可变气门升程技术

改善发动机功率和扭矩的技术

可变气门升程（variable valve lift，VVL），传统的汽油发动机的气门升程是固定不可变的。也就是凸轮轴的凸轮型线只有一种。这就造成了该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应。传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工况下最平衡的性能。

简介

VVL的采用，使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程。从而改善发动机高速功率和低速扭矩。

可变升程技术的分类

可变气门升程技术根据气门定时与开启持续期的变化情况可以分为两类:

可变气门升程与定时

VLT（Variable Lift and Timing）即在改变升程的同时改变了定时与开启持续期。气门升程单独可变，即能在保持气门的定时和开启持续期不变的条件下。

单独改变气门的最大升程

气门升程单独可变在实际产品中很少采用，因为它难以适应转速的变化对进、排气流通特性的，要求。发动机上用得较多的是可变升程与定时，VLT。

按控制效果来分，可以将可变气门升程技术分为连续式气门升程调节 (CVVL) 和阶段式气门程调节 (DVVL)，两种方式都有自己的优缺点，。

研究现状

国外研究情况

相比其他汽车节能减排技术，发动机配气控制技术发展比较缓慢，在 20 世纪 80 年代后才陆续，出现了可变气门正时（VVT）和可变气门升程，（VVL）技术。由于阶段式气门升程调节结构简单，研究时间长，技术相对比较成熟。目前，国外对连续式气门升程调节做了大量的研究。

Delphi 开发了一款 CVVL，该款 CVVL 表明可以通过减少泵气损失和驱动凸轮所需转矩，提高[部分负荷的燃油经济性。Kyoung-Pyo Ha 等人研究表明，CVVL 可以提高燃油经济性 5% 以上，动力性 3% 以上。美国专利局自 2009 年以来，批准了大量关于连续可变气门升程的专利申请。如Jongmin Lee 的带有气门停滞功能的连续可变气门升程装置专利，Young Hong Kwak 的连续可变气门升程装置专利。在实际汽车的应用中，本田公司于 1989 年成

功研制“可变气门正时和气门升程电子控制系统”，它是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程的气门控制系统。随后本田公司对 VTEC技术进行不断升级，研发出 i-VTEC以及Advance VTEC 技术，Advance VTEC 技术可以实现对气门升程的连续可调。继本田公司之后，世界上其他汽车厂商也都相继推出可变气门升程技术，阶段式气门升程调节有奥迪 AVS、三菱 MIVEC、保时捷Cariocam Plus 等。相比阶段式气门升程调节，连续式气门升程调节没有阶段式调节应用普遍，只有宝马、日产、菲亚特、丰田等少数公司实现了气门升程的连续可变。

国内研究现状

与国外相比，国内对可变气门升程技术研究起步晚，同国外存在一定差距，国内高校在可变气门升程对进气和燃烧的影响进行了研究。在进气方面，天津大学的王天友等人对可变气门升程下的缸内气流的运动特性进行了研究。研究结果表明，低的气门升程使发动机的滚流比有所减小，但可以产生较强的湍流，进气行程湍流强度可以达到大气门升程时的两倍。

应用案例

近几年，日产和宝马则以更为精巧的设计率先推出了自己的连续可变气门升程技术，实现了气门升程的无级可调。日产的VVEL技术为例，工程师在驱动气门运动的摇臂增加了一组螺杆（螺栓）和螺套（螺母），螺套由一根连杆与控制杆相连，连杆又和一个摇臂和控制杆相连带动气门顶端的凸轮。图2为英菲尼迪采用VVEL技术的V6发动机。

VANOS是宝马开发的连续可变气门正时技术（Steples sly Variable Valve Timing），而宝马2.0升直列四缸发动机采用的是进气气门正时和排气气门正时同时可变的double-VANOS双可变气门系统。double-VANOS系统能够在大部分转速区内持续地调节进气气门正时和排气气门正时，并且double-VANOS系统还能够在各种工况下控制高温废气再循环进入进气歧管的流量。它可以利用调节再循环废气量在低速时提高燃油经济性，在高速时产生最大输出功率。如图3所示为宝马2.0升直列四缸发动机采用的是进气气门正时和排气气门正时同时可变的double-VANOS双可变气门系统，它能够在大部分转速区内持续地调节进排气气门正时。

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