三大厂商可变气门升程技术介绍
日产是可变气门升程领域的后来者,多年来日产车型上都没有这项功能的身影。但2007年末,随着第四代G37的上市,日产也终于发布了自己的可变气门升程技术VVEL,这项技术最先就被装备在G37的VQ37VHR发动机上,而VQ37VHR也是2008年沃德十佳发动机的得主。随后上市的FX50的那台VK50VE发动机是第二款使用VVEL的发动机。同时日产也有计划将VVEL普及到自己的低端车型上。
本田的VETC是利用不同的凸轮来实现不同转速下气门升程的改变,而日产则是在驱动气门运动的摇臂上做文章。为了实现连续可变这个功能就必须研发出一种可无级改变工作状况的机构,日产的VVEL系统利用一个简单的螺杆和螺套达到了这个目的。
『可实现VVEL连续可变气门升程技术的独特摇臂结构』
螺杆我们可以理解为日常生活中常见的螺栓,而螺套就是拧在螺栓上的螺母,螺母随着转动就可沿着螺栓上的螺纹上下运动,换个角度来看这就是一种无级调节方式。日产的工程师就是将一组螺杆(螺栓)和螺套(螺母)加到了发动机的气门摇臂上来使气门升程连续(无级)可变的。
具体实现方法也很简单,在此我们不得不佩服这些工程师的奇思妙想。首先车载电脑根据当前的发动机转速来决定螺套的所在位置,那个黑色的直流马达就是用来驱动螺套的。而螺套由一根连杆与控制杆相连,螺套的横向移动可以带动控制杆转动,控制杆转动时上面的摇臂随之转动,而摇臂又与link B(连杆B)相连,摇臂逆时针转动时就会带动link B去顶气门挺杆上端的输出凸轮,最后输出凸轮就会顶起气门来改变气门升程。如果没看明白请把本段结合上面两张图再看一遍,应该不难理解。
日产的这套VVEL连续可变气门升程系统在一定范围内(这个范围的大小由螺杆的长度和输出凸轮的角度来决定)可实现无级连续调节,针对不同的发动机转速都有相应的气门升程,这种形式无疑更加灵活自主,不过目前VVEL系统只应用在进气端,因此还存在进化的余地。而日产也宣布将在2010年把VVEL技术应用到自己的大部分车型上,对此我们十分期待。
宝马可变气门升程技术:Valvetronic
应用车型:国内在售的除M3和M5外的宝马车型
『宝马的Valvetronic被装备在绝大多数宝马车型上』
相比日产的VVEL,宝马的Valvetronic可变气门升程技术更加为人所知,这是宝马于2001年发布的自家可变气门升程技术,被广泛应用在宝马发动机上,目前国内在售的除M3及M5外的宝马车型的发动机均有此功能。和日产的VVEL一样,宝马的Valvetronic也是目前少数可以实现连续可变的气门升程技术之一。
宝马的Valvetronic系统同样是依靠改变摇臂结构来控制气门升程。传统的发动机大多都是利用凸轮轴上的凸轮挤压摇臂带动气门挺杆来使气门上下运动,而宝马的工程师在凸轮轴与传统摇臂间加装了一根偏心凸轮轴(上图红色部分),利用偏心凸轮轴上的凸轮位置的改变来实现气门升程的改变。
日产的VVEL的作用范围取决于螺杆长度,而宝马的Valvetronic的气门升程范围则由偏心凸轮的角度及高度而定,据官方介绍,这套系统可以将气门升程最大增加10mm,这对高转速下增大进气量是很有帮助的。
发动机工作时,电脑根据发动机转速控制这个偏心凸轮的角度,当它向右旋转到头时,气门摇臂也被顶在了最靠下的位置,此时气门开启的幅度最大。
虽然都是改变凸轮轴与气门挺杆间的摇臂机构,但宝马的Valvetronic和日产的VVEL设计思路完全不同,可谓异曲同工。但是目前也有人认为宝马的这套系统结构有些复杂,在高转速极限状态下的作用并不理想,这也是M3和M5的高转速发动机不用Valvetronic的原因。同时和VVEL一样,Valvetronic目前也只应用在发动机的进气端,因此研发出更强大、更轻巧的新型Valvetronic系统也许正是宝马现在在做的事情。
总结:
除了本文介绍的这三家厂商外,菲亚特、奥迪、保时捷、丰田、三菱以及斯巴鲁也通过自己的技术探索实现了发动机气门升程可变的功能,但总体来看这项技术目前在国内还远远没有达到普及的程度,希望随着中国市场的壮大,各大合资厂商能尽快将最新的技术引进到国内在售车型上,更希望我们的自主品牌能尽早研发出属于自己的同类技术。