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可变配气相位

发动机的转速变化范围较大固定的配气相位和气门升程不能将发动机的性能发挥到最佳。这就

要求发动机具有可变配气机构，而各种的可变气门技术原理是一致的无非是气门正时可变或气门升

程可变两种。各自的特点无非就是实现的机构不同有的是机械式的、有的是液压式、有的是电子式

的辅以液压类构件。

可变配气相位气门驱动

可变正时气门是通过使凸轮轴和曲轴相位改变一个角度来实现的，各种正时气门机构的主要差异在

于实现凸轮轴调相的方式不同。

（1）液压驱动方式

发动机曲轴正时齿正时齿轮之间采用齿形带轮与凸轮轴传动，机构需要用张紧轮张紧，在张紧轮基

础上，外加一个调整惰轮。通过调整惰轮，可以改变`齿形带两端的长度。当一边变长而另一边变

短时，会使凸轮轴相对曲轴发生角位移，实现配气相位的改变。该机构的优点是结构较为简单，对

原发动机的改动小。目前国内外已有个别发动机配气机构采用了液压张紧器，如德国奥迪和大众公

司已将液压张紧器可变配气相位机构用于其实际产品中。

（2）电子驱动方式

另外一种典型的凸轮轴调相机构是通过谐波传动实现。谐波传动调相机构主要

有刚轮、柔轮和波发生器3个构件，柔轮是易变形的薄壁外齿圈，刚轮是刚性内齿轮，波发生器由

椭圆盘和柔性轴承组成。3个构件中任何一,个都可作为主动件，其余两个一个为固定件，一个为

从动件；亦可以任意两个为主动件，其

余一个从动。它通过使波发生器转动，使柔轮及凸轮轴相对于刚轮及正时皮带轮转过一定角度，而

达到调相的目的。Nelson／Elrod和清华

大学都进行过这种凸轮轴调相机构的研究。

可变升程气门驱动

为一种通过改变摇臂比而可变气门驱动机构示意图。这种机构通过改变摇臂绞接点的位置来改变摇

臂比，仅可改变气

门升程，而不能改变气门正时和开启持续期。本机构的优点是结构简单，缺点是气门正时未得到优

化。

变配气相位和升程气门驱动

配气相位可变气门驱动机构能提高中低速转矩，改善低速稳定性，但由于最大气门升程仍保持不变，

所以燃油经济性的改善很小。变配气相位和升程气门驱动机构能同时调节气门正时和气门升程，并

对高转速与低转速、大负荷与小负荷以及工况转换点同时进行优化，能使发动机在整个转速范围内

获得良好的性能。配气相位、气门升程可变方式已逐渐成为可变气门研究应用的主流。

气门驱动系统按驱动方式不同可分为凸轮驱动系统和无凸轮驱动系统两大类。凸轮驱动可变气门系

统研究时间相对较长，系统相对简单可靠，在汽车上已有应用。随着微电脑技术的发展，无凸轮驱

动可变气门系统成为最近20a来研究的新领域，由于其涉及液压、电磁、电子等多个领域，结构

较为复杂，目前多用于大型低速船用发动机。

目前国外高级轿车普遍使用电控可变配气机构(VVT-i)功率性，经济性、安全性、排放性均达到欧

洲四号标准。电控可变配气机构(VVT-i)，其作用是随发动机的转速及负荷的变化，自动改变配气

相位及气门升程，以提高气缸的充气量和选择适合的气门重叠角。使发动机在较大的转速范围内获

得更大的转矩和最低耗油量。气门可变升程的作用是：最小升程用于怠速及小负荷时，低速时进气

流慢，由于升程小，便于形成进气涡流，使混合气更充分，均匀混合，最大升程用于高转速、大负

荷时以减小气门处的进气阻力，获得最大的充气量。

这类系统通过对凸轮轴传动、摇臂比、顶柱或正时皮带的调节达到改变气门正时或升程的目的，其

与可变惯性充气系统机构不同，它由可变配气相位和可变升程的凸轮、转速传感器、节气门位置传

感器、水温传感器、ECU及液压电磁阀、油缸组成，关键零件是可变配气相位凸轮轴，该机构是由

电脑ECU控制，当发动机转速传感器和节气门位置传感器及水温传感器把发动机转速信号，节气门

位置信号及水温温度信号输入ECU，ECU根据这些信号控制液压电磁阀，液压油进入油缸，克服凸

轮轴顶端弹簧弹力，驱动凸轮轴作轴向移动，凸轮顶起气门，气门打开进气，其之所以能自动改变

配气相位及气门升程，关键在凸轮轮廓线经过特殊加工，轴线呈斜坡，形成可变升程，可以改变气

门的升程，和开度，从而改变配气相位，选择合适的气门重叠角提高充气量。其工作过程是：发动

机处于怠速或小负荷低速工况时，进气流慢，这时的气门升程小，气门开度小，重叠角小，于形成

进气涡流，使混合气充分均匀混合，随着转速升高，负荷增大，气门升程也随之改变气门开度，使

其相应增大，重叠角度大，进气流阻力减小，形成气流惯性，在气缸进气行程进行到活塞到下止点

后，仍可利用进气气流的惯性