shí)，曲軸會(huì )產(chǎn)生一定角度的轉動(dòng)，這個(gè)角度是氣門(mén)疊加角，圖1是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機氣門(mén)配氣相關(guān)結構圖。
發(fā)動(dòng)機的轉速處于不同狀態(tài)時(shí)，對于氣門(mén)疊加角的要求也有所不同，在發(fā)動(dòng)機低轉速時(shí)，其氣門(mén)疊加角就越小，發(fā)送機轉速高，所產(chǎn)生的氣門(mén)疊加角就會(huì )越大。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機沒(méi)有運用氣門(mén)正時(shí)技術(shù)，這兩個(gè)要求就很難同時(shí)得到滿(mǎn)足，傳統的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機工作原理主要是：當汽車(chē)發(fā)動(dòng)機處于低速轉動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其中凸輪的轉速也非常慢，因此氣門(mén)的進(jìn)氣速度也隨之減慢，當氣門(mén)打開(kāi)時(shí)，需要的時(shí)間較長(cháng)，但是氣門(mén)的開(kāi)度很小。如果汽車(chē)行駛的速度達到120km/h時(shí)，發(fā)動(dòng)機的轉速一般為3000～4000rpm，有可能會(huì )達到更高水平，此時(shí)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機氣門(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，在這一運動(dòng)過(guò)程中，雖然其進(jìn)氣量很大，但是發(fā)動(dòng)機氣門(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)機的燃油效率。在運行過(guò)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(chē)發(fā)動(dòng)機如果處于轉速非常低的情況下，這時(shí)發(fā)動(dòng)機中正時(shí)技術(shù)就可以對其進(jìn)行很好的控制；當汽車(chē)發(fā)動(dòng)機處于高速運轉狀態(tài)時(shí)，可以對氣門(mén)的開(kāi)度進(jìn)行較為科學(xué)的調整。
2 氣門(mén)升程技術(shù)
氣門(mén)升程技術(shù)指的是對氣門(mén)開(kāi)啟的開(kāi)度大小進(jìn)行控制的技術(shù)。當發(fā)動(dòng)機在運行過(guò)程中，氣門(mén)行程較遠的情況下，所進(jìn)氣截面的面積就會(huì )隨之增大，因此對進(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，這樣的運行狀態(tài)比較適合汽車(chē)在高速行駛的狀態(tài)下。如果在汽車(chē)行駛速度較慢的情況下，就會(huì )導致進(jìn)氣時(shí)達不到要求的負壓，從而導致汽車(chē)處于低速形式的狀態(tài)下時(shí)，產(chǎn)生運轉無(wú)力或者不夠平穩的現象。如果氣門(mén)很小，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機在慢速運轉過(guò)程中，所需的負壓會(huì )得到滿(mǎn)足，保證氧氣的充足和燃油的充分燃燒。然而當汽車(chē)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，這些情況的出現就會(huì )導致氣門(mén)在進(jìn)氣和排氣的過(guò)程不夠暢通。在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中運用可變氣門(mén)技術(shù)，就可以對這兩方面的問(wèn)題進(jìn)行權衡。氣門(mén)正時(shí)技術(shù)只能夠對汽車(chē)發(fā)送機中氣門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間進(jìn)行控制，對于氣門(mén)開(kāi)啟的開(kāi)度無(wú)法控制。因此要在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中運用可變氣門(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(chē)經(jīng)濟性能。
3 典型的可變氣門(mén)升程技術(shù)控制為主的發(fā)動(dòng)機技術(shù)
3。1 本田汽車(chē)中的“VTEC”系統應用
“VTEC”可以同時(shí)對發(fā)動(dòng)機氣門(mén)開(kāi)度和氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間進(jìn)行控制的系統，對“VTEC”進(jìn)行控制的系統主要是“ECU”，它通過(guò)發(fā)動(dòng)機中各個(gè)傳感器，其中包括氣缸進(jìn)氣壓力傳感器、發(fā)動(dòng)機轉速傳感器、車(chē)輛行駛速度傳感器、水溫傳感器等，根據其產(chǎn)生的信號，進(jìn)行相應指令的發(fā)送，同時(shí)可以控制凸輪在特定的范圍內運轉，以此對氣門(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(chē)發(fā)動(dòng)機中，每個(gè)汽缸只配備一個(gè)凸輪對其進(jìn)行驅動(dòng)，但是本田汽車(chē)中VTEC系統發(fā)動(dòng)機內含有兩個(gè)凸輪對其進(jìn)行驅動(dòng)，即中低速、高度運轉兩個(gè)組合，通過(guò)對電子系統的運用，使其自行進(jìn)行操縱，從而達成自動(dòng)轉換目標。本田汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中利用的VTEC系統，可以同時(shí)對發(fā)動(dòng)機的低速運轉和高速運轉中氣門(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)達成汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟性。本田“VTEC”與其他汽車(chē)發(fā)動(dòng)機不同的地方主要是凸輪和搖臂的數目和控制方法。其是世界上第一個(gè)能夠對氣門(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。其系統通過(guò)計算機對氣門(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(chē)燃油效率，本田公司幾乎在所有車(chē)檔中均運用了“VTEC”系統。
3。2 豐田汽車(chē)VVT—i智能可變氣門(mén)系統
VVT—i系統是豐田汽車(chē)中發(fā)動(dòng)機可變氣門(mén)系統，當前這項技術(shù)已經(jīng)在豐田汽車(chē)中普遍使用。VVT—i系統可以對發(fā)動(dòng)機氣門(mén)運動(dòng)進(jìn)行連續的正時(shí)調節，但是對氣門(mén)的開(kāi)度大小不能控制。這項技術(shù)的工作原理主要是：當汽車(chē)的運行速度由低到高運行時(shí)，“ECU”就會(huì )向凸輪控制下小渦輪內擠壓機油，從而使小渦輪進(jìn)行運轉，其運轉是相對凸輪進(jìn)行的，這樣就使得凸輪在60。范圍內前后旋轉，這樣就會(huì )對氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合時(shí)間有所控制，從而實(shí)現氣門(mén)的連續這時(shí)目標。這項技術(shù)的最大特點(diǎn)是，可以根據汽車(chē)發(fā)動(dòng)機所處狀態(tài)對凸輪進(jìn)行合理控制，對凸輪軸的轉角進(jìn)行合理的調整，從而優(yōu)化配氣時(shí)機，保證對燃油的配氣達到最佳狀態(tài)，以此來(lái)幫助燃油充分燃燒，并且提高汽車(chē)扭矩，提升汽車(chē)的各項性能。
4 結語(yǔ)
在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機可變氣門(mén)技術(shù)中，升程系統主要控制氣門(mén)的開(kāi)度，而正時(shí)系統是控制氣門(mén)開(kāi)閉的時(shí)間。它們均決定了發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣量的大小，同屬于汽車(chē)發(fā)送機可變氣門(mén)控制系統。如今可變氣門(mén)技術(shù)發(fā)展得越來(lái)越快，這項技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機中的使用可以說(shuō)是汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)里程碑，可以看出未來(lái)的汽車(chē)技術(shù)將向著(zhù)越來(lái)越先進(jìn)的方向發(fā)展。
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