Question

VVT（可变气门正时技术）是一种怎样的技术？原理是什么？

Answer 1

VVT（可变气门正时）从字面意思来看就是通过某种特有技术让发动机气门的开关时间达到可变调节的正时效果。

正时： 让发动机在正确的时间做正确的事

因为发动机的配气机构就是用来调节发动机进排气效果以保证发动机在某些工况的效率。但是发动机的工况是不断变化的，因此固定时间下气门的开闭肯定不能满足发动机全工况下对进气效率的需求。

所以，可以通过硬件机构实现气门的提前和延迟改变时间并配合电控系统的精准控制可以实现气门调节在一定幅度每的智能可变。这种技术就是我们平时所说的VVT可变气门正时，如果加上电控系统就是电子可变气门正时。比如本田的ivtec、丰田的vvt-i等。

它们相对没有可变气门正时的发动机主要有以下优点：

与未搭载VVT的发动机相比燃油经济性差不多会提高10%-20%，功率提升5%-10%。
下面用浅显易懂的话来分享下它是怎样一种技术？为何要用它？
四冲程发动机一个完整的循环包括：吸气、压缩、做功、排气，由于每个冲程都需要活塞由上止点移动到下止点完成180度，所以整个循环曲轴实际上要旋转720度。

凸轮轴是发动机完成配气的主体，凸轮轴由曲轴通过正时皮带驱动，但是一个完整的冲程进气门和排气门只需打开一次所以它们之间齿比固定为2：1。也就是曲轴转两圈，凸轮轴只需要转一圈。

按道理说气门的开关不是要严格按照每180度一个冲程开闭一次？比如吸气冲程活塞开始下行就打开气门，当活塞到达下止点准备上行前气门关闭；排气冲程在做功结束前一刻打开排气门，活塞上行排除废气。理论上这种配气不是挺合适的？但现实往往不允许，因为发动机的运行是极其复杂和多变的，无论是阻力、摩擦力、进气效率、温度、压强、废气循环等等各种因素都会影响发动机的性能综合性。相对于配气系统来说发动机的进气效率其运行有着极其重要的作用而配气系统却和气门的正时有着直接关系。

发动机理想工况是吸气充足而排气干净 ，因此固定的气门开闭时间虽然在某一特定情况下非常符合发动机的配气需求，但是针对变化无常的发动机工况来说固定的开闭时间并不能满足不同的配气需求，总得来说就 是发动机的进气量不能满足燃料尽可能燃烧而废气总不能完全排除 。所以在VVT没出来的时候大家都通过改变凸轮结构的方法来延长进、排气门的开闭时间。这种办法可以保证在发动机在吸气开始前气门提前打开、吸气结束后气门延迟关闭来获得更多的充气效率。在排气前气门提前打开排气后气门延迟关闭，提高排气效率。这个时候就会出现一种状况：排气门未关闭的时候进气门就打开了，而进气门开和排气门开的过程曲轴旋转过的角度就被称为“气门重叠角”。
VVT和气门重叠角有啥关系？
气门重叠角的存在完全是为了符合发动机实际运行工况而设定的，因为实际工况发动机的进气效率都不可能达到1的系数（自吸）。所以通过这种办法就尽可能提高了进排气效率，这样燃烧效率和排气效率都会相应提高。 实际上凸轮造成的气门重叠角就类似一个简单的“固定气门正时”效果，它能保证发动机在全工况下实现气门的“早开、晚关”效果。而至于怎么能让它达到“可变”的效果就是下面要说的可变正时技术了，因为可以说VVT的运行都是在气门重叠角基础之上。

既然气门重叠角既定，如果我想实现不同转速公工况下发动机的进气效率都尽可能最大、排气效率也提高，减小泵气损失，提高EGR效率从而让发动机在不同工况实现不同效果。比如低速时减小气门重叠角来保证燃烧效率、稳定性、经济性泵气损失等；高速时增大气门重叠角提高进气效率，提高功率的输出。
如何实现？结构原理
如何实现？如果在特定工况让 凸轮轴 提前或者延迟旋转一个角度后就能保证 凸轮 提前或者延迟顶压气门顶杆，从而提前或者延迟气门的开闭时间。 这里就要用到VVT相位器，它就是是调节曲轴旋转的 执行机构 。结构是一个扁形圆柱体的密闭液腔中有数个独立液腔，每个独立液腔由转子扇叶分开为两个小液腔分别为滞后室和提前室。转子和凸轮轴连接，相位器由电控液压进行控制，接受ECU信息对滞后室和提前室进行液压油加压从而 导致液压大的一侧驱动转子提前或者之后旋转某一个角度，最终通过凸轮轴实现气门开启时间的可变。

比如高转速工况下我需要进气门提前打开更大幅度，此时ECU会对电控系统下达提前开启指令，电控系统控制液压油挤压相位器液腔的提前室，液压推动扇叶旋转从而带动凸轮轴正时旋转一个角度，这时凸轮就提前接触气门顶杆慢慢打开气门开度。

总结： VVT其实是一种折中方案，它虽然能提升低速扭矩和高速功率并提高不错的燃油经济性但是中段工况输出乏力。而由于凸轮的行程固定所以照顾到开启就无法兼顾关闭，最终标定都是经过N次实验来取一个兼顾方案。现在很多车企也搭载了双VVT（DVVT），不仅照顾到进气侧也照顾到排气侧使进排气都尽可能达到更好的效果，相比VVT的节油性和性能提升会更好。