浅谈本田i-VTEC发动机技术

1、浅谈本田i-VTEC发动机技术内容摘要：解决发动机燃油经济性与排放性能之间的矛盾一直是汽车发动机技术不断发展的关键，而发动机可变气门正时技术便是解决这一问题的方案之一，本文介绍了本田发动机可变气门正时技术的结构和工作原理，提出随着可变气门正时技术的逐渐成熟并被高性能发动机采用，从而提高发动机的动力性和经济性，降低排放。论文关键词：本田发动机,可变气门技术,气门正时技术,气门正时,气门升程由于发动机转速不同，对配气相位的要求亦不同。普通的发动机出来后，配气相位和气门升程就固定不变了，无法适应不同转速下发动机对进排气的需求。因此，人们希望能够有这样一种发动机，其凸轮型线能够适应任何转速，不论在高速

2、还是低速都能得到最佳的配气相位。于是，可变配气相位控制机构应运而生。在可变配气相位控制机构中比较有代表性的便是本田公司的i-VTEC系统。二、VTEC系统介绍VTEC系统为英文Variable Valve Timing And Lift Electronic Control System的缩写，其中文含义是“可变气门正时及气门升程系统”。该技术是20世纪80年代研制和开发出的新技术，本田车系中思域、里程、CR-V，以及广本雅阁、奥德赛等车型都采用了VTEC系统。VTEC系统使气门正时和气门升程根据发动机转速的变化作出相应的实时调整，使气缸的充其量同时能够满足发动机低转速和高转速下的不同需要，从

3、而提高了发动机的动力性和经济性。VTEC发动机是每缸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。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。通过计算机控制的气门正时和气门升程系统，可以大大提高发动机的燃烧效率和性能。与同排量的发动机相比，本田采用了VTEC技术的发动机性能都有所提高。VTEC的设计就好像采用了两根不同的凸轮轴似的，一根用于低转速，一根用于高转速，但是VTEC发动机的不同之处就在于将这样两种不同的凸轮轴设计在了一根凸轮轴上。本田发动机进气凸轮轴中，除了原有控制两个气门的一对凸轮（主凸轮和次凸轮）和一对摇臂（主摇臂和次摇臂）外

4、，还增加了一个较高的中间凸轮和相应的摇臂（中间摇臂），三根摇臂内部装有由液压控制移动的小活塞。发动机低速时，小活塞在原位置上，三根摇臂分离，主凸轮和次凸轮分别推动主摇臂和次摇臂，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。虽然中间凸轮也推动中间摇臂，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，使三根摇臂锁成一体，一起由中间凸轮驱动，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

5、，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。整个VTEC系统由发动机电子控制单元（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。本田的VTEC发动机技术已经推出了十几年了，事实也证明这种设计是可靠的。它可以提高发动机在各种转速下的性能，无论是低速下的燃油经济性和运转平顺性还是高速下的加速性。可以说，在电子控制阀门机构代替传统的凸轮机构之前，本田的VTEC技术在当时可以说是一种很好的方法。如果只考虑高转速问题，本田不必发展VTE

6、C技术，因为经常在高转速运行的赛车发动机并不需要类似VTEC的装置。但普通汽车就不同了，他们在街道上行驶时发动机经常处于中、低转速，此时气门如果还是大开度的话，将造成发动机工作粗暴和燃油消耗高等问题。对此，本田的解决方案就是VTEC，它使发动机气门在高速时开度大，低速时适当降低，兼顾了低速平顺性和高速动力性。采用VTEC系统可使发动机降低油耗，提高功率输出。当发动机低速运转时，由于主进气门和辅助进气门的开度不同，使燃烧室内产生涡流，从而提高燃烧效率，降低发动机油耗。发动机高速运转时，由于主、辅进气门的开度增大，使发动机的输出功率随之增大。1.低速状态主摇臂和次摇臂并未与中摇臂相连，但分别由两个

7、凸轮在不同的时间与高度下驱动。次凸轮上升度很小，因此进气门只稍打开。虽然中摇臂正随着凸轮轴上的中央凸轮运动，但它在低速状态下对于气门开启无任何作用。2.高速状态高速时正时活塞由于油压作用而移动，因此，主、次、中3个摇臂就被两个同步活塞贯穿，3个摇臂就如同一个元件一样一起移动。在此状况下，所有的摇臂均由一个凸轮驱动，使气门开启和关闭，并改变气门正时使之适应发动机高速工况。3.控制系统此机构的控制系统随时监督发动机的运转工况，如负荷量、每分钟转速、车速等。这些信息会被传送到发动机控制中心(ECM)，由它决定何时应改变气门升程正时。气门正时的改变条件为：发动机转速：2300-3200r/min(依进

8、气歧管压力而定)； 车速：10km/h或更快； 发动机冷却水温度：10或更高。VTEC系统对于配气相位的改变仍然是阶段性的，也就是说其改变配气相位只是在某一转速下的跳跃，而不是在一段转速范围内连续可变。为了改善VTEC系统的性能，本田不断进行创新，推出了i-VTEC系统。三、i-VTEC系统介绍简单地说，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，它能根据发动机负荷对气门相位进行连续控制（可变凸轮相位）。i-VTEC技术将VTEC和VTC技术有效地结合，通过VTEC对气门升程、VTC对气门重叠（进气门和排气门同时开启的状态）进行周密的智能化控制，使大功率、低油耗、低排放这三个具有不同要求的特性都得到提高。前面介绍了VTEC系统，下面着重介绍VTC系统的结构及工作原理。VTC系统由VTC执行器、VTC机油压力阀、各种传感器以及ECU组成。为了获得最适合运转状况的气门正时，ECU根据发动机负荷对VTC机油压力阀进行控制，向VTC执行器内的点火提前角油压室或点火延迟角油压室供给油压。VTC执行器根据供给的油压改变凸轮轴的相位，使进气门正时连续变化。VTC 作动器（锁销）：VTC 作动器由锁销、延迟腔和提前腔