【正文】 ②發(fā)動(dòng)機(jī)在冷環(huán)境下的廢氣排放物的清潔 隨著燃油經(jīng)濟(jì)性的發(fā)展，廢氣排放也實(shí)現(xiàn)了改善。 下圖給出了可變氣門升程技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)于指示壓力參數(shù)在各自設(shè)定點(diǎn)的比較。 進(jìn)氣氣門正時(shí)對(duì)泵氣損失的影響 （發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 2020rpm，平均指示壓力為 2bar） 在圖中因?yàn)闅忾T動(dòng)作角度變短，出現(xiàn)了氣流限制，原因是為了燃燒穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^(guò)給變化氣門升程 —時(shí)間積分的方法控制負(fù)荷。目前只有 Lotus 公司研制的電液驅(qū)動(dòng)的氣門機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)這種改變方式。 、可變氣門升程技術(shù)系統(tǒng)的特征 ⑴ 可變氣門升程 (Variable Valve Lift， VVL) 此機(jī)構(gòu)主要是改變了氣門開(kāi)啟的最大升程，按照氣門正時(shí)和持續(xù)期的變化情況又分為 2 類： VLT(Variable Lift and Timing)。 ECU 能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等信息優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能。 電控有彈簧單作用液壓活塞可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)也取消了凸輪軸，保留了氣門復(fù)位彈簧?；钊喜康拿娣e明顯大于下腔的面積。該系統(tǒng)適應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍很高，在可變定時(shí)和部分升程運(yùn)行方 面具有較好的靈活性；但將發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程與電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)一致較難；在控制過(guò)程中頻繁改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，控制相當(dāng)復(fù)雜；在高轉(zhuǎn)速下，消耗的電功率太大；氣門落座速度較快。 、電動(dòng)機(jī)直接控制 凸輪的可變氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)雖有凸輪，但已不再是傳統(tǒng)意義上的凸輪，故將其歸于此類。永磁鐵提供的鎖緊力使氣門鎖定在全開(kāi)或關(guān)閉的位置；通過(guò)激勵(lì)線圈使氣隙磁通減小而使氣門開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，氣門運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力由彈簧提供；通過(guò)改變線圈的通電和斷電時(shí)刻控制氣門的開(kāi)啟始點(diǎn)和開(kāi)啟持續(xù)期。 、電磁鐵驅(qū)動(dòng)可變氣門系統(tǒng) 這種系統(tǒng)由電磁線圈直接驅(qū)動(dòng)氣門，通過(guò)改變線圈的通電和斷電時(shí)刻控制氣門的開(kāi)啟始點(diǎn)和開(kāi)啟持續(xù)期。由于保留了凸輪，其調(diào)節(jié)范圍仍受到凸輪型線的限制，其氣門升程曲線只能在原凸輪驅(qū)動(dòng)的氣門升程曲線輪廓線內(nèi)。 圖 8 為 HYUNDAI/SEIMENS 公司的電控可變氣門正時(shí)系統(tǒng)的示意。 、可變搖臂機(jī)構(gòu) 圖 7 為一種通過(guò)改變搖臂比而改變氣門升程的可變氣門驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。 Honda 公司的 VTEL 多凸輪氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見(jiàn)圖 6，其進(jìn)、排氣凸輪軸 ,每缸設(shè)有 3 個(gè)凸輪相應(yīng) 3 個(gè)搖臂。該系統(tǒng)曾安裝在一臺(tái) Ferrari v8 發(fā)動(dòng)機(jī)上做過(guò)試驗(yàn)。Nelson/Elrod 和清華大學(xué)都進(jìn)行過(guò)這種凸輪軸調(diào)相機(jī)構(gòu)的研究。 另外一種典型的凸輪軸調(diào)相機(jī)構(gòu)是通過(guò)諧波傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖 3）。大量的可變氣門正時(shí)系統(tǒng)都屬于這一 類，其主要的差異在于實(shí)現(xiàn)凸輪軸調(diào)相的方式不同。 四、系統(tǒng)特點(diǎn)分類及應(yīng)用實(shí)例 、凸輪驅(qū)動(dòng)可變氣門系統(tǒng) 這類系統(tǒng)通過(guò)對(duì)凸輪軸傳動(dòng)、搖臂比、頂柱或正時(shí)皮帶的調(diào)節(jié)達(dá)到改變氣門正時(shí)或升程的目的；多為機(jī)械控制，也有少量為電子控制。因?yàn)樵谖鼩鉀_程，可燃混合汽被活塞抽入汽缸，進(jìn)氣門附近的氣流速度可以高達(dá)每秒兩百多米，而我們前面說(shuō)過(guò)，在下止點(diǎn)附近活塞運(yùn)動(dòng)相對(duì)緩慢，換句話說(shuō)，此時(shí)汽缸內(nèi)體積變化率并不大，如果延遲關(guān)閉進(jìn)氣門，盡管活塞已經(jīng)開(kāi)始上升，進(jìn)氣岐管內(nèi)的可燃混合汽還是會(huì)憑慣性繼續(xù)沖入氣缸的！ ⑶ 考慮排氣門關(guān)閉的時(shí)機(jī)： 如果排氣門也在活塞越過(guò)上止點(diǎn)一定角度之后再關(guān)閉會(huì)有什么效果呢？其實(shí)，排氣時(shí)會(huì)形成高速氣流，如果排氣門也在活塞越過(guò)上止點(diǎn)一定角度之后再關(guān)閉，雖然活塞已經(jīng)開(kāi)始下降， 排氣門附近的廢氣仍就會(huì)繼續(xù)排出。 ⑴ 考慮排氣門開(kāi)啟的時(shí)機(jī)： 如果比活塞到達(dá)下止點(diǎn)提前一點(diǎn)排氣門就開(kāi)啟會(huì)怎么樣呢 ？從直覺(jué)上，這時(shí)廢氣仍可推動(dòng)活塞做功，如果打開(kāi)排氣門開(kāi)始排氣，此時(shí)缸內(nèi)壓強(qiáng)就會(huì)降低，能量的利用率也就降低了，發(fā)動(dòng)機(jī)性能也會(huì)隨之下降。當(dāng)汽車在公路上中速行駛的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷很小，長(zhǎng)時(shí)間的疊加角可能會(huì)有益于減小燃料消耗和降低廢氣排放。隨著微電腦技術(shù)的發(fā)展，無(wú)凸輪驅(qū)動(dòng)可變氣門系統(tǒng)成為最近 20 年來(lái)研究的新領(lǐng)域，由于其涉及液壓、電磁、電子等多個(gè)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，目前多用于大型低速船用發(fā)動(dòng)機(jī)。 世界各國(guó)多年來(lái)開(kāi)發(fā)了多種可變氣門系統(tǒng)（機(jī)構(gòu)），有些系統(tǒng)部分實(shí)現(xiàn)了上述功能，有的只能對(duì)個(gè)別參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 ? 可變氣門系統(tǒng)的研究 歷史 為了對(duì)氣門的特性參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究。 2020 年后，吉林大學(xué)、上海交通大學(xué)與長(zhǎng)春汽車研究所等設(shè)計(jì)了一種液壓張緊器式可變配氣相位機(jī)構(gòu)，可將氣門在小范圍內(nèi)變化 (進(jìn)氣門：提前 15176。其中，F(xiàn)EV、 Aura、 BMW、 Ford 等分別展開(kāi)了電磁驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)的研究； Ford、Lotus、 Bosch [等分別展開(kāi)了電液驅(qū)動(dòng)式氣門機(jī)構(gòu)的研究。在部分負(fù)荷時(shí)，利用氣門正時(shí)可調(diào)適當(dāng)減小或增大氣門重疊角，改變廢氣存留量，可減少 HC 或 NOX 排放。無(wú)法在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)動(dòng)機(jī)性能難以在各種工況下都達(dá)到優(yōu)化。另一方面，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)性能可以提高汽車的吸引力，驅(qū)動(dòng)性 能仍然是許多消費(fèi)者的一個(gè)強(qiáng)烈要求。通過(guò)實(shí)例介紹了可變氣門技術(shù)改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能及在實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)均質(zhì)充量壓縮著火 (HCCI)方面的應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門技術(shù)的研究進(jìn)展 摘要 ：介紹了國(guó)內(nèi)外可變氣門技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。結(jié)合目前典型的可變氣門機(jī)構(gòu)，對(duì)實(shí)現(xiàn)可變氣門技術(shù)的途徑進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述與評(píng)價(jià)。 Valve timing. review ? 緒論 因?yàn)榻鼛啄耆虻哪抗馊械搅谁h(huán)境問(wèn)題上，所以減輕環(huán)境壓力比如降低燃油消耗和廢氣排放，已經(jīng)成為所有汽車廠商的重要挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)氣門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常只能保證在某一工況優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，其凸輪型線是固定的。 氣門啟閉時(shí)刻可調(diào)使得發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下均可充分利用氣流動(dòng)力現(xiàn)象，改善進(jìn)氣過(guò)程。 2O 世紀(jì) 9O 年代中后期，開(kāi)始研究無(wú)凸輪氣門機(jī)構(gòu)。在 90 年代中期開(kāi)發(fā)出了一種用 諧波傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)可變凸輪相位的機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)小級(jí)差的多級(jí)調(diào)相。但與國(guó)外相比，可變氣門技術(shù)只是局限于試驗(yàn)室研究，還沒(méi)有形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、可以廣泛應(yīng)用于車用發(fā)動(dòng)機(jī)的可變氣門機(jī)構(gòu)。圖 1 為美國(guó)自 1976 年以來(lái)有關(guān)可變氣門專利的發(fā)展?fàn)顩r。凸輪驅(qū)動(dòng)可變氣門系統(tǒng)研究時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單可靠，在汽車上已有應(yīng)用。 三、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及原理 理論上說(shuō)，使進(jìn)排氣的混合根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不同與之相配合。 進(jìn)、排氣門的動(dòng)作都必須和活塞運(yùn)動(dòng)相配合：以一臺(tái)四沖程汽油機(jī)的某個(gè)氣缸為例，開(kāi)始進(jìn)氣沖程時(shí)活塞正處于上止點(diǎn)，此時(shí)進(jìn)起門開(kāi)放，排氣門關(guān)閉；曲軸運(yùn)轉(zhuǎn) 180 度后，活塞到達(dá)下止點(diǎn)，進(jìn)氣門也關(guān)閉，開(kāi)始了壓縮沖程；曲軸又運(yùn)轉(zhuǎn) 180 度后活塞重回上止點(diǎn)，點(diǎn)火，進(jìn)入做功沖程；另一個(gè) 180 度后活塞再次到達(dá)下止點(diǎn)，排氣門開(kāi)放，進(jìn)入排氣沖程，直至再過(guò)180 度，活塞又回到上止點(diǎn)，排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門開(kāi)放，進(jìn)入下一循環(huán)的進(jìn)氣沖程。那么這樣一來(lái)到底是利大還是弊大呢？其實(shí)活塞在上、下止點(diǎn)附近時(shí)，相對(duì)處于行程中段時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度，活塞本身的位移會(huì)比較小，故此，如果做功沖程提前一點(diǎn)打開(kāi)排氣門，損失的功未必多，節(jié) 省的消耗還要更多些！ ⑵ 考慮進(jìn)氣門關(guān)閉的時(shí)機(jī)： 如果在轉(zhuǎn)入壓縮沖程時(shí)，活塞越過(guò)下止點(diǎn)一定角度后再關(guān)閉進(jìn)氣門又如何呢？直觀的感覺(jué)可能是，這時(shí)活塞已經(jīng)開(kāi)始上升，剛剛吸入的可燃混合汽豈不是又要被排出去一部分？性能會(huì)不會(huì)下降？ 然而答案是只要時(shí)機(jī)適當(dāng)，這樣做反而可以增加吸氣量，提高充氣效率。低到活塞尚未到達(dá)上止點(diǎn)之前，缸內(nèi)壓強(qiáng)可能就已經(jīng)低于進(jìn)氣岐管內(nèi)可燃混合汽的壓強(qiáng)了！如此看來(lái)，進(jìn)氣門也可以提前 一點(diǎn)開(kāi)啟。 ①凸輪軸調(diào)相機(jī)構(gòu) 這種