異曲同工之妙 3種可變氣門升程技術介紹

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目前市面上的車型中，包括我們熟悉的很多自主品牌，已經有大量的發動機配備了可變氣門正時系統。雖然各廠商、各車型在技術水平上還有一定差距，但總的來說，可變氣門正時系統已經成為一種流行的技術，并成為一種習慣。

但是我們知道，所謂的可變氣門正時技術，其功能主要是改變發動機氣門的開啟和關閉時間，以實現相應發動機轉速所需的空風量的更合理控制，主要是為了降低油耗，提高經濟性。但發動機的實際動力性能與單位時間進入氣缸的氧氣量有關，可變氣門正時系統無法有效改變，因此對提高動力幫助不大。

既然可變氣門正時系統什么也做不了，那么這篇文章的主角——可變氣門升程系統就該登場了。相比可變氣門正時，氣門升程系統目前還是比較少見的，尤其是無級可變氣門升程技術是目前僅有的幾大廠商手中的絕密核心技術，所以我們能買到的配備可變氣門升程系統的車型并不多。讓我們看看有哪些型號。

預讀說明:

本文將主要介紹三大廠商的可變氣門升程系統，但由于它們的技術差異和品牌水平，本文涉及的車型檔次差異較大，因此我們只做技術分析，沒有進行車型之間的對比。請關注用戶。

本田可變氣門升程技術:VTEC，i-VTEC應用車型:所有在中國銷售的本田和謳歌車型。

“本田和謳歌的許多車型的發動機都配備了VTEC或i-VTEC系統”

本田是第一個將可變氣門升程技術應用于車載發動機的制造商，與其他制造商先使用可變氣門正時，然后添加可變氣門升程技術不同，本田工程師在研發項目之初就同步了這兩項技術。簡單的結構和巧妙的設計是本田可變氣門升程機構的特點，下面將介紹具體的工作方法。

遺憾的是，雖然已經投產多年，但本田的可變氣門升程技術目前似乎并沒有太大的進步，仍然停留在只有兩三個可調級的水平，而菲亞特、豐田、日產、寶馬等可變氣門升程技術領域的后來者，都開發出了自己的連續可變氣門升程技術。不過也有消息稱，本田也開發了自己的連續可變氣門升程和正時系統AVTEC，但目前還沒有正式使用。

“思域（查成交價|參配|優惠政策）上的R18A單頂置凸輪軸發動機”

本文簡要介紹了VTEC和VTEC系統中可變氣門升程機構的工作方式。本田謳歌目前在中國銷售的車型有兩種發動機:SOHC和雙頂置凸輪軸。雖然都配備了VTEC或者i-VTEC系統，但是具體的實現方法是不一樣的。

飛度（查成交價|參配|優惠政策）、封帆、思域均搭載本田R系列發動機，采用SOHC單頂置凸輪軸結構，兩個進氣門和兩個排氣門均由一個凸輪軸驅動。首先，大部分可變氣門升程技術都用在進氣門端，本田的R系列也不例外。

從上圖我們可以看到，在兩個進氣門搖臂之間有一個特殊的搖臂，對應凸輪軸上的一個大角度凸輪。但在發動機低轉速時，兩個進氣搖臂和這個特殊的搖臂是分離獨立的，進氣搖臂僅由小角度凸輪驅動，因此進氣門開啟的升程較小，有助于提高發動機低轉速時的燃油經濟性。但當發動機達到一定轉速時，由電液壓力控制的連桿會將兩個進氣搖臂與專用搖臂連成一體。此時，三個搖臂會同時受到大角度凸輪的驅動，氣門升程也會相應增加，從而導致單位時間內的進氣量更大，從而加強發動機動力。

“雅閣（查成交價|參配|優惠政策）和鉑芯的2.4升雙頂置凸輪軸發動機”

國產本田的鉑金芯、雅閣、CR-V 2.4L車型除了面向小型車和緊湊型車的R系列外，還搭載了DOHC雙頂置凸輪軸結構的K系列發動機，并且還配備了可變氣門升程技術。此外，本田的VTEC系統可以調節DOHC雙頂置凸輪軸發動機進氣和排氣端的氣門升程，但該功能并非在所有本田DOHC發動機中都可用，僅局限于部分車型。

“本田的可變氣門升程功能可以在進氣口和排氣口同時工作，但僅限于某些類型的發動機。”

工作原理與R系列發動機進氣端完全相同，是通過三個搖臂的聯動和分離實現的。但是，由于排氣門的升程也可以提高，這意味著在高速時排氣效果會更高，通過與提高效率的進氣門更默契的配合，可以增強發動機的動力輸出。

通過以上介紹，我們可以看到本田可變氣門升程系統的結構并不復雜，工程師利用第三搖臂和第三凸輪實現了看似復雜的氣門升程變化。但是這個原理也是本田可變氣門升程技術進步的瓶頸，因為不可能在凸輪軸上增加更多的凸輪來實現更多層次的調整，所以日產和寶馬都另辟蹊徑，最終都實現了連續可變氣門升程。我們來看看日產是怎么做到的。

日產可變氣門升程技術:VVEL應用車型:菲尼迪G37和菲尼迪FX50。

目前，VVEL技術僅應用于日產高端品牌英菲尼迪的兩款車型。

日產是可變氣門升程領域的后來者，這在日產車型中已經多年未見。然而在2021年底，隨著第四代G37的上市，日產終于發布了自己的可變氣門升程技術VVEL，首次搭載在G37 VQ37VHR發動機上，VQ37VHR也是2021年沃德十佳發動機的獲得者。后來上市的FX50的VK50（查成交價|參配|優惠政策）VE發動機是第二款使用VVEL的發動機。與此同時，日產還計劃將VVEL普及到其低端車型。

本田的VETC使用不同的凸輪來改變不同速度下的氣門升程，而日產則對驅動氣門運動的搖臂大驚小怪。為了實現連續變量的功能，有必要開發一種能夠無級改變工作條件的機構。日產的VVEL系統使用簡單的螺絲和螺絲套來達到這個目的。

“能夠實現VVEL連續可變氣門升程技術的獨特搖臂結構”

螺絲可以理解為日常生活中常見的螺栓，而螺套就是擰在螺栓上的螺母。螺母在旋轉時可以沿著螺栓的螺紋上下移動。從另一個角度來說，這是一種無級調節的方法。日產工程師在發動機氣門搖臂上增加了一套螺釘和螺母，使氣門升程連續可變。

具體實現方法也很簡單，這里不得不佩服這些工程師的奇思妙想。首先，車載電腦根據當前發動機轉速確定螺桿的位置，用黑色DC電機驅動螺桿。螺套通過連桿與控制桿連接。螺套的橫向運動可以帶動控制桿轉動。當控制桿轉動時，其上的搖臂也會隨之轉動，搖臂與連桿B連接。當搖臂逆時針旋轉時，會帶動連桿B推動氣門挺桿上端的輸出凸輪，最后輸出凸輪將氣門向上推，改變氣門升程。如果不明白，請結合以上兩張圖再讀一遍這一段，應該不難理解。

日產的VVEL連續可變氣門升程系統可以在一定范圍內實現無級連續調節，并且對于不同的發動機轉速都有相應的氣門升程，無疑更加靈活和自主。但目前VVEL系統僅在進氣端使用，仍有進化空間。日產還宣布將在2010年將VVEL技術應用于其大部分車型，我們對此非常期待。

寶馬可變氣門升程技術:Valvetronic應用車型:國內銷售的除M3、M5以外的寶馬車型。

“寶馬的Valvetronic配備在大多數寶馬車型上”

與日產的VVEL相比，寶馬的Valvetronic可變氣門升程技術更為知名。這是寶馬自己在2021年發布的可變氣門升程技術，廣泛應用于寶馬發動機。目前國內銷售的除M3、M5以外的所有寶馬發動機都有這個功能。和日產的VVEL一樣，寶馬的Valvetronic也是為數不多的可以實現氣門升程連續可變的技術之一。

寶馬Valvetronic系統還依靠改變搖臂結構來控制氣門升程。大多數傳統發動機使用凸輪軸上的凸輪擠壓搖臂來驅動氣門挺桿上下移動。但是，寶馬工程師在凸輪軸和傳統搖臂之間安裝了偏心凸輪軸，通過改變凸輪在偏心凸輪軸上的位置來改變氣門升程。

日產VVEL的工作范圍取決于螺桿長度，而寶馬Valvetronic的氣門升程范圍取決于偏心凸輪的角度和高度。據官方介紹，這種系統最大可以增加氣門升程10mm，對于高速時增加進氣非常有幫助。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

為了讓大家更加了解Valvetronic的工作原理，我們來看看上面的視頻。視頻從縱向截面的角度演示了連續可變氣門升程的工作過程。請注意視頻50秒時左上角銀色攝像頭的變化。這個凸輪就是前面提到的偏心凸輪。計算機根據發動機轉速控制這個凸輪的角度。當它向右旋轉時，氣門搖臂也被推到最低位置，此時氣門開啟幅度最大。

雖然兩者都改變了凸輪軸和氣門挺桿之間的搖臂機構，但寶馬的Valvetronic和日產的VVEL設計思路完全不同，可謂相似。但目前有人認為寶馬的系統結構有些復雜，在高速極限狀態下功能不理想，這也是為什么M3和M5的高速發動機不使用Valvetronic的原因。同時，和VVEL一樣，Valvetronic目前也只是用在發動機的進氣端，所以開發更強大更輕便的全新Valvetronic系統可能就是寶馬現在正在做的事情。

總結:

除了本文介紹的這三家廠商，菲亞特、奧迪、保時捷、豐田、三菱、斯巴魯也通過自身的技術探索，實現了發動機可變氣門升程的功能，但總體來說，這項技術目前在國內還遠未普及。我們希望隨著中國市場的增長，各大合資廠商能夠盡快將最新技術引入國內車型銷售，也希望我們的自主品牌能夠盡快研發出自己的同類技術。