什麼是VVT-i？

可變氣門正時技術幾乎已成為當今發動機的標準配置，為了進一步挖掘傳統內燃機的潛力，工程人員又在此基礎上研發出可變氣門升程技術，當二者有效的結合起來時，則為發動機在各種工況和轉速下提供了更高的進、排氣效率。提升動力的同時，也降低了油耗水平。

●配氣相位機構的原理和作用

我們都知道，發動機的配氣相位機構負責向氣缸提供汽油燃燒做功所必須的新鮮空氣，並將燃燒後的廢氣排出，這一套動作可以看做是人體吸氣和呼氣的過程。從工作原理上講，配氣相位機構的主要功能是按照一定的時限來開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，從而實現發動機氣缸換氣補給的整個過程。

那麼氣門的原理和作用又應該怎麼理解呢？我們可以將發動機的氣門比作是一扇門，門開啟的大小和時間長短，決定了進出的人流量。門開啟的角度越大，開啟的時間越長，進出的人流量越大，反之亦然。同樣的道理用於發動機上，就產生了氣門升程和正時的概念。氣門升程就好象門開啟的角度，氣門正時就好象門開啟的時間。以立體的思維觀點看問題，角度加時間就是一個空間的大小，它也決定了在單位時間內的進、排氣量。

●可變氣門正時和升程技術可以使發動機的「呼吸」更為順暢自然

發動機的氣門通常由凸輪軸帶動，對於沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言，進、排氣們開閉的時間都是固定的，但是這種固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速和工況時的需要。前面說過發動機進、排氣的過程猶如人體的呼吸，不過固定不變的「呼吸」節奏卻阻礙了發動機效率的提升。

如果你參加過長跑比賽，就能深刻體會到呼吸節奏的把握對體能發揮的重要性——太急促或刻意的屏息都可能增加疲勞感，使奔跑慾望降低。所以，我們在長跑比賽時往往需要不斷按照奔跑步伐來調整呼吸頻率，以便時刻為身體提供充足的氧氣。對於汽車發動機而言，這個道理同樣適用。可變氣門正時和升程技術就是為了讓發動機在各種負荷和轉速下自由調整「呼吸」，從而提升動力表現，提高燃燒效率。

●可變氣門正時技術

前面說過氣門正時控制著氣門的開啟時間，那麼VVT（可變氣門正時）技術是如何工作的呢？它又是怎樣達到提升效率、節約燃油的效果呢？

——氣門重疊角對發動機性能的影響

當發動機處在高轉速區間時，四衝程發動機的一個工作衝程僅需千分之幾秒，這麼短的時間往往會引起發動機進氣不足和排氣不凈，影響發動機的效率。因此，就需要通過氣門的早開和晚關，來彌補進氣不足和排氣不凈的缺憾。這種情況下，必然會出現一個進氣門和排氣門同時開啟的時刻，配氣相位上稱為「氣門重疊角」。

氣門重疊的角度往往對發動機性能產生較大的影響，那麼這個角度多大為宜呢？我們知道，發動機轉速越高，每個氣缸一個工作循環內留給吸氣和排氣的絕對時間也越短，因此要達到更高的充氣效率，就需要延長發動機的吸氣和排氣時間。顯然，當轉速越高時，要求的氣門重疊角度越大。但在低轉速工況下，過大的氣門重疊角則會使得廢氣過多的瀉入進氣端，吸氣量反而會下降，氣缸內氣流也會紊亂，此時ECU也會難以對空燃比進行精確的控制，從而導致怠速不穩，低速扭矩偏低。相反，如果配氣機構只對低轉速工況進行優化，那麼發動機的就無法在高轉速下達到較高的峰值功率。所以發動機的設計都會選擇一個折衷的方案，不可能在兩種截然不同的工況下都達到最優狀態。

所以為了解決這個問題，就要求配氣相位可以根據發動機轉速和工況的不同進行調節，高低轉速下都能獲得理想的進、排氣效率，這就是可變氣門正時技術開發的初衷。

——工作原理

雖然可變氣門正時技術在各個廠商的稱謂略有不同，但是實現的方式卻大同小異。以豐田的VVT-i技術為例，其工作原理為：該系統由ECU協調控制，發動機各部位的感測器實時向ECU報告運轉情況。由於在ECU中儲存有氣門最佳正時參數，所以ECU會隨時對正時機構進行調整，從而改變氣門的開啟和關閉時間，或提前、或滯後、或保持不變，下面這段視頻則清楚的展示了VVT機構的工作原理。

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簡單的說，VVT系統就是通過在凸輪軸的傳動端加裝一套液力機構，從而實現凸輪軸在一定範圍內的角度調節，也就相當於對氣門的開啟和關閉時刻進行了調整。

VVT-i

VVT-i.系統是豐田公司的智能可變氣門正時系統的英文縮寫。近幾十年來，基於提高汽車發動機動力性、經濟性和降低排污的要求，許多國家和發動機廠商、科研機構投入了大量的人力、物力進行新技術的研究與開發。目前，這些新技術和新方法，有的已在內燃機上得到應用，有些正處於發展和完善階段，有可能成為未來內燃機技術的發展方向。

　豐田VVT-i發動機的ECM在各種行駛工況下自動搜尋一個對應發動機轉速、進氣量、節氣門位置和冷卻水溫度的最佳氣門正時，並控制凸輪軸正時液壓控制閥，並通過各個感測器的信號來感知實際氣門正時，然後再執行反饋控制，補償系統誤差，達到最佳氣門正時的位置，從而能有效地提高汽車的功率與性能，盡量減少耗油量和廢氣排放。

發動機可變氣門正時技術（VVT，Variable Valve Timing）是近些年來被逐漸應用於現代轎車上的新技術中的一種，發動機採用可變氣門正時技術可以提高進氣充量，使充量係數增加，發動機的扭矩和功率可以得到進一步的提高。

i-VTEC

我們最熟悉的可變氣門升程系統可能非本田的i-vtec莫屬了，本田也是最早將可變氣門升程技術發揚光大的廠商。本田的可變氣門升程系統的結構和工作原理並不複雜，工程師利用第三根搖臂和第三個凸輪即實現了看似複雜的氣門升程變化。

當發動機在中、低轉速時，三根搖臂處於分離狀態，普通凸輪推動主搖臂和副搖臂來控制兩個進氣門的開閉，氣門升量較小。此時雖然中間凸輪也推動中間搖臂，但由於搖臂之間是分離的，所以兩邊的搖臂不受它控制，也不會影響氣門的開閉狀態。

發動機達到某一個設定的轉速時，電腦即會指令電磁閥啟動液壓系統，推動搖臂內的小活塞，使三根搖臂鎖成一體，一起由高角度凸輪驅動，這時氣門的升程和開啟時間都相應的增大了，使得單位時間內的進氣量更大，發動機動力也更強。這種在一定轉速後突然的動力爆發極大的提升了駕駛樂趣。當發動機轉速降到某一轉速時，搖臂內的液壓也隨之降低，活塞在回位彈簧作用下退回原位，三根搖臂分開。

點評：這項技術在本田車型上的普及度較高，但是分段式的氣門調節方式還是令發動機的動力輸出不夠線性。