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VTEC引擎原理汇报人：钱强“VTEC”为英文“VariableValveTimingandLiftElectronicControlSystem”的缩写，中文意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。一般汽车发动机每缸气门组只由一组凸轮驱动，而VTEC系统的发动机却有中低速用和高速用两组不同的气门驱动凸轮，并可通过电子控制系统的自动操纵，进行自动转换。采用VTEC系统，保证了发动机中低速与高速不同的配气相位及进气量的要求，使发动机无论在何速率运转都达到动力性、经济性与低排放的统一和极佳状态。下面将给大家详细介绍一下本田的VTEC发动机技术•发动机的性能往往是各方面性能的集中表现。好的发动机的设计应该是在低速时可以发出强劲的扭矩，在高速时可以发出强大的功率。发动机某些部件的设计将会影响发动机工作的状况，比如压缩比、气门的数目、进气歧管调整机构和排气管的体积和长度等，但是这些都没有凸轮轴的设计对发动机性能的影响大。凸轮轴，在它上面有许多蛋状圆形突出的部分，它的作用就是在适当的时候开启和关闭发动机气缸的阀门。凸轮轴看起来并不是一个很特别的东西，但是它却可以称的上是发动机的心脏，对凸轮轴的外廓形状和其初始转角的位置哪怕是微小的改变，都会使发动机的运转将会出现完全不同的另一种状况。在决定凸轮轴的设计之前，工程师必需知道什么样的车采用什么样的发动机。很显然，为牵引机车设计的发动机需要在低速时能够发出大的扭矩，为运动型跑车设计的发动机需要在高速时有更大的功率输出。变速比、传动装置和车重都是我们在选择一个凸轮轴所必需考虑的因素。不正确的使用凸轮轴，不仅会使汽车性能变差，加速无力，行动迟缓，而且还很耗油，任何人驾驶这种车都将是一件痛苦的事情，正确的设计和使用凸轮轴，驾驶对我们来说就会是一件愉快的事情了。本田对这种高性能发动机的解决方法就是采用了一种叫做VTEC的技术。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。本田公司在它的几乎所有的车型当中都使用了VTEC技术，从高性能跑车S2000到混和动力汽车INSIGHT，都采用了VTEC技术。在国内生产的98款雅阁轿车中的2.0、2.3、3.0三款发动机也均采用了VTEC技术，与同排量的发动机相比，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，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年左右了，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技术在目前可以说是一种很好的方法。vtec引擎每气缸两个进气门，每个进气门顶杆对应一个摇臂，该摇臂和凸轮轴上的凸轮作用，完成气门的开闭动作。在两个凸轮之间有第三个较大的凸轮和一个摇臂。vtec没有启动时，中摇臂在中凸轮的作用下自由运动。当转速上升到设定值，左右两个摇臂通过顶针和中摇臂连成一体，则气门升程改由中间凸轮决定。完成气门升程的切换动作。三阶段vtec是原有的vtec的改进。把原有的两个凸轮中的一个做得稍大些，则vtec未启动时，两个气门分别工作在低升程和中升程。进入中等转速时，左右两个摇臂通过顶针连接，则两气门切换成中升程。进入高转速时，中摇臂和左右摇臂连接，气门切换成高升程。VTEC原理影响发动机性能的关键在于气门正时和升程量。如果延长气门开闭的时间及增高升程量，就可以得到高转速和高马力，但是在低中转速区域，吸入的混合气体就会被吹散，导致扭矩不足且燃烧不稳定。另外，如果缩短气门张开的升程，就可以得到丰富的低中速扭矩，但这样自然会多少影响到功率。正因如此，高转速区域和低中转速域所需求的气门正时和升程量是不同的，也就是说，气门正时和升程量决定了发动机的性能特点。Honda独创的可变气门正时和升程系统，正是以控制气门开闭时间及升程量来配合发动机的转数，实现了划时代的高马力特性。基于该技术，Honda开发出了3款发动机。第一款是DOHCVTEC发动机，以高马力、高扭矩为目标，对进气门和排气门的正时和升程量分别进行控制。紧接着又开发出VTEC发动机，重视实用性的平衡，切换低速气门正时升程和高速气门正时升程的单顶置凸轮轴的VTEC发动机。第三款是VTEC-E发动机，通过中高转速区域的实用型气门正时及升程系统进行驱动，在低转速区域下停止其中一个气门的运转，使燃烧室内产生最佳的混合气涡流，尽可能地实现稀薄燃烧，力图大幅度降低油耗。Honda在改善这些VTEC系统的基础上，进一步开发出了三级VTEC发动机。DOHCVTEC发动机一般来说，若是追求赛车发动机那种高转速、高功率的话，将会导致在低速领域下性能变得不稳定。另外，若重视低中速领域性能的话，将会导致高功率性能多少受到一些限制。Honda的DOHCVTEC先进技术使高低转速区的兼顾变为可能，VTEC重视的并非是其中哪个领域，而是在低转速领域和高转速领域，分别将进气及排气气门开闭时机和升程量控制在最佳状态，将进、排气效率提升至极限，实现全领域内的高性能。DOHCVTEC更加提炼了这些优异品质，将全领域的高性能汇集一身。例如，进一步提高压缩比，高压缩比达到10.4。另外还重新设置气门开闭时机和升程量，同时通过降低排气摩擦来提高进、排气效率。最终使发动机具有自然吸气发动机的顺畅应答反应和动态的行驶性能，就像赛车发动机一样。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“VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem”，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。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（Variabletimingcontrol），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。小组成员：卞梦强、陈海龙、李金波、徐涛、周成志、吴小琴