本田发动机的VTEC系统


本田汽车公司在1989年推出了自行研制的“可变气门配气相位和气门升程电子控制系统”,英文全称“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System”,缩写就是“VTEC”,是世界上第一个能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。与普通发动机相比,VIEC发动机同样是每缸4气门(2进2排)、凸轮轴和摇臂等,不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。

以雅阁F22B1发动机进气凸轮轴为例,除了原有控制两个气门的一对凸轮(主凸轮a和次凸轮b)和一对摇臂(主摇臂A和次摇臂B)外,还增加了一个较高的中间凸轮c和相应的摇臂(中间摇臂C),三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。

低速时

高速时

发动机低速时,小活塞在原位置上,三根摇臂分离,主凸轮a和次凸轮b分别推动主摇臂A和次摇臂B,控制两个进气门的开闭,气门升量较少,情形好像普通的发动机。虽然中间凸轮c也推动中间摇臂C,但由于摇臂之间已分离,其它两根摇臂不受它的控制,所以不会影响气门的开闭状态。

发动机达到某一个设定的高转速(3500转/分)时,电脑即会指令电磁阀启动液压系统,推动摇臂内的小活塞,使三根ABC摇臂锁成一体,一起由中间凸轮c驱动,由于中间凸轮比其它凸轮都高,升程大,所以进气门开启时间延长,升程也增大了。

当发动机转速降低到某一个设定的低转速时,摇臂内的液压也随之降低,活塞在回位弹簧作用下退回原位,三根摇臂分开。

整个VTEC系统由发动机主电脑(ECU)控制,ECU接收发动机传感器(包括转速、进气压力、车速、水温等)的参数并进行处理,输出相应的控制信号,通过电磁阀调节摇臂活塞液压系统,从而使发动机在不同的转速工况下由不同的凸轮控制,影响进气门的开度和时间。

VTEC系统已经有十余年的历史,面对目益严格的排放及动力性能要求,已有一点“力不从心”的感觉。例如VTEC系统的气门升程和正时的变换动作明显将发动机的状态划分为两个阶段,它们之间的转换不够平滑,在VTEC系统启动前后发动机的表现截然不同,连发出的声音也不一样。为了改善VTEC系统的性能,近年本田推出了i-VTEC系统。

简单地说,i-VTEC系统是在现有系统的基础上,添加一个称为“可变正时控制”VTC(Variable timing control),即一组进气门凸轮轴正时可变控制机构,通过ECU控制程序,控制进气门的开启关闭。它的原理是当发动机低转速时令每缸其中一只进气门关闭,让燃烧室内形成一道稀薄的混合气涡流,结集在火花塞周围点燃作功。发动机高转速时则在原有基础上提高进气门的开度及时间,以获取最大的充气量。VTC令气门重叠时间更加精确,达到最佳的进、排气门重叠时间,并将发动机功率提高20%。同时,i-VTEC系统发动机采用进气歧管放在前,排气歧管放在后(靠车厢一端)的布置。在进气歧管上增设了可变长度装置,低转速时增长进气行程提高气流速度,有利于提升扭矩;而排气歧管则缩短了长度,也就是缩短了与三元催化器之间的距离,使三元催化器更快进入适当的工作温度,能有效控制废气排放。由于发动机一启动后i-VTEC系统就进入状态,不论低转速或者高转速VTC都在工作,也就消除了原来VTEC系统存在的缺陷。(2001年7月6日)

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