摘要：在汽车发动机发动的即运转过程中，如果气门的数量增加，发动机的转速不断提升，气门的正时和升程也将随之改变，导致了在发动机转速过低或者过高的时候，汽车处于输出功率状态，燃油的消耗也成为主要问题。发动机采用可变气门技术，将对发动机燃油系统带来极大改善，具有优化系统工作性能与质量的作用。目前存在许多发动机可变气门技术，具体的作用机理不同，且有时需要联合使用，本文对主要的气门正时技术和气门升程技术进行研究，并进行了举例说明。

　　关键词：汽车发动机;可变气门技术;气门正时技术;气门升程技术

　　1 可变气门的发展历程

　　近年来，发动机可变气门正时技术(VVT)被广泛应用于现代轿车上，发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量，使充量系数增加，发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。尤其是现在混合动力汽车的不断发展，其也能借着这项技术更白由地变换动力模式(如停车怠机)，使其内燃机的污染度进一步降低。宝马与丰田公司的骄傲之作VANOS与VVT-i最早解决了这个问题，而最早在可变气门发动机上获得表现的当属于本田公司于八十年代中期推出VTEC发动机。从VVT-i到WTL-i，丰田的VVTL-i技术，是在原来的VVT-i发动机上的凸轮轴，多了可以切换大小不同角度的凸轮。同时也利用摇臂机置来决定是否顶到大角度或小角度的凸轮，而作到可连续式地改变发动机的正时、重叠时间(重叠相位角)与两阶段式的升程。

　　2 汽车发动机的可变气门技术

　　2.1 发动机气门正时技术

　　汽车发动机的正时定义为发动机运转过程中，气门处于打开状态的时间。当活塞运动到一定的状态时，气门开启或者关闭，执行进气或者排气。活塞在进行上下运动时，气门进行间歇的打开与关闭，但是存在一个状态，活塞运动到某个点的时候，排气门和进气门同时处于打开状态，产生所谓的气门叠加状态，这种状态会影响发动机曲轴的偏转，使其产生曲轴偏转角即气门叠加角。叠加角是发动机的一项指标，在不同的转速下，气门叠加角的大小不同，转速越高夹角应越大。这项指标通过传动的无正时技术的发动机是无法实现的。气门正时技术可以促进燃油效率，汽车在启动或者缓慢行驶时，发动机的气门开启时间比较长，气门开度小，当转速增加时，开启的时间短，开闭的速度加快，较短时间内，氧气的含量会降低，不足以燃烧，导致发动机的燃烧系统不能正常运行。在发动机运行过程中，采用正时技术可以很好的控制低转速情况下的燃油问题，应该改造汽车的凸轮结构，搜集传感器检测信息，控制气门开闭的时间，对于气门运行进行科学的调整。

　　2.2 发动机气门升程技术

　　气门升程技术指的是对气门开启的开度大小进行控制的技术。当发动机在运行过程中，气门行程较远的情况下，所进气截面的面积就会随之增大，因此对进气产生的阻力会降低，从而使得气缸的进气更加通畅，这样的运行状态比较适合汽车在高速行驶的状态下。如果在汽车行驶速度较慢的情况下，就会导致进气时达不到要求的负压，从而导致汽车处于低速形式的状态下时，产生运转无力或者不够平稳的现象。如果气门很小，汽车发动机在慢速运转过程中，所需的负压会得到满足，保证氧气的充足和燃油的充分燃烧。然而当汽车处于高速行驶的状况下时，空气的流速就会加快，气阻也会增大，这些情况的出现就会导致气门在进气和排气的过程不够畅通。在汽车发动机中运用可变气门技术，就可以对这两方面的问题进行权衡。气门正时技术只能够对汽车发送机中气门开启的时间进行控制，对于气门开启的开度无法控制。因此要在汽车发动机中运用可变气门的升程技术，这样才能进一步提高汽燃油的燃耗效率，提高汽车经济性能。

　　3 典型案例

　　3.1 丰田汽车VVT-i智能可变气门系统

　　VVT-i系统是丰田汽车中发动机可变气门系统，当前这项技术已经在丰田汽车中普遍使用。VVT-i系统可以对发动机气门运动进行连续的正时调节，但是对气门的开度大小不能控制。这项技术的工作原理主要是：当汽车的运行速度由低到高运行时，“ECU”就会向凸轮控制下小涡轮内挤压机油，从而使小涡轮进行运转，其运转是相对凸轮进行的，这样就使得凸轮在60。范围内前后旋转，这样就会对气门的开启和闭合时间有所控制，从而实现气门的连续这时目标。这项技术的最大特点是，可以根据汽车发动机所处状态对凸轮进行合理控制，对凸轮轴的转角进行合理的调整，从而优化配气时机，保证对燃油的配气达到最佳状态，以此来帮助燃油充分燃烧，并且提高汽车扭矩，提升汽车的各项性能。

　　3.2 本田汽车可变气门升程系统

　　本田公司可变气门升程系统特点是单顶置凸轮轴、每缸4气门(两个进气门两个排气门)，进、排气门分列两侧，双摇臂轴，靠皮带传动。该系统可根据发动机转速和负荷的变化，通过摇臂总成改变进气门配气相位和升程。该可变气门升程技术配气相位取决于凸轮的升程，主凸轮的升程按低速小负荷进行设计，中间凸轮的升程按高速大负荷进行设计。当发动机高转速工况运行时，同步活塞将三个摇臂插接成一体，中间高角度凸轮工作，主、次凸轮虽然工作但不起作用，此时进气门由中间高角度凸轮驱动同步工作，气门升程的大小取决于中间高角度凸轮的升程。当发动机低转速工况运行时，三个摇臂独立分开，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门完全开闭;次凸轮通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，而中间凸轮驱动中间摇臂空摆但对气门不起作用，气门升程的大小分别取决于主凸轮和次凸轮的升程。

　　4 结束语:

　　在汽车发动机可变气门技术中，气门正时和气门升程是两个不同系统，但却具有关联性。可变气门技术目前已经被普遍应用到汽车发动机系统中，可变气门技术还需要不断改进，不仅要满足发动机在不同工况下的需求，还要不断探究如何更好地提高发动机的经济性、节能性、动力性和排放性等，促进社会经济发展。

　　参考文献:

　　[1]基于整车经济性的两级可变气门升程技术研究[J].王超,袁方恩,杨陈,沈源,冯擎峰.小型内燃机与摩托车.2014(02)

　　[2]发动机可变气门正时系统冷试检测原理及应用[J].周玲,卢帅.装备制造技术.2015(09)

　　[3]一种连续可变气门升程机构的动力学仿真[J].张宗澜,熊锐,吴坚,周鑫,曾恩山.车用发动机.2016(01)