1、全球可变气门正时 vvt 技术大比拼自然吸气引擎篇-可变气门正时（VVT）技术大比拼目前国内汽车市场中，涡轮（TUBRO）引擎已经凭借大众奥迪等厂商的多年努力有了相当程度的推广，但制造维护成本更低、更可靠的自然吸气（NA）引擎却依然占领着大部分市场。而提到自然吸气引擎我们就不得不习惯性的提起三个字母-VVT，这也是本篇文章介绍的重点。在这之前我们有必要简单了解一些汽车引擎的基本知识。以我们在初中物理中学到的内燃机知识为基础，平时大家常说发动机的排气量是一个最大值。发动机实际工作效率取决于进气效率，即进入气缸的混合气与排气量的比。气门正时，尤其是进气迟闭角，对发动机充气效率有直接影响。当发动机高
2、转速时，增大进气迟闭角，有利于提高充气效率、提高最大功率。而当发动机处于低转速时，减小进气迟闭角，能防止气体被推回进气管，有利于提高最大扭矩，但降低了最大功率。传统的气门机构调整，也就无法进一步提高发动机性能。20 世纪 60 年代起，工程师们开始致力于 VVT（Variable Valve Timing）可变气门正时的研究。最早开发出成型技术的是菲亚特和通用，但受技术和成本的限制并没有量产。1982 年的阿尔法罗密欧 Spider 2.0 是最早采用 VVT 技术的量产车。厂商总吹嘘自己的可变气门正时技术多么先进，事实真是如此吗？在答案揭晓之前，先卖个关子，介绍一下 VVT 技术的相关知识，
3、以及VVT 的几个关键词解惑。VVT 对比 CVVTCVVT（连续可变气门正时）就是拥有 “Coutinous”连续能力的 VVT，是众多 VVT中的一个种类。目前绝大多数厂商都拥有 CVVT 技术，一般通过一个凸轮轴位置调节机构来实现（本田的 i-VTEC 是个异类）。从性能上看，CVVT 与 VVT 的最大功率与最大扭矩并无太大区别，但在中间转速时，CVVT 的扭矩更大，且扭矩曲线更为平滑。气门升程气门升程的作用就像一个水龙头，直接决定了发动机的进气速度。在高转速时配合较大的气门升程能大幅提升发动机的最大功率。低转速时发动机的单位时间进气量本来就小，也就不需要很高的进气速度，减小气门升程有
4、助于形成涡流，提高充气效率。将气门升程的连续可变技术用于量产车的目前仅有宝马一家（注意是“连续”可变，本田也能对气门升程做出调节但为阶段式可变），作用同样是提升中低转速扭矩，但效果并不明显。VVT 对比 VIMVIM 既可变进气歧管技术。在低转速时，细长的进气歧管有助于形成涡流；高转速时，粗短的进气歧管能增加进气量，保证充足的空气供应。与 VVT 相比，VIM 只能算是一种辅助。事实上，很多厂商也只是将 VIM 作为 VVT 的配套设备，比如马自达的 S-VT+VIS。VVT 对比 增压VVT 与增压的关系，就像剑术与刀法，同样是克敌技艺，却是王道与霸道两种截然不同的风格。VVT 通过改善条件
5、提升充气效率，增压（无论是哪种增压方式）都是以强制进气来提升充气效率。哪种方式更好很难说清，就连厂家也是各自有不同的倾向。但是有两点是可以肯定的：一是 VVT 与增压共存时，发动机性能与单有增压时相差无几；二是从单位排气量的功率来看，增压的效果要更好。SOHC 对比 DOHCSOHC 表示单顶置凸轮轴发动机，即一个进气门一个排气门。低转速时扭据较同排量DOHC 发动机大，爆发力更好，动力一般在 4000-4500 转或者以上爆发。DOHC 表示双顶置凸轮轴发动机，一般每缸有多个气门，普遍是 4 气门（即 2 个进气门 2 个排气门），多气门发动机燃烧更充分，能让更多新鲜空气进入发动机，排放效率
6、更好，动力爆发点要早一些，基本上处于 2500-3500 转左右。相比较而言 DOHC 技术更先进，SOHC 更适合走走停停的城市道路而且结构简单维护保养成本更低。各大厂商的 VVT 技术（排序按在 VVT 技术领域的影响力）【本田 VTEC】本田的 VTEC 技术，是 VVT 发展史上的里程碑。正是兼顾性能与成本的 VTEC 出现，才让 VVT 技术开始大行其道。本田 VTEC 目前已经发展到第三代 i-VTEC（智能可变气门正时及升程电子控制系统），该系统由一个三段式的 VTEC 和 VTC 控制器组成。VTEC 通过凸轮轴上的高低行程两组凸轮和驱动气门的两级摇臂机构来实现对气门正时和升程
7、的控制，凸轮和摇臂共有三种组合，是一种阶段式的 VVT 系统。 VTC 能根据发动机转速和负荷，调整进排气正时的重叠角，让 i-VTEC 具有连续可变正时的性能。目前本田所有成型的 i-VTEC 引擎均为同时控制进排气门。本田自 2002 年开始在旗下所有车型中全面使用 i-VTEC，但需注意的是本田还有一种 SOHC i-VTEC。SOHC i-VTEC 以三段式的 VTEC 为基础，没有 VTC（VTC 只能用于 DOHC），增加了一个省油模式。在省油模式下，节气门在低转速也保持全开，从而提升发动机的进气效率，达到省油的目的。国产的思域 1.8L 和雅阁 2.0L 用的都是这种 SOHC
8、i-VTEC。【宝马 VANOS】宝马的 Double VANOS+Valvetronic 是目前唯一能做到连续可变气门正时和升程的系统。VANOS 通过一个液压驱动的杯型齿轮，联接凸轮轴和链轮，通过杯型齿轮的动作提前或延迟凸轮轴的转动，从而实现连续可变气门正时。Double VANOS 就是进排气都有VANOS 来控制。 Valvetronic 使用液压调整的摇臂来控制气门升程，不同于其他气门升程调节机构只是阶段式的，Valvetronic 可以做到连续调节。 Double VANOS+Valvetronic 系统在功能上接近完美，结构也非常清晰，但对液压部件的要求非常高，因此成本一直居高不
9、下。【丰田 VVT-i】丰田最早在 1992 年的卡罗拉车型上使用了搭载 VVT 技术的 4A-GE 发动机，但只是气门正时二阶段可变的。1996 年，丰田推出了 VVT-i，并沿用至今。 VVT-i 的结构类似于宝马的 VANOS，不同的是 VANOS 通过液压机械结构，而 VVT-i 通过电机提前或延迟凸轮轴的转动，控制精度没有 VANOS 那么高。同样，双 VVT-i 就是进排气都有 VVT-i。同是日本最具代表性的汽车厂商，丰田的自然吸气发动机始终不如本田，2001 年他们决定反戈一击。新推出的塞利卡 SS-II，使用编号为 2ZZ-GE 的 1.8L 发动机，该发动机采用 VVTL-
10、i技术，L 既“Left”，表示该技术能对气门升程做出调节。有趣的是，VVTL-i 的气门升程调节机构与本田的 VTEC 非常相似，也仅有两段调节。国内目前还没有使用 VVTL-i 技术的丰田车型。【保时捷 VarioCam Plus】保时捷的 VarioCam Plus 结合了 VTEC 和 VANOS 的特点。在调节气门正时方面，采用了与 VANOS 近似的做法。但 VarioCam Plus 没有摇臂机构，而是直接用凸轮轴推动气门，采用与 VTEC 类似的高低行程两组凸轮，达成对气门升程两段调节的功能。保时捷的车比较稀少，所以 VarioCam Plus 在国内名气也不是那么大。据说 V
11、arioCam Plus 的特性非常类似于早期的 VTEC，在特定转速开启之后能给发动机性能带来质的飞跃。【通用 DVVT】通用的“VVT ”系统（加引号以示区别），是一套连续可变的 VVT 系统，技术含量较高。无论对于 OHV 或 OHC 形式的发动机都能匹配，是通用 VVT 系统的最神奇之处。通用在其一系列高性能 V6 发动机（ HFV6）中运用了进排气连续可变气门正时和电子节气门技术，但是通用并没有对这项技术命名。此外 HFV6 系列发动机为序列式燃油直喷。通用新君威，科鲁兹搭载源自欧宝的 ECOTEC 引擎，技术含量还是很高的。【日产 N-VCT】1993 年日产开始采用福特的 VCT
12、 技术，自称 N-VCT。N-VCT 是最早期的 VVT，只能对进气正时进行阶段式的调节，但是结构简单效果不错，到目前还广泛运用于旗下的发动机，比如 VQ35DE。1997 年2001 年，日产在其 RB 系列发动机上使用了 VVL 技术，该技术非常类似 VTEC。唯一的区别是，VVL 的气门升程和正时是分开控制的。目前广泛用于日产小型车的 HR16DE、 MR20DE 发动机（骐达，轩逸所搭载）采用的是 2004 年公布的 CVTC 技术，该技术类似丰田 VVT-i，能对进气正时做连续可变控制。【大众奥迪集团】各位应该很少听说大众的 VVT 技术，这是因为从技术上说 VVT 和涡轮增压是相冲
13、突的，一个需要精确控制一个是填鸭式的。大众曾在其 EA117 平台 1.8T 发动机的后期型号使用过保时捷的 VarioCam 技术，但涡轮与 VarioCam 合作的结果却是 1+12，效果不理想。就目前的 TSI 技术来说，开发与之配套的 VVT 系统意义不大，而且成本较高，所以大众干脆专心于直喷发动机。此外 09 年 1 月国内上市的新一代奥迪 A4 上装备了奥迪自行研发的 AVS（气门升程控制系统），其原理与本田的 VTEC 差不多，这款 AVS 与增压结合的引擎会表现如何还有待市场的考验。【阿尔法罗密欧 Variator】阿尔法罗密欧虽然最早量产使用 VVT 技术汽车，却没有发展更先
14、进的 VVT 技术。他们的 Twin Spark 发动机已经生产了 22 年，从 1994 年开始，Twin Spark 16v 系列的1.8L、2.0L 发动机开始使用 Variator 技术。Variator 几乎和宝马的 VANOS 一模一样，从今天看，数据上已经比较落伍。阿尔法罗密欧的最新技术来自通用的 HFV6 发动机。【马自达 S-VT】马自达的 S-VT 结构类似于宝马的 VANOS。不过马自达通过一系列工作来改善发动机的工作效率，包括 VIS 可变进气歧管控制、VICS 可变涡流控制等，从其他方面完善了发动机的进气性能。【福特 VCT】福特一直都在使用自己开发的 VCT 技术，
15、由于福特并不将 VCT 作为主要卖点，多年来也没有投入太多精力在上面。至于长安福特蒙迪欧-致胜的 i-VCT 技术，其实就是马自达的 S-VT，而 Duratec HE 发动机也就是稍作修改的马自达 MZR 发动机。【标致雪铁龙集团】PSA 与宝马合作开发了一套 CVVT 系统。整套系统相当于简化版的 VANOS，用于一系列小排量，其中最著名的当属 Mini Cooper 使用的 Prince 发动机。【克莱斯勒】上面提到的 Prince 发动机，其前身是克莱斯勒、罗孚和宝马合作开发的 Tritec 发动机。2005 年克莱斯勒与宝马一拍两散，联合三菱、现代组成 GEMC 世界发动机联盟，开发
16、“世界”发动机。我们很惊奇地看到“世界”同样采用名为 CVVT 的技术，从结构上看和PSA 的也没什么区别的。不妨大胆猜测，其实无论是克莱斯勒、现代起亚集团的 CVVT 都是源于宝马的 VANOS。【三菱 MIVEC】三菱的 MIVEC 因为 Evolution IX 而变得非常著名。 MIVEC 的结构类似本田的VTEC（注意没有 i）。所以除了涡轮增压的 Evolution IX，其他采用 MIVEC 技术的发动机性能都较差。各家 VVT 技术孰优孰劣为了量化地评价各家的技术，我们把结构的先进程度作为评价的主要指标，并以发动机的升功率作为辅助的参考指标，将目前市场上主要的 VVT 技术分成
17、五个级别。技术最先进 VVT：宝马 Double VANOS+Valvetronic，这套系统在功能上接近于完美的VVT，对气门正时、重叠角和升程都能进行连续可变的控制，且控制精度精确到毫秒。性能最强劲 VVT：本田 VTEC 当之无愧，神奇跑车 S2000 创造的 125 匹/升（92 千瓦/升）最强升功率世界记录至今没有另外一家厂商能够打破。技术最可靠 VVT：本田 宝马 保时捷 丰田，当前在量产发动机上拥有最高 VVT 技术的厂商。（保时捷 VarioCam Plus 虽不如另外三家那么有名，但在欧洲也有不少厂商采用该技术。）进排气正时连续可变 VVT：目前较为先进的技术，只掌握在少数厂商手中（前四家再加通用）。此外由于国产通用、丰田汽车缺少可变气门升程控制，因此高转速性能不强。进气正时连续可变 VVT：目前大部分厂商广泛使用的技术。性能相比进排气连续可变系统稍低，阶段可变 VVT：技术比较陈旧，发动机综合表现较差。但在某一方面，比如油耗或者高转速性能，会有独到的优势，且成本最低。
