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1、发动机可变气门原理解析前面已经了解过发动机的基本构造和动力来源。其实发动机的实际运转速度 并不是一成不变的，而是像人跑步一样，时而急促，时而平缓，那么调节好自己 的呼吸节奏尤其重要，下面我们就来了解一下发动机是怎样“呼吸”的。眩车凸轮轴的作用简单来说，凸轮轴是一根有多个圆盘形凸轮的金属杆。这根金属杆在发动机 工作中起到什么作用？它主要负责进、排气门的开启和关闭。凸轮轴在曲轴的带 动下不断旋转，凸轮便不断地下压气门（摇臂或顶杆），从而实现控制进气门和 排气门开启和关闭的功能。 OHV、OHC、SOHC、DOHC 代表什么意思？在发动机外壳上经常会看到SOHC、DOHC这些字母，这些字母到底表示的
2、是 什么意思？ OHV是指顶置气门底置凸轮轴，就是凸轮轴布置在气缸底部，气门布 置气缸顶部。OHC是指顶置凸轮轴，也就是凸轮轴布置在气缸的顶部。a0HV与0HE结构示倉圏气门邑缸揺需 顶杆正时皮带凸轮轴气门正时皮带曲轴凸轮轴OHV （底置凸轮轴）曲轴 活塞 气缸SOHC （单顶餐凸轮轴）如果气缸顶部只有一根凸轮轴同时负责进、排气门的开、关，称为单顶置凸 轮轴（SOHC）。气缸顶部如果有两根凸轮轴分别负责进、排气门的开关，贝V称为 双顶置凸轮轴（DOHC）。双顶養凸轮轴结构示意图排气凸轮轴气缸顶部有两根凸轮轴,分别负责 进门和排气门的开和关,划称为 何殛凸轮轴（DOHC） *排气门活塞进气凸轮f
3、flL nWw底置凸轮轴的凸轮与气门摇臂间需要采用一根金属连杆连接，凸轮顶起连杆 从而推动摇臂来实现气门的开合。但过高的转速容易导致顶杆折断，因此这种设 计多应用于大排量、低转速、追求大扭矩输出的发动机。而凸轮轴顶置可省略顶 杆简化了凸轮轴到气门的传动机构，更适合发动机高速时的动力表现，顶置凸轮 轴应用比较广泛。配气机构的作用-排气门3*曲轴活塞配气机构示意图皮带张紧轮曲轴平衡块正时皮带曲轴带轮+进气凸轮轴排气凸轮轴进吒凸轮轴带轮曲轴通过g带带动凸轮轴转动配气机构主要包括正时齿轮系、凸轮轴、气门传动组件（气门、推杆、摇臂 等），主要的作用是根据发动机的工作情况，适时的开启和关闭各气缸的进、排
4、气门，以使得新鲜混合气体及时充满气缸，废气得以及时排出气缸外。 什么是气门正时？为什么需要正时？所谓气门正时，可以简单理解为气门开启和关闭的时刻。理论上在进气行程 中，活塞由上止点移至下止点时，进气门打开、排气门关闭；在排气行程中，活 塞由下止点移至上止点时，进气门关闭、排气门打开。做功排Ta:逬气提前甬 P :昨延迟甬 v: a前角 6:楼咒延迟馬进气门打开压缩进气门关闭排气门打开下止点配气相位示意图-7-气门郵8角( 0(+5 ) itFy:排吒门关闭那为什么要正时呢？其实在实际的发动机工作中，为了增大气缸内的进气 量，进气门需要提前开启、延迟关闭；同样地，为了使气缸内的废气排的更干净,
5、排气门也需要提前开启、延迟关闭，这样才能保证发动机有效的运作。 可变气门正时、可变气门升程又是什么？发动机在高转速时，每个气缸在一个工作循环内，吸气和排气的时间是非 常短的，要想达到高的充气效率，就必须延长气缸的吸气和排气时间，也就是要 求增大气门的重叠角；而发动机在低转速时，过大的气门重叠角则容易使得废气 倒灌，吸气量反而会下降，从而导致发动机怠速不稳，低速扭矩偏低。凸轮轴正时齿轮提前 延迟可变正时机构示例正时链鏡利用液压控制凸轮轴疋时齿轮内部 内转子.可以实现一定苗團内的毎 庚提前或延迟.曲轴正时 齿轮固定的气门正时很难同时满足发动机高转速和低转速两种工况的需求，所以 可变气门正时应运而生
6、。可变气门正时可以根据发动机转速和工况的不同而进行 调节，使得发动机在高低速下都能获得理想的进、排气效率。I3低角痕凸轮离角度凸轮逾种可娈气i駐要通 过切换凸辐由上的低律虞凸轮 和离博离凸轮r来实现气门的 可变换可变气门机构示例虫上切険至磺度凸轮时,吒 门升程小切换殳高角慝凸轮时*气 门升程九影响发动机动力的实质其实与单位时间内进入到气缸内的氧气量有关，而可变气门正时系统只能改变气门的开启和关闭的时间，却不能改变单位时间内的进 气量，变气门升程就能满足这个需求。如果把发动机的气门看作是房子的一扇“门”的话，气门正时可以理解为“门”打开的时间，气门升程则相当于“门” 打开的大小。 丰田VVT-i
7、可变气门正时系统丰田的可变气门正时系统已广泛应用，主要的原理是在凸轮轴上加装一套液 力机构，通过ECU的控制，在一定角度范围内对气门的开启、关闭的时间进行调 节，或提前、或延迟、或保持不变。液压油内转子外转子内转子WT-i可变气门正时示意图F -wL%I当鉞由超时叮0恥1昭轨液压油当旅满液压油（红角）时.角度延迟凸轮轴的正时齿轮的外转子与正时链条（皮带）相连，内转子与凸轮轴相连。 外转子可以通过液压油间接带动内转子，从而实现一定范围内的角度提前或延 迟。 本田i-VTEC可变气门升程系统本田的i-VTEC可变气门升程系统的结构和工作原理并不复杂，可以看做在 原来的基础上加了第三根摇臂和第三个凸
8、轮轴。它是怎样实现改变气门升程的呢? 可以简单的理解为，通过三根摇臂的分离与结合一体，来实现高低角度凸轮轴的 切换，从而改变气门的升程。中间握臂i-VTECS统工作示意图丿中商速时-切换至懾 角度凸轮蜡大进气 ft施得高动力，普泡凸轮三摇當锁为F心低連时,应用瞥通凸蛇可融 得曲的s；睢三燔臂分离狀态蛊角度凸轮当发动机处于低负荷时，三根摇臂处于分离状态，低角度凸轮两边的摇臂来 控制气门的开闭，气门升程量小；当发动机处于高负荷时，三根摇臂结合为一体, 由高角度凸轮驱动中间摇臂，气门升程量大。 宝马Valvetronic可变气门升程系统飞轮直时气门叙进气凸轮轴链蛇主奧通述删朋冋T 升阳捌鯛.当曲甜时
9、 ,但中 OfiiSISlE .门幵田,埶SL养的鮎 礼麟砒I的嗎要：反曲轴带轮可变气门机构工件原理示慧圏宝爲崑动机可变气门构造图丄可变气门机构 伺服电动机排气凸删潤|排气凸轮轴琏轮宝马的Valvetronic可变气门升程系统，主要是通过在其配气机构上增加偏 心轴、伺服电机和中间推杆等部件来改变气门升程。当电动机工作时，蜗轮蜗杆 机构会驱动偏心轴发生旋转，再通过中间推杆和摇臂推动气门。偏心轮旋转的角 度不同，凸轮轴通过中间推杆和摇臂推动气门产生的升程也不同，从而实现对气 门升程的控制。 奥迪AVS可变气门升程系统凸轮电蛊呃动器凸翔由凸轮碗沟槽奧迪发动机可变气门构造图住电磁呃动器的作用下,谨过
10、螺旋沟椚可以使凸轮姑向莅盛 向右移动从而实现平同凸轮 间的切换.气门珥嵐阀呃朗器奥迪的AVS可变气门升程系统，主要通过切换凸轮轴上两组高度不同的凸轮 来实现改变气门的升程，其原理与本田的i-VTEC非常相似，只是AVS系统是通 过安装在凸轮轴上的螺旋沟槽套筒，来实现凸轮轴的左右移动，进而切换凸轮轴 上的高低凸轮。凸轮轴1-奥迪ZW5工作原理示意图=I 厲负荷时,电嶽驱动器使凸轮 轴向右穆动*切换至高闻愿凸 轮轴，从而增大吨门的升程.离负荷时.气门升稈较 尢,进气培也较大.凸轮5由凸轮气门雲迪AV5工乍原理示意圏低负荷时r气门升程蛟 小鮎1S也较少.电磁驱动器%凸轮傑负荷时-电磁呃动辭使 凸轮轴向左胳甜切换至 普灣凸抢轴.使汽门的升 程变甌脱沟橹吒门弹簧发动机处于高负荷时，电磁驱动器使凸轮轴向右移动，切换到高角度凸轮, 从而增大气门的升程;当发动机处于低负荷时，电磁驱动器使凸轮轴向左移动， 切换到低角度凸轮，以减少气门的升程。
发动机可变气门原理解析
