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80年代，眾多汽車企業(yè)開始可變氣門正時的研究，1989年本田首次發(fā)布了“可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統(tǒng)”，英文全稱“Variable Valve Timing and Valve Life Electronic Control System，也就是我們常見的VTEC。 各家企業(yè)不斷發(fā)展該技術(shù)，到今天已經(jīng)非常成熟，豐田也開發(fā)了VVT-i，保時捷開發(fā)了Variocam，現(xiàn)代開發(fā)了DVVT……幾乎每家企業(yè)都有了自己的可變氣門正時技術(shù)。而這個技術(shù)，究竟對汽車產(chǎn)生了怎樣的影響呢？ 
Author / 蟹爪朝天 上一季的《引擎管理》中我們簡單介紹了一些ECU的控制邏輯和調(diào)校思路。旨在讓大家了解ECU程序是如何控制引擎工作的，以及在改變了引擎的硬件后應(yīng)該對ECU程序進行什么樣的修改。
在這一季中，我們會更詳細的把這些話題深入下去，內(nèi)容很精彩。為了方便大家查詢資料，我們特意標注了一些英文關(guān)鍵詞。影響缸內(nèi)充氣的部件除了節(jié)氣門和渦輪（或機增）外，還有氣門。通常所說的可變氣門，包括了幾種不同的可變：進氣側(cè)可變正時、進氣側(cè)可變升程、排氣側(cè)可變正時、排氣側(cè)可變升程。有些引擎只有其中的一種可變，有些引擎同時擁有其中的多種可變。所以不同引擎的“可變進氣”技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上說并不一定相同。“可變升程”只表明了升程是可變的，并沒有表明極限動力性能就一定比不可變的更好。升程可能是兩段可變，可能是三段可變，也可能是連續(xù)可變，由凸輪軸的形狀決定，后期不可調(diào)。每一段的具體升程是多少至關(guān)重要。某一固定的升程值和正時值，只能在一個小范圍內(nèi)達到較好的容積效率（VE）、新氣消耗率和比油耗。通常來說，可變升程的設(shè)計初衷多是為了兼顧高、低轉(zhuǎn)速，讓扭矩平臺更寬泛一些，讓綜合油耗和排放更低一些。比如：老款不可變升程引擎的扭矩平臺（假設(shè)取最大扭矩的90%）在3500-4300轉(zhuǎn)。在新款可變升程的引擎上，低段的升程小于老款升程，高段的升程大于老款升程。這樣可以讓扭矩平臺兩段都延伸一些，比如2500-4800轉(zhuǎn)。在中低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，較小的進氣門升程（氣門開口）可以讓進氣流速稍微高一些，利于歧管噴射引擎油氣的混合。在中高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，較大的氣門升程可以減小泵氣損失，并在高轉(zhuǎn)速較短的進氣時段內(nèi)，讓進氣量盡量大一些。“可變正時”相比于“可變升程”來說，更靈活一些，其作用也更重要一些。和升程一樣，正時也影響著進氣管路內(nèi)壓力波的頻率和振幅。而且還起著匹配氣門升程和控制缸內(nèi)殘余溫度等任務(wù)。一根凸輪軸的正時，是由其皮帶（或鏈條）端的正時輪控制的，多為可在一定范圍內(nèi)隨時連續(xù)調(diào)整。僅以雙凸輪軸引擎來說，對于同一根凸輪軸上的進（或排）氣門來說，開始打開和開始關(guān)閉之間的曲軸角度差是固定的，不可改變，除非換凸輪軸。所以，早打開就以為著早關(guān)閉，遲閉也就意味著遲開。ECU根據(jù)計算出的負載、轉(zhuǎn)速、歧管壓力等諸多數(shù)據(jù)控制著進、排氣的正時，旨在平衡多種數(shù)據(jù)的均衡適度。其中的控制目標很多，邏輯和各個目標在不同工況下的權(quán)重比也是比較復(fù)雜的。所以，什么時候ECU會將什么樣的指令值送至正時輪上的控制器閥，是個不太容易在文章中完全說清楚的。 1 低轉(zhuǎn)速時，進氣門會偏晚一些打開（關(guān)閉），以便讓廢氣充分排出，減少廢氣向進氣道內(nèi)的回流，減少下一次燃燒時的殘留廢氣和殘余溫度。這種策略可以讓怠速和油耗都更低一些。 2 高轉(zhuǎn)速時，進氣門會偏晚一些關(guān)閉（打開），以便讓活塞在到達下止點（BDC）后還有一些新氣可以沖入缸內(nèi)。 3 中等轉(zhuǎn)速時，活塞到達下止點（BDC）后再沖入缸內(nèi)的新氣并不多，所以進氣門會偏早一些關(guān)閉（打開），以減少活塞經(jīng)過下止點后，新氣向進氣門外的返吐量。 4 讓進氣歧管內(nèi)的壓力波正壓到達進氣門位置時，進氣門已打開了一定的升程，而不是剛開始打開，這樣可以讓活塞下行抽吸新氣的阻力更小些。 5 讓活塞剛開始從下止點上移時，排氣門已打開了一定的升程，而不是剛開始打開，這樣可以讓廢氣向缸外排出時的阻力更小些。這樣，對其它幾個缸的運行阻力也會更小些。 6 出現(xiàn)了爆震之后，進、排氣門的重疊角更大一些，以將部分新氣流經(jīng)缸內(nèi)后不參與燃燒，直接排出缸外，降低缸溫。 7 適度的氣門重疊角有利于降低排放。其原理和廢氣再循環(huán)（EGR）類似，讓部分廢氣參與到下一次燃燒過程中，降低燃燒時的峰值溫度，減少氮氧化物。同時節(jié)氣門開度也會適度加大，降低進氣阻力。在高、低升程切換時，以及正時大幅度調(diào)整時，出現(xiàn)爆震的概率可能會大一些。所以在調(diào)寫ECU時，要特別注意氣門的變化，特別是升程的變化。如果可以設(shè)定正時和升程，那是最好的。考慮到渦輪負載和缸溫等問題，比較合適的做法是在氣門切換到高負載狀態(tài)后再大幅提升指令增壓值了。從實際駕駛感受上講，在較低轉(zhuǎn)速就開始大幅增壓可能會帶來較好的體驗。但從原理和壽命上講，如果氣門主要是根據(jù)轉(zhuǎn)速變化的，這樣的設(shè)計思路可能并不合理。如果氣門更偏重于根據(jù)增壓值變化，會好一些，但也有問題。在缸蓋換氣能力不高（氣門處于低負載狀態(tài)）的情況下提高指令增壓值，缸蓋造成的泵氣損失和排氣阻力會讓渦輪的負載更大一些、溫度更高一些、出現(xiàn)喘振的傾向更大一些。對于非電子（可變）水泵、非電子（可變）機油泵的引擎來說，冷卻液和機油的循環(huán)是由曲軸轉(zhuǎn)速決定的。在不減小泵輪直徑（齒數(shù)）的情況下，低轉(zhuǎn)速時的散熱能力也不會太好。在Log數(shù)據(jù)流中，進、排氣正時的執(zhí)行值和指令值可能會顯示出不同的數(shù)據(jù)。在有些車型或Log記錄軟件中，可能這兩個角度就是有些差異的，只是軟件讀取數(shù)據(jù)流的問題，并不是真的有差異。
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