平顺呼吸 解读可变气门正时/升程技术
——BMW的Valvetronic电子气门技术
BMW的Valvetronic系统在传统的配气相位机构上增加了一根偏心轴,一个步进电机和中间推杆等部件,该系统借由步进电机的旋转,再在一系列机械传动后很巧妙的改变了进气门升程的大小。
当凸轮轴运转时,凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭。当电机工作时,蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转,然后中间推杆和摇臂会产生联动,偏心轴旋转的角度不同,最终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同。在电机的驱动下,进气门的升程可以实现从0.18mm到9.9mm之间的无级变化。
BMW的Valvetronic技术已经覆盖了旗下的多款发动机,包括目前陆续推出的涡轮增压新动力。该技术能够让发动机对驾驶者的意图做出更迅捷的反馈,同时通过发动机管理系统对气门升程的精确控制,实现了车辆在各种工况和负荷下的最佳动力匹配。通过不断的发展和完善,Valvetronic技术也突破了转速的限制,并应用在M-power的V8双涡轮增压发动机上。
——英菲尼迪VVEL
英菲尼迪的VVEL系统的工作原理与BMW的Valvetronic类似,但在结构上稍有不同。VVEL系统使用一套螺套和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调。在系统工作时,电机通过ECU信号控制螺杆和螺套的相对位置,螺套则带动摇臂、控制杆等部件,最终改变气门升程的大小。
摇臂通过偏心轮套在控制杆上,而控制杆可以在电机的带动下旋转一定角度。当发动机在高转速或者大负荷时,电机带动螺杆转动,套在螺杆上的螺套也会产生相应的横向移动,与螺套联动的机构使得控制杆逆时针或顺时针发生旋转。由于摇臂套在控制杆的偏心轮上,因此摇臂的旋转中心也会随之上升或下降,从而达到改变气门升程的目的。虽然整个机构看起来比较复杂,摩擦副也相对较多,但由于系统中的摇臂,控制杆和螺套等都是刚性连接,没有弹簧类的回位机构,使得VVEL系统即使在发动机高转速情况下也无需考虑惯性的问题。