曾经带来无限荣光 解读本田的VTEC技术

  纠错  2012/1/4 12:00:00  纠错 推荐指数: ★★★★   加入收藏
作为近代的本田车上最为常见的科技,VTEC技术可能是大家最多见的一种发动机配气科技——事实上今天绝大部分的本田车型都配备了这种技术。在国内人们对车的要求更多是为了家用,是否省油也是一项重要的挑选指标,所以在国内本田使用的VTEC衍生版本只关乎节油,以至于,那些使用VTEC技术的强力发动机所配备的车型也从未正式在我国内地市场销售过。而国内的车迷对于VTEC曾给本田带来的那些荣光,我们或者知之甚少,或者深觉遥不可及。

    看着本文的题目点进来的读者可能会存在疑问,“无法忘记的地上之星”,这句话可能褒美之意溢于言表,这么一款几乎现在所有本田民用车都有的技术能值得如此褒奖?或许您花费一点时间读完本文之后会有不一样的感受。事实上,早些年本田在民间的辉煌,近乎完全始于这种技术。

    VTEC是什么?

    从字面意义上来讲,“VTEC”这个字是英文Variable valve Timing and lift Electronic Control system的缩写,也就是可变气门正时和气门升程电子控制系统的意思。这是一种本田技研工业开发的用于四冲程内燃机的可变配气系统。也是世界上首个此类系统。后世出现的同类的系统包括三菱的MIVEC系统、斯巴鲁的AVCS系统、丰田的VVT-i和VVTL-i技术、宝马的VANOS系统和Valvetronic系统、保时捷的Variocam和VarioCam Plus系统、日产的Neo VVL和VVEL系统、奥迪的AVS系统等等。而这里需要特别说明的是,在VTEC技术发布后比较短时间所发布的技术,包括丰田的VVT-i、保时捷的Variocam和宝马的VANOS等,都仅仅具有可变气门正时功能,而不具有对于功率的提升效果更为明显的调整气门升程功能。

    如果说近年来新锐的缸内直喷算是相当古老的技术的话(详见注1),那么以本田的VTEC为代表的一系列可变气门技术对于四冲程活塞式内燃机而言,则是之前从未出现过的科技。VTEC这项由本田的开发工程师,松泽健一先生所发明的科技,可以说给20世纪末的汽车业界带来了革命性的改变。不同于现时下很多资料所指出的,VTEC实际上最初的设计目标在于在有限的排量下榨取尽可能大的马力,提供达到甚至超过100ps/L的高额升功率,并在同时保持车辆的日常走行的便利性,高性能诉求显而易见。而在之后的岁月中所做出的一系列设计改变则才是纯粹为了提高车辆的燃油经济性。


采用VTEC技术的节气门构造与常规节气门构造的比较

    可以说从这个角度讲,VTEC算是很特殊的一种科技——1970年代的石油危机爆发导致油价上涨到之前不可想象的水平,并再没回落到早年间的低水平之后,民用车辆上很少出现单纯为了提高单位功率输出的技术。VTEC技术的关键在于气门的升程“可变”,实现的方式是通过在凸轮轴上采用不同以往的设计,本田的工程师们在每个气门的凸轮轴上设置了两颗凸轮,这两颗高低和开启角度都不同的凸轮分别负责着不同转速下的气门开启角度。同时,也在凸轮和气门之间加入了两组摇臂,藉由发动机的机油压力的变化来控制哪一组摇臂进行工作,达到切换摇臂的转速的瞬间,两组在低转速下可以独立运转的摇臂被紧紧联结在一起,共同由高角度的那颗凸轮控制,借此提高气门的开启角度,让引擎释放全数的动力(也就是俗称的“开TEC”动作)。


VTEC的主要构造(本图摄自F20C型发动机)

    这样的设计相当于让民用发动机拥有了一组更高角度的(类似赛车发动机角度)凸轮轴,可以在高转速域下达到更大的气门开启角度,吸入更多空气进入燃烧室达成更有力的燃烧,藉此让引擎在日常使用的较低转速下保持通常的燃油经济性和较容易控制的特性。同时(直接使用高角度凸轮轴会导致较高的怠速转速,在民用发动机供油系统不够强力的情况下,更可能导致怠速不稳现象),达成高转速域下的更高马力输出。


具备VTEC技术的节气门的工作示意图

    注1:缸内直喷技术最早在1930年代初由戴姆勒-奔驰发明,并于1935年开始运用于开始试做和小批量先行生产的DB601A1型33.9L排量,倒V12缸四冲程自然吸气汽油发动机,但此型发动机并非用于当时的任何汽车,而是应用于各类军用飞机和封闭航道用竞速飞机。最初搭载于Messerschmitt Bf109A型试做战斗机。由DB601系列发动机发展出的同样具有缸内直喷系统的DB603和DB605系列发动机被广泛运用于在1930年代末至二次大战败战之前的各型德国空军军用飞机之上。稍后出现的容克斯Jumo 210G型19.7L排量倒V12机械增压发动机亦装备了由Lichte博士所开发的缸内直喷系统。


世界首台缸内直喷发动机,戴姆勒-奔驰DB601A型发动机

    缸内直喷技术在汽车上的首次运用则是战后的1955年的奔驰300SL,这款传奇车型的发动机使用了博世方面提供的直喷技术。而后除了美国的AMC和福特公司在1970年代的少量运用之外,缸内直喷技术很少出现在汽车领域。近年来缸内直喷技术在汽车上的大规模使用则始于三菱,1996年三菱的GDI直喷技术开始被应用于一部分4G93型发动机上。1997年,日产Leopard开始使用VQ30DD型直喷发动机。1998年,丰田发布了使用其D-4直喷系统的1AZ-FSE发动机,并用于当年的Avensis。1999年,雷诺发布了其直喷科技车型,同年,标致雪铁龙、现代、沃尔沃则向三菱购买了其GDI技术的使用权。而直到2000年,大家耳熟能详的大众FSI技术才诞生,运用在当时的lupo之上。

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