VVT-i發動機

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，最新款的豐田轎車的發動機已普遍安裝了VVT—i 系統。豐田的VVT—i系統可連續調節氣門正時，但不能調節氣門升程。它的工作原理是：當發動機由低速向高速轉換時，電子計算機就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪，這樣，在壓力的作用下，小渦輪就相對於齒輪殼旋轉一定的角度，從而使凸輪軸在60度的範圍內向前或向後旋轉，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續調節氣門正時的目的。

汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、12缸。排量1L以下的發動機常用3缸；(1-2.5)L一般為4缸發動機；3L左右的發動機一般為6缸；4L左右為8缸；5.5L以上用12缸發動機。一般來說，在同等缸徑下，缸數越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸數越多，缸徑越小，轉速可以提高，從而獲得較大的提升功率。

氣缸的排列形式主要有直列、V形、W形等。

一般5缸以下發動機的氣缸多採用直列方式排列，少數6缸發動機也有直列方式的，過去也有過直列8缸發動機。直列發動機的氣缸體成一字排開，缸體、缸蓋和曲軸結構簡單，製造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，應用比較廣泛，缺點是功率較低。一般1L以下的汽油機多採用3缸直列，(1-2.5)L汽油機多採用直列4缸，有的四輪驅動汽車採用直列6缸，因為其寬度小，可以在旁邊布置增壓器等設施。直列6缸的動平衡較好，振動相對較小，所以也為一些中、高級轎車採用。 (6-12)缸發動機一般採用V形排列，其中VIO發動機主要裝在賽車上。V形發動機長度和高度尺寸小，布置起來非常方便，而且一般認為，V形發動機是比較高級的發動機，也成為轎車級別的標誌之一。V8發動機結構非常複雜，製造成本很高，所以使用得較少。V12，發動機過大過重，只有極個別的高級轎車採用。

目前最常見的發動機主要是直列4缸(L4)與V型6缸(V6)發動機。一般來說，V6發動機的排量較L4發動機的高，V6發動機比L4發動機運行平穩、安靜。L4主要裝在普通級轎車上，而V6則裝在中高檔轎車上。

壓縮比是指氣缸總容積與燃燒室容積的比值，它表示活塞從下止點移到上止點時氣缸內氣體被壓縮的程度。壓縮比是衡量汽車發動機性能指標的一個重要參數。

一般地說，發動機的壓縮比愈大；在壓縮行程結束時混合氣的壓力和溫度就愈高，燃燒速度也愈快，因而發動機的功率愈大，經濟性愈好。但壓縮比過大時，不僅不能進一步改善燃燒情況，反而會出現爆燃、表面點火等不正常燃燒現象，又反過來影響發動機的性能。此外，發動機壓縮比的提高還受到排氣污染法規的限制。

氣缸工作容積是指活塞從上止點到下止點所掃過的氣體容積，又稱為單缸排量，它取決於缸徑和活塞行程。發動機排量是各缸工作容積的總和，一般用毫升(CC)來表示。發動機排量是最重要的結構參數之一，它比缸徑和缸數更能代表發動機的大小，發動機的許多指標都同排量密切相關。

功率是指物體在單位時間內所做的功。在一定的轉速範圍內，汽車發動機的功率與發動機轉速成非線性正比關係，轉速越快

功率越大，反之越小，它反映了汽車在一定時間內的作功能力。以同類型汽車做比較，功率越大轉速越高，汽車的最高速度也越高。

發動機的輸出功率同轉速關係很大。隨著轉速的增加，發動機的功率也相應提高，但是到了一定的轉速以後，功率反而呈下降趨勢。一般在說明發動機最高輸出功率的同時標出每分鐘轉速(r/min)，如100PS/5000r/min，即在每分鐘5000轉時最高輸出功率為100馬力(73.5kW)。

常用最大功率來描述汽車的動力性能。最大功率一般用馬力(PS)或千瓦(kW)來表示，1馬力等於0.735千瓦。

扭矩是使物體發生轉動的力。發動機的扭矩就是指發動機從曲軸端輸出的力矩，在功率固定的條件下它與發動機轉速成反比關係，轉速越快扭矩越小，反之越大，它反映了汽車在一定範圍內的負載能力。在某些場合能真正反映出汽車的“本色”，例如啟動時或在山區行駛時，扭矩越高汽車運行的反應便越好。以同類型發動機轎車做比較，扭矩輸出愈大承載量愈大，加速性能愈好，爬坡能力愈強，換擋次數愈少，對汽車的磨損也會相對減少。尤其在轎車零速啟動時，更顯示出扭矩高者提升速度快的優越性。

發動機的扭矩的表示方法是牛米(N.m)。同功率一樣，一般在說明發動機最大輸出扭矩的同時也標出每分鐘轉速(r/min)。最大扭矩一般出現在發動機的中、低轉速的範圍，隨著轉速的提高，扭矩反而會下降。

汽車發動機的電噴裝置一般是由噴油油路、感測器組和電子控制單元三大部分組成的。如果噴射器安裝在原來化油器位置上，即整個發動機只有一個汽油噴射點，這就是單點電噴；如果噴射器安裝在每個氣缸的進氣管上，即汽油的噴射是由多個地方(至少每個氣缸都有一個噴射點)噴入氣缸的，這就是多點電噴。

發動機電噴系統的閉環控制是一個實時的氧感測器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關係。氧感測器“告訴”計算機混合氣的空燃比情況，計算機發出命令給燃油量控制裝置，向理論值的方向調整空燃比(14.7：1)。這一調整經常會超過一點理論值，氧感測器察覺出來，並報告計算機，計算機再發出命令調回到14.7：1。因為每一個調整的循環都很快，所以空燃比不會偏離14.7：1，一旦運行，這種閉環調整就會連續不斷。採用閉環控制的電噴發動機，由於能使發動機始終在較理想的工況下運行(空燃比偏離理論值不會太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動力性能，還能省油。

傳統的發動機多是每缸一個進氣門和一個排氣門，這種二氣門配氣機構相對比較簡單，製造成本也低，對於輸出功率要求不太高的普通發動機來說，就能獲得較為滿意的發動機輸出功率與扭矩性能。排量較大、功率較大的發動機要採用多氣門技術而最簡單的多氣門技術是三氣門結構，即在一進一排的二氣門結構基礎上再加上一個進氣門。世界各大汽車公司新開發的轎車大多採用四氣門結構。四氣門配氣機構中，每個氣缸各有兩個進氣門和兩個排氣門。四氣門結構能大幅度提高發動機的吸氣、排氣效率，新款轎車大都採用四氣門技術。

發動機的凸輪軸安裝位置有下置、中置、頂置三種形式。轎車發動機由於轉速較快，每分鐘轉速可達5000轉以上，為保證進排氣效率，都採用進氣門和排氣門倒掛的形式，即頂置式氣門裝置，這種裝置都適合用凸輪軸的三種安裝形式。但是，如果採用下置式或者中置式的凸輪軸，由於氣門與凸輪軸的距離較遠，需要氣門挺桿和挺柱等輔助零件，造成氣門傳動機件較多，結構複雜，發動機體積大，而且在高速運轉下還容易產生雜訊，而採用頂置式凸輪軸則可以改變這種現象。所以，現代轎車發動機一般都採用了頂置式凸輪軸，將凸輪軸配置在發動機的上方，縮短了凸輪軸與氣門之間的距離，省略了氣門的挺桿和挺柱，簡化了凸輪軸到氣門之間的傳動機構，將發動機的結構變得更加緊湊。更重要的是，這種安裝方式可以減少整個系統往複運動的質量，提高了傳動效率。

按凸輪軸數目的多少，可分為單頂置凸輪軸(SOHC)和雙頂置凸輪軸(DOHC)兩種，由於中高檔轎車發動機一般是多氣門及V型氣缸排列，需採用雙凸輪軸分別控制進排氣門，因此雙頂置凸輪軸被不少名牌發動機所採用。

VTEC系統全稱是可變氣門正時和升程電子控制系統，是本田的專有技術，它能隨發動機轉速、負荷、水溫等運行參數的變化，而適當地調整配氣正時和氣門升程，使發動機在高、低速下均能達到最高效率。+在VTEC系統中，其進氣凸輪軸上分別有三個凸輪面，分別頂動搖臂軸上的三個搖臂，當發動機處於低轉速或者低負荷時，三個搖臂之間無任何連接，左邊和右邊的搖臂分別頂動兩個進氣門，使兩者具有不同的正時及升程，以形成擠氣作用效果。此時中間的高速搖臂不頂動氣門，只是在搖臂軸上做無效的運動。當轉速在不斷提高時，發動機的各感測器將監測到的負荷、轉速、車速以及水溫等參數送到電腦中，電腦對這些信息進行分析處理。當達到需要變換為高速模式時，電腦就發出一個信號打開VTEC電磁閥，使壓力機油進入搖臂軸內頂動活塞，使三隻搖臂連接成一體，使兩隻氣門都按高速模式工作。當發動機轉速降低達到氣門正時需要再次變換時，電腦再次發出信號，打開VTEC電磁閥壓力開頭，使壓力機油泄出，氣門再次回到低速工作模式。