提升動力降低油耗 發動機氣門技術解析

傳統的發動機都配備了氣門式配氣機構，按照發動機的動作順序和工作循環，定時的開啟關閉進排氣門。進氣量的多少直接關系到發動機的功率和扭矩。如何保證進氣量足夠多，又要保證排氣夠干凈，因此在配氣這個環節有很多的技術。

首先我們來認識一下配氣定時，以曲軸轉角表示的進、排氣門開閉時刻及其開啟的持續時間稱作配氣定時。一般情況下，進氣門會早開，目的是為了在進氣開始進氣門能有較大的開度或者較大的進氣通過面，從而減小進氣阻力，使進氣順暢，相應的，而進氣門晚關是為了充分利用進氣的慣性增大進氣量。相應的排氣門早開是為了在氣壓較大時排干凈，而排氣門晚關也是為了利用慣性排氣。由于進氣門早開和排氣門晚關，致使活塞在上止點附近出現進、排氣門同時開啟的現象，稱其為氣門重疊。

氣門重疊顯示圖

發動機不同轉速需要的配氣定時也不同。這是因為當發動機轉速改變時，進氣流和排氣流也隨著改變，所以一直采用不變的氣門開關時間將會影響燃油的燃燒效率，一般情況下，隨著轉速的升高，氣門重疊角和氣門升程隨著增加，這樣講有利于獲得更好的發動機性能，以便更好的提高發動機的動力輸出。

雙頂置凸輪軸

但是也不能一味的增大氣門重疊角和升程，這能能夠導致的是廢氣混入進氣管以及未燃燒的混合氣隨排氣管流失的情況。因此可變氣門正時和可變氣門升程就顯得很重要了。

發動機正時系統

可變進氣系統可以分為兩類：多氣門投入工作以及可變進氣道系統。多氣門可以通過凸輪或者搖臂控制氣門在設定的工況下開關，或者在進氣道上設置閥門在特定工況下開關；而可變進氣道系統是根據發動機的不同轉速使用不同長度和容積的進氣管向氣缸充氣。

目前應用可變氣門系統的廠家很多，以時間比較久遠的本田VTEC為例，本田就是通過凸輪軸布置高速、低速兩種不同夾角和升程的凸輪，控制系統根據發動機的轉速利用油壓使氣門切換到不同凸輪以改變氣門相位和升程。

本田i-VTEC發動機

VTEC系統對于配氣相位的改變是階段性的，只能在高速低速的狀態下跳躍，而不是連續線性改變，因此在這個基礎上本田又推出了i-VTEC系統，這套系統較VTEC增加了VTC可變正時控制裝置，也就是一組進氣門凸輪軸正時可變的控制機構。

排氣歧管一般的形狀都比較怪異，就是為了排氣時互不影響

除了上面提到的靠改變氣門正時和氣門升程來實現發動機在不同情況下的進氣需求外，可變進氣歧管以及可變進氣道也可達到相同的效果。發動機的進氣道是連接進氣門和進氣總管的，進氣歧管設計的形狀也能直接影響發動機的性能。

粗、短、直的進氣歧管對于進氣流的阻力較小因此在高速過程中響應較快，氣流速度也較快，長、細、彎的進氣歧管則有利于進氣歧管中油與氣的混合，因此較短的進氣歧管更適合于高轉速，而較長的進氣歧管則更適合于低轉速。 因此就出現了可變進氣歧管這項技術。通過技術手段，實現其進氣歧管長度在不同轉速的時候可以變化，從而兼顧高低轉速時的進氣需求。下面我們來看看目前已有的可變進氣歧管長度技術。這種技術分為兩種，分段可調與無極可調。

如果有長短兩根進氣歧管，在低轉速時短進氣歧管關閉，發動機使用長進氣歧管進氣；高轉速時則關閉長進氣歧管，使用短管進氣；或者在進氣歧管內設置閥門，通過開關來控制歧管內的閥門，以此來控制進氣歧管的長度，分段可調能夠實現多種長度，更能后適應發動機轉速的要求。