超越VTEC的无级可变气门扬程系统解析
2010年07月13日 18:50
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日产的VVEL
宝马的Valvetronic曾经是连续可变气门扬程系统的“唯一”。但擅长吸收别人经验的日本人在相隔几年后纷纷拿出自己的连续连续可变气门扬程系统,虽则各厂商通过不同的结构实现气门扬程连续可变功能,但似乎“后生更加可畏”。日产在英菲尼迪G37轿跑车的VQ37发动机上,首次装备了VVEL可变气门升程,配合C-VTC,就像宝马的Bi-VANOS+Valvetronic一样,让发动机的气门控制更加接近理想化。英菲尼迪G37搭载的VQ37发动机最大马力330bhp,升功率达89.2bhp,峰值扭力也达到38.1kgm,相比宝马N52的升功率还要稍微高一点。
日产VVEL的核心是偏心轴机构,偏心轮轴并不直接驱动气门,偏心轮轴上面的偏心轮驱动连接A,链接A驱动摇臂,摇臂驱动连接B,连接B驱动输出凸轮推动气门顶筒使得气门打开(输出凸轮并不是刚性连接在驱动轴)。此机构看起来比较复杂,摩擦副也相对较多,但是由于所有构件采取刚性连接,没有弹簧类的回位机构,使得VVEL更适合于高转速发动机而无需考虑惯性的问题。
从下图可以清晰地看出VVEL在不同工况下的动作情况。可以看到VVEL偏心轴在不同工况下的转角是不同的,VVEL偏心凸轮位置不同导致摇臂的支点出现变化从而控制了气门的开度。至于控制逻辑方面,VVEL也是通过在不同的负载控制不同的气门开度从而实现减少进气损失,最终达到优化燃油经济性的目的。据日产的资料,在低负载工况下VVEL能够减少10%的燃料损耗。但在峰值功率上,VVEL并没有太大的贡献,这是因为VVEL的进气效率被VVEL机构新增的摩擦给抵消掉了。但VQ37发动机的最高转速可以达到7500rpm,不像Valvetronic发动机那样受到高转速的限制。
(左侧动画为小扬程,右侧动画为大扬程,注意VVEL偏心轴位置)
优点:增强高转速的动力输出,低负荷工况节省燃料
缺点:VVEL机构稍显复杂而且成本较高
宝马的Valvetronic曾经是连续可变气门扬程系统的“唯一”。但擅长吸收别人经验的日本人在相隔几年后纷纷拿出自己的连续连续可变气门扬程系统,虽则各厂商通过不同的结构实现气门扬程连续可变功能,但似乎“后生更加可畏”。日产在英菲尼迪G37轿跑车的VQ37发动机上,首次装备了VVEL可变气门升程,配合C-VTC,就像宝马的Bi-VANOS+Valvetronic一样,让发动机的气门控制更加接近理想化。英菲尼迪G37搭载的VQ37发动机最大马力330bhp,升功率达89.2bhp,峰值扭力也达到38.1kgm,相比宝马N52的升功率还要稍微高一点。
日产VVEL的核心是偏心轴机构,偏心轮轴并不直接驱动气门,偏心轮轴上面的偏心轮驱动连接A,链接A驱动摇臂,摇臂驱动连接B,连接B驱动输出凸轮推动气门顶筒使得气门打开(输出凸轮并不是刚性连接在驱动轴)。此机构看起来比较复杂,摩擦副也相对较多,但是由于所有构件采取刚性连接,没有弹簧类的回位机构,使得VVEL更适合于高转速发动机而无需考虑惯性的问题。
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从下图可以清晰地看出VVEL在不同工况下的动作情况。可以看到VVEL偏心轴在不同工况下的转角是不同的,VVEL偏心凸轮位置不同导致摇臂的支点出现变化从而控制了气门的开度。至于控制逻辑方面,VVEL也是通过在不同的负载控制不同的气门开度从而实现减少进气损失,最终达到优化燃油经济性的目的。据日产的资料,在低负载工况下VVEL能够减少10%的燃料损耗。但在峰值功率上,VVEL并没有太大的贡献,这是因为VVEL的进气效率被VVEL机构新增的摩擦给抵消掉了。但VQ37发动机的最高转速可以达到7500rpm,不像Valvetronic发动机那样受到高转速的限制。
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(左侧动画为小扬程,右侧动画为大扬程,注意VVEL偏心轴位置)
优点:增强高转速的动力输出,低负荷工况节省燃料
缺点:VVEL机构稍显复杂而且成本较高
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