vvt-i

VVT-i(Variable Valve Timing-intelligent)是豐田公司的智慧型可變氣門正時系統的英文縮寫。近幾十年來，基於提高汽車發動機動力性、經濟性和降低排污的要求，許多國家和發動機廠商、科研機構投入了大量的人力、物力進行新技術的研究與開發。目前，這些新技術和新方法，有的已在內燃機上得到套用，有些正處於發展和完善階段，有可能成為未來內燃機技術的發展方向。

基本介紹

• 中文名：可變氣門正時技術
• 外文名：vvt-i
• 效能：高效、節能、環保
• 全稱：Variable Valve Timing

正時系統

發動機可變氣門正時技術（VVT，Variable Valve Timing）是近些年來被逐漸套用於現代轎車上的新技術中的一種，發動機採用可變氣門正時技術可以提高進氣充量，使充量係數增加，發動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。

正時理論

合理選擇配氣正時，保證最好的充氣功率hv，是改善發動機性能極為重要的技術問題。分析內燃機的工作原理，不難得出這樣的結論：在進、排氣門開閉的四個時期中進氣門遲閉角的改變對充氣效率hv影響最大。進氣門遲閉角改變對充氣效率hv和發動機功率的影響關係可以通過圖1進一步給以說明。

圖1中每條充氣效率hv曲線體現了在一定的配氣正時下，充氣效率hv隨轉速變化的關係。如遲閉角40°時，充氣效率hv是在約1800r/min的轉速下達到最高值，說明在這個轉速下工作能最好的利用氣流的慣性充氣。當轉速高於此轉速時，氣流慣性雖然增加，但進氣行程的時間也大大降低，就使一部分本來可以利用氣流慣性進入汽缸的氣體被關在汽缸之外，加之轉速上升，流動阻力增加，所以使充氣效率hv下降。當轉速低於此轉速時，氣流慣性減小，壓縮行程初始時就可能使一部分新鮮氣體被推回進氣管，充氣效率hv也下降。

圖中不同充氣效率hv曲線之間，體現了在不同的配氣正時下，充氣效率hv隨轉速變化的關係。不同的進氣遲閉角與充氣效率hv曲線最大值相當的轉速不同，一般遲閉角增大，與充氣效率hv曲線最大值相當的轉速也增加。遲閉角為40°與遲閉角為60°的充氣效率hv曲線相比，曲線最大值相當的轉速分別為1800r/min和2200r/min。由於轉速增加，氣流速度加大，大的遲閉角可充分利用高速的氣流慣性來增加充氣。

改變進氣遲閉角可以改變充氣效率hv曲線隨轉速變化的趨向，以調整發動機扭矩曲線，滿足不同的使用要求。不過，更確切的說，加大進氣門遲閉角，高轉速時充氣效率hv增加有利於最大功率的提高，但對低速和中速性能則不利。減小進氣遲閉角，能防止氣體被推回進氣管，有利於提高最大扭矩，但降低了最大功率。因此，理想的氣門正時應當是根據發動機的工作情況及時做出調整，應具有一定程度的靈活性。顯然，對於傳統的凸輪軸挺桿氣門機構來說，由於在工作中無法做出相應的調整，也就難於達到上述要求，因而限定了發動機性能的進一步提高。

工業套用

在北極星LH2發動機上的套用

可變正時的結果與傳動 在北極星LH2發動機上，其傳動方式以及進排氣凸輪軸分布如圖2所示，排氣凸輪軸安裝在外側，進氣凸輪軸安裝在內側。曲軸通過鏈條首先驅動排氣凸輪軸，排氣凸輪軸通過另外一個鏈條驅動進氣凸輪軸。

可變氣門正時調節器 如圖3所示，（a）圖為發動機在高速狀態下，為了充分利用氣體進入氣缸的流動慣性，提高最大功率，進氣遲閉角增大後的位置（轎車發動機通常工作在高速狀態下，所以這一位置為一般工作位置）。（b）圖為發動機在低速狀態下，為了提高最大扭矩，進氣門遲閉角減少的位置。進氣凸輪軸由排氣凸輪軸通過鏈條驅動，兩軸之間設定一個可變氣門正時調節器，在內部液壓缸的作用下，調節器可以上升和下降。

當發動機轉速下降時，可變氣門正時調節器下降，上部鏈條被鬆動，下部鏈條作用著排氣凸輪旋轉拉力和調節器向下的推力。由於排氣凸輪軸在曲軸正時鏈條的作用下不可能逆時針反旋，所以進氣凸輪軸受到兩個力的共同作用：一是在排氣凸輪軸正常旋轉帶動下鏈條的拉力；二是調節器推動鏈條，傳遞給排氣凸輪的拉力。進氣凸輪軸順時針額外轉過θ角，加快了進氣門的關閉，亦即進氣門遲閉角減少θ度。

當轉速提高時，調節器上升，下部鏈條被放鬆。排氣凸輪軸順時針旋轉，首先要拉緊下部鏈條成為緊邊，進氣凸輪軸才能被排氣凸輪軸帶動旋轉。就在下部鏈條由松變緊的過程中，排氣凸輪軸已轉過θ角，進氣凸輪才開始運動，進氣門關閉變慢了，亦即進氣門遲閉角增大了θ度。

兩種工作狀態 從圖2和圖3不難看出，該發動機在左側和右側的可變氣門正時調節器操作方向始終要求相反。當發動機的左側可變氣門正時調節器向下運動時，右側可變氣門正時調節器向上運動，左側鏈條緊邊在下邊，右側鏈條緊邊在上邊。調節器向下移動時，緊邊鏈條都是由短變長。

當發動機處於較低轉速時，要求進氣門關閉的較早，如圖4（a）所示。左列缸對應的可變氣門正時調節器向下運動，上部鏈條由長變短。左右列缸對應的進氣凸輪軸在兩個力的共同作用下都順時針額外轉過θ角，加快了進氣門的關閉，滿足了低速進氣門關閉早，可提高最大扭矩的要求

當發動機處於較高轉速時，要求進氣門關閉得較遲，如圖4（b）所示。左列缸對應的可變氣門正時調節器向上運動。上部鏈條由短變長，下部鏈條由長變短。右列缸對應的可變氣門正時調節器向下運動，上部鏈條由長變短，下部鏈條由短變長。在左列缸的下部鏈條，右列缸的上部鏈條同時由長變短的過程中，排氣凸輪軸已轉過θ度，進氣凸輪才開始動作，進氣門關閉變慢了，滿足了高速，進氣門關閉較遲，可提高最大功率的要求。

微機控制

發動機的可變氣門正時系統由發動機控制單元ECM進行控制，微機控制關係如圖5所示。左右列缸對應的可變氣門正時機構均設定了一個可變正時電磁閥。發動機在獲得轉速感測器的信息後，對左右列缸對應的可變氣門正時電磁閥的控制方式做出正確選擇控制閥體動作。當獲得不同閥體位置時，通往可變氣門正時調節器內的液壓缸油路變換，使得可變氣門正時調節器上升或下降，以至於左右列缸對應的進氣門獲得了不同的遲閉角。

對比優勢

豐田VVT-I發動機的優勢

豐田VVT-i發動機的ECM在各種行駛工況下自動搜尋一個對應發動機轉速、進氣量、節氣門位置和冷卻水溫度的最佳氣門正時，並控制凸輪軸正時液壓控制閥，並通過各個感測器的信號來感知實際氣門正時，然後再執行反饋控制，補償系統誤差，達到最佳氣門正時的位置，從而能有效地提高汽車的功率與性能，儘量減少耗油量和廢氣排放。