改善发动机的运转状况

zhangt

改善发动机的运转状况

　　发动机的气门由凸轮驱动，凸轮的形状决定了气门开关的时间和行程(幅度)。一般发动机气门开关的时间和行程是固定不变的，而这种情况不能最大限度地发挥发动机的潜力。

　　首先，发动机处于低转速时，为了与较慢的燃烧速度相匹配，混合气进入汽缸的速度应该慢一些，进气量小一些，所以，此时理想的气门叠开角和进气门行程都应该比较小；而当发动机处于高转速时，为了让发动机产生高功率，理想的气门叠开角和进气门行程都应该比低速时更大一些。

　　 但是普通发动机的凸轮设计是固定的，气门叠开角和进气门行程只能在理想的最大与最小值之间选一个折中值。于是发动机在低速时，由于气门叠开角比理想值大，新鲜混合气就可能被废气带走，造成油耗增加；而在高速时，由于气门叠开角和进气门行程比理想值小，从而限制了发动机所能达到的最大功率。

　　设计可变气门(包括气门打开时间可变和行程可变)、改善发动机的运转状况就成了工程师们孜孜以求的目标。许多公司都拿出了自己的方案，颇有“八仙过海，各显神通”的感觉。

　在这里我们将分别介绍宝马、奔驰和菲亚特的可变气门技术。

　　宝马的技术叫阀门子(Valetronic)，它的进气门行程可变。

　工作原理为凸轮⑤通过一个位置可变的中间连杆④来驱动进气门摇臂⑦，由于形状的原因，当④围绕旋转轴⑥偏转一个角度时，气门行程就发生了变化。④是由偏心轮②推动的，②和涡轮②又是一体的，②由伺服电机①通过涡杆驱动，因此，伺服电机可以根据发动机控制系统的指令，选择进气门行程(0—9．7毫米之间)的最佳值，从而达到提高动力降低油耗的目的。

　　据宝马公司称，采用阀门子技术的发动机怠速时的油耗可降低18％，同时，发动机功率虽然没有明显增加，但发动机对于油门踏板的反应将会更加激烈和灵敏。当然，这种先进的技术也使得发动机的制造成本上升了15％。

　　 今年6月份，该技术将首先应用于1．8升115马力发动机，接着将开发两升140马力和以该机为原型的1．6升发动机。年底以前，该技术应该能装备到8缸机和12缸机身上。

　　奔驰的可变气门技术也是靠改变进气门行程来实现的，

　　工作原理为凸轮轴①上同时布置了进气凸轮②与排气凸轮③。一般情况下，进气凸轮通过移动支架④上的滚轮⑤来驱动进气门，排气凸轮通过摇臂滚轮⑥驱动排气门：当进气门行程需要加大时，定位凸轮⑦转动一个角度，从而通过移动支架将⑤向排气门的方向推进一段距离，这样在②驱动⑤时，进气门的行程就增加了。由于定位凸轮⑦的型线是连续变化的，因此，进气门的行程也可以连续改变。

　 与宝马和奔驰的机械结构不同，菲亚特的可变气门技术主要是通过液压机构实现的。

　　原理：凸轮①驱动推杆②产生一个压力，压力通过推杆腔⑥中的液压油传给了位于进气门上方的柱塞③，由柱塞驱动进气门。电磁阀④可以调节推杆腔⑤中的液压油量，从而控制了柱塞的行程，也就是控制了气门行程。

　　 虽然上述结构都实现了气门运动的可变性，但凸轮的运转始终以曲轴的运转为基础，奔驰和宝马分别开发的全电动气门控制系统则彻底摆脱了这种依赖性，实现了气门的独立控制。 该系统为每个气门(包括进气门与排气门)配备了一套电磁线圈，它能精确控制气门开关时间和行程。由于电磁线圈取代了凸轮轴，发动机的结构简化，能耗得以降低。与凸轮控制的气门相比，电动气门打开或关闭的过程更直接，进排气更顺畅；而且重要的是，它可以让多气门发动机实现部分气门工作，从而降低油耗。

　　该系统的缺点是要消耗大量电能。电磁线圈驱动气门的瞬间需要高电压，单靠蓄电池12伏的电力是远远不够的，宝马为此专门加装了一套高压电路，该电路的电压为42伏，由一台专门开发的与启动机一体的发电机供电。