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本田 VTEC 系统
结构与性能研究
关于VTEC
VTEC
“VTEC”为英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的缩写,中文意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。VTEC通过改变进气门开度来改变进气量,提高发动机扭矩。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,及时调整进气门的开度和时间。
VTEC的结构
VTEC控制系统由控制部分、执行部分和传感器组成。其中控制部分包括发动机控制单元ECU和VTEC电磁阀;执行部分包括凸轮、摇臂和各个活塞等;传感器包括发动机转速传感器、车速传感器和冷却液温度传感器。发动机运转时,控制单元ECU根据各传感器的信号,判断是否需要改变配气相位和气门升程。
VTEC发动机是每个汽缸4气门(2进2排),不同的是凸轮与摇臂的数目及控制方法。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。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。本田公司在其几乎所有的车型当中都使用了VTEC技术,从高性能跑车S2000到混合动力汽车INSIGHT,都采用了VTEC技术。在国内生产的雅阁(Accord) F22B1型发动机上也采用了VTEC技术。
采用普通配气机构的发动机在低转速时,由于气门的动作较慢,在进气滞后角范围内,一部分空气进入汽缸后将会被反压回进气歧管中,使得低速发动机的充气效率变低;如果将进气门迟闭角减小,虽可提高充气效率,但对高速工况又非常不利。利用VTEC系统的可变进气相位技术即可解决上述问题,VTEC系统能使发动机在低速时获取较大扭矩,而在高速时又能输出较大功率,从而提高燃烧效率和大负荷、高转速时的功率性能。
F22B1型发动机上,每个汽缸都装备了同普通气门一样动作的4个气门:2个排气门、1个主进气门和1个副进气门;每个汽缸进气凸轮均有3个,其轮廓均不相同,即气门升程和持续开启角均不相同(中间凸轮的升程、气门持续开启角主凸轮和副凸轮都大)。在发动机低速状况下,2个进气门由它们各自的凸轮(主、副凸轮)来控制,主凸轮的升程和气门持续开启角较大,由主进气门供给汽缸混合气,而副凸轮的升程和气门持续开启角极小,此时副进气门打开很小的一个角度,正好能阻止汽化的汽油沉积在气门头上,防止燃油积留在副进气门及管道内,而且这种设计还可使燃烧室内形成涡流,从而获得良好的低速扭矩和响应性;当发动机需要输出较大功率时,3个摇臂由电控液压系统锁在一起而同步动作(2个同步活塞使3个摇臂串在一起,如图1所示)。此时,主、副进气门通过中间摇臂联接成一个整体,