改革開(kāi)放至今40 年，時(shí)光如川奔流，市場(chǎng)紛繁多變，在這40 年的光輝歲月里，中國(guó)的汽車行業(yè)親身經(jīng)歷和見(jiàn)證這一過(guò)程，并且從中受益頗深、不斷進(jìn)步成長(zhǎng)。但同時(shí)不可避免的是，在推進(jìn)中國(guó)汽車行業(yè)進(jìn)步的同時(shí)，也涌現(xiàn)了許多問(wèn)題。其中難以攻關(guān)的就是關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)問(wèn)題，質(zhì)量較差的發(fā)動(dòng)機(jī)性能不好，耗油量大，對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)成本高，廠家就難以銷售，終其產(chǎn)品就會(huì)被淘汰。同時(shí)多次強(qiáng)調(diào)建設(shè)生態(tài)中國(guó)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境保護(hù)意識(shí)已經(jīng)深入人心，逐漸成為全民共識(shí)。為了國(guó)民與政府的需求，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的缺陷必須亟待解決。雖然中國(guó)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)方面一直落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，但唯有砥礪前行，方可成功。本文總結(jié)了當(dāng)前的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)技術(shù)（目前比較有效的改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)的技術(shù)）為中國(guó)創(chuàng)造提供一些理論支撐，因此本文在理論上和現(xiàn)實(shí)上具有雙重意義。
1 可變氣門(mén)技術(shù)
1.1 可變氣門(mén)技術(shù)的發(fā)展歷史
為了能夠順利地運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)零件的有力控制和有效管理。如果一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)只裝置一個(gè)氣門(mén)的話，解決汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃油供給問(wèn)題就顯得很困難和繁雜。有工程師嘗試通過(guò)可變氣門(mén)的使用來(lái)處理這一問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)對(duì)汽車有效果*的性能提升作用，可以很好地促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車行業(yè)的發(fā)展，于是研究發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)工程師的不變課題。
從發(fā)動(dòng)機(jī)研制之初汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工程師們苦苦探索與追求對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門(mén)控制，早在1880 年，英國(guó)工程師Dugald Clerk 先生就研制出一種發(fā)動(dòng)機(jī)可變機(jī)構(gòu)，但不足的地方也很明顯，它只用于改善煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，使用范圍小。
后來(lái)的一百年間，各國(guó)汽車電動(dòng)機(jī)發(fā)明家陸續(xù)申請(qǐng)了許多項(xiàng)發(fā)明，但可惜很多都無(wú)法用于實(shí)際操作中。直到1983 年，Alfa Romeo 公司研制出支持支持雙凸輪軸兩氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的兩點(diǎn)式可變氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)，并且將其批量投入生產(chǎn)。后人也將自己的技術(shù)成果投入實(shí)際應(yīng)用，但效果還不是特別令人滿意，主要表現(xiàn)在制造費(fèi)用高、操作自由性和范圍小、復(fù)雜程度高、高速駕駛時(shí)效果差等方面。
在科技水平與理論知識(shí)的雙重支持下，可變氣門(mén)正式技術(shù)克服難題，逐漸在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)占主導(dǎo)地位。目前，可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)在*都已經(jīng)廣泛使用，它成為設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)的標(biāo)配。但精益求精，發(fā)動(dòng)機(jī)工程師們繼續(xù)研究，更上一層樓，更深地挖掘了內(nèi)燃機(jī)的潛力，發(fā)明了可變電氣門(mén)升程技術(shù)。一般采用兩種技術(shù)相結(jié)合，其使用效果更佳。
1.2 可變氣門(mén)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑
可變氣門(mén)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑比較多，為了理解簡(jiǎn)單，可以用不同的分類標(biāo)準(zhǔn)。
以有無(wú)凸輪軸為標(biāo)準(zhǔn)，可以分類為基于凸輪軸、無(wú)凸輪軸。
以控制的位置為標(biāo)準(zhǔn)，可以分類為六類可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)。類能夠改變皮帶或鏈條輕松緊邊長(zhǎng)度的曲軸與鏈輪間機(jī)構(gòu)、第二類控制鏈輪與凸輪軸間機(jī)構(gòu)、第三類控制凸輪軸機(jī)構(gòu)、第四類控制凸輪軸與從動(dòng)件機(jī)構(gòu)、第五類控制從動(dòng)件機(jī)構(gòu)，以及后第六類以電磁、電液、電氣或電機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)凸輪軸機(jī)構(gòu)。
1.3 可變氣門(mén)技術(shù)的分類
根據(jù)不同的控制參數(shù)，將多種多樣的可變氣門(mén)技術(shù)總分為兩大類，即可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)與可變氣門(mén)升程技術(shù)。在實(shí)際行駛過(guò)程中，為了提升動(dòng)力性能，更好地節(jié)省燃油和費(fèi)用，正時(shí)和升程是可以變化使用的，這就是可變氣門(mén)的可變意義。
正時(shí)指控制氣門(mén)的開(kāi)關(guān)及閉合，可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)可以再往下分類，按氣門(mén)開(kāi)啟延續(xù)時(shí)間的變化狀況的不同可分為相位、相位與持續(xù)期這兩種可變氣門(mén)系統(tǒng)；升程是指控制氣門(mén)開(kāi)合程度即改變升程，可變氣門(mén)升程技術(shù)也可以向下再按定時(shí)與持續(xù)期可分類為升程與定時(shí)、升程單獨(dú)可變這兩種可變氣門(mén)系統(tǒng)。
一般來(lái)說(shuō)，想要通過(guò)可變氣門(mén)提升動(dòng)力性能，從改變升程和正時(shí)切入，具體是把氣門(mén)升得更高一些，氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間延長(zhǎng)。在車輛慢速行駛的情況下，需要縮短氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間，并且把氣門(mén)的升程降低一些。
汽車行業(yè)的許多廠家可能采取各種不同的可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)，但都逃脫不開(kāi)基本的通過(guò)改變正時(shí)、升程、正時(shí)和升程來(lái)實(shí)現(xiàn)控制氣門(mén)的目的。因?yàn)闊o(wú)論是汽缸的進(jìn)氣量還是汽缸的排氣量都是與氣門(mén)的升程和正時(shí)息息相關(guān)，升程和正時(shí)對(duì)他們起決定性作用。
2 可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)與可變氣門(mén)升程技術(shù)
氣門(mén)正時(shí)和升程兩種技術(shù)，前者是對(duì)氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的技術(shù)控制，后者是對(duì)氣門(mén)開(kāi)度的技術(shù)控制。
2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)
從許多實(shí)驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，氣門(mén)越多，發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)啟的持續(xù)時(shí)間即正時(shí)和升程就會(huì)不斷變化，這種情況在低速駕駛或高速駕駛時(shí)都一樣，轉(zhuǎn)速會(huì)隨著氣門(mén)增加而加快，汽車一直在輸出功率，消耗能量，使得汽車出現(xiàn)嚴(yán)重費(fèi)油現(xiàn)象。但現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用可變氣門(mén)，較好地改變了這種情況，使得燃油系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益更高，提升運(yùn)行質(zhì)量和性能。可變氣門(mén)的優(yōu)勢(shì)需要通過(guò)多種技術(shù)的結(jié)合才可以很好地展現(xiàn)出來(lái)。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)具體運(yùn)作方式是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，打開(kāi)氣門(mén)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)快達(dá)到一個(gè)零界點(diǎn)時(shí)，執(zhí)行排氣和進(jìn)氣系統(tǒng)，使得它能夠達(dá)到那一點(diǎn)，產(chǎn)生氣門(mén)疊加，疊加會(huì)形成一個(gè)與汽車轉(zhuǎn)速有正比關(guān)系的疊加角。
汽車開(kāi)啟時(shí)，氣門(mén)的開(kāi)啟持續(xù)較長(zhǎng)，如果轉(zhuǎn)速加快，會(huì)縮短開(kāi)啟時(shí)間，氣門(mén)開(kāi)閉速度變化將很快。汽車氧氣含量短時(shí)間內(nèi)會(huì)降低，不利于穩(wěn)定運(yùn)行燃燒系統(tǒng)。通過(guò)利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)技術(shù)，可以有效地解決和處理汽車的燃油系統(tǒng)問(wèn)題，汽車各項(xiàng)信息可以被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，氣門(mén)開(kāi)閉可以被科學(xué)地控制，汽車可以正常駕駛。
2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)升程技術(shù)
一些汽車氣門(mén)比較遠(yuǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)由氣門(mén)產(chǎn)生的橫切面積就比較大，影響了進(jìn)氣效率，會(huì)導(dǎo)致車內(nèi)氧氣不足，進(jìn)一步影響燃油的燃燒效率。慢速駕駛的汽車，進(jìn)氣不足的話，會(huì)影響運(yùn)轉(zhuǎn)。因此即使在慢速時(shí)，也要保證氣門(mén)開(kāi)度夠大，更順暢地進(jìn)氣，引入充足氧氣，使燃油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
3 發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門(mén)技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
與國(guó)外相比，中國(guó)在這方面的研究成果與掌握的技術(shù)相對(duì)較弱，許多應(yīng)用在國(guó)外品牌的汽車當(dāng)中能看到的身影較多。例如保時(shí)捷911 的Variocam，寶馬的Valveronic，雷諾日產(chǎn)的連續(xù)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)，英菲尼迪螺套與螺桿組合的VVEL 等等。
智能型的可變氣門(mén)在現(xiàn)實(shí)中也有應(yīng)用。例如日本豐田汽車的VVT-i 型發(fā)動(dòng)機(jī)，它的智能體現(xiàn)在能夠靈活自如地操縱氣門(mén)開(kāi)閉，提高燃燒效率。但是它對(duì)氣門(mén)開(kāi)度的控制卻束手無(wú)策，因此要引入VTEC 系統(tǒng)給予幫助。這里就不多加贅述。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，低速駕駛氣門(mén)排氣少，反之高速駕駛氣門(mén)排氣多，通過(guò)可變氣門(mén)的這種科學(xué)調(diào)整，使氣門(mén)開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間、氣門(mén)開(kāi)度可以被控制，使汽車燃油充分燃燒，汽車性能高度提升。實(shí)際中聯(lián)合使用這兩種常用技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)可變氣門(mén)的應(yīng)用。