张贵鹏 魏嘉麟 鲁志成 李迎鹏
北华大学 吉林省吉林市 132013
摘要：可变气门技术为目前的汽车发动机重要技术之一，该技术为发动机燃油系统的革命性技术，可以促进整个发动机的性能提升，并且保证运行的质量，满足当前汽车工业的发展需要。汽车发动机可变气门技术为现代发动机配置的重要设备系统之一，其可以进行汽车发动机凸轮相位或者气门升程的调节，保证汽车发动机配气环节达到最优化的效果。因为汽车发动机在高转速、低转速的运行中，气门正时角对于发动机的经济性、动力等方面都会产生影响，可以保证进气量、扫气效率满足要求，所以当前汽车发动机都会选择应用该技术。目前可变气门在技术人员的研究之下逐步发展和进步，且被很多高性能的汽车发动机生产厂家所使用，因为经济性好、稳定性强且环境污染比较轻，所以未来其有着非常广阔的发展空间，必然会产生更高的综合效益。
关键词：汽车发动机；可变气门；研究；趋势
1发动机可变气门技术
1.1气门正时技术
气门正时为汽车发动机正常工作的过程中，气门开启的时间，其主要的作用就是活塞运动到规定的位置上，气门开启与关闭的控制。从运行状态分析，发动机进气门活塞运动程序是按照从下到上逐步运行的，在气门排气时打开；活塞运动到气门上止点后，排气运动结束，气门关闭。在该过程中，因为空气有惯性作用力存在，所以有一定的反应时间。排气环节，为了可以使得有更多的空气可以进入到气缸内，及时将废气排出去，需要在活塞到达开启前，且活塞运动到下止点之前进行关闭；发动机废气排出气门也是相同的原理，排气门应该保证活塞向下运动的情况下开启，同时在运动到下止点后应该是关闭的。活塞工作中，排气、进气两个部分在规定时间内是开启的状态，这就是气门叠加，在这种情况发生之后，曲轴按照规定角度转动，该角度就被叫做气门叠加角。发动机转速不同运行时，气门叠加角也会有所差异，处于低转速的运行状态之下，气门叠加角相对小，而转速的增加在，则会导致叠加角的增大。如果汽车发动机没有使用气门正时技术，这两个要求就无法达到，传统汽车发动机工作原理如下：发动机低转速工作时，凸轮转速也会比较低，所以此时的进气速度下降，气门开启的时间会变长，且开度相对较小。如果汽车的行驶速度达到120km/h时，发动机的转速一般为3000～4000rpm，甚至可能转速会更高，此时的发动机气门开启和关闭速度会加快，空气进入速度也会提高，在这个情况之下，虽然进气量是比较大的，但是发动机气门开启时间较短，造成内部氧气含量较小，燃料没有充分燃烧，导致废气排放量过大，污染严重，燃料浪费，经济性不足。基于此，汽车发动机引入可变气门正时技术，其可以解决上述存在的问题，促进燃油利用率的提升。在发动机的正常工作中，凸轮做出必要的改进，可以收集传感器信号，在发动机运用转速较低的情况下，通过正时技术进行控制；在发动机运行转速较高的情况之下，通过可变气门进行开度的调整，让其处于合理的范围内，保证燃烧室内的氧气含量充足，也就能够达到发动机运行的高效率。
1.2气门升程技术
该技术主要的作用就是用来进行气门开启角度大小的调节，发动机的正常运行中，气门形成较高的条件之下，截面积会加大，导致进气阻力会下降，出现内部结构进气畅通度增大的情况在，这种条件下对于汽车高速运行有着很好的效果。汽车低速行驶的环节，并不能出现负压的运行人状态，汽车低速行驶无力运转、运行稳定性不足等。
如果气门开度比较低，汽车的行驶中会出现气缸负压的情况，让燃油、氧气可以充分接触，燃烧也会更加的充分。只要是运行速度提高，空气流速变大，阻力上升，就会出现进气、排气的环节不通畅。因此，利用可变气门技术可以处理这一问题。
1.3可变气门升程技术的作用
喷油量参数对于汽车发动机性能存在着很大的影响，单位时间范围内进气量比较大，喷油量也会相应的增加。发动机可变气门正时技术可以进行时间的控制，并不能调整单位时间范围内的进气量参数。但是可变气门升程技术可以处理这一缺陷，其直接调整发动机气门开启深度，也就是气门升程，从而可以保证在高转速的条件下空气进入量符合要求，可以达到燃烧需要的氧气。
2步进电机驱动下的可变气门结构
2.1现有的可变气门结构技术
经过研究分析发现，不同类型技术都有一定缺陷，需要加强研发才能不断的完善，然后研究出更具稳定性的控制方案，保证控制器根据传感器信号差距进行控制，保证凸轮轴方向符合要求。比如以目前的全可变气门结构MVVA进行分析，其可以处理电液、电磁控制全可变气门响应、噪声等方面的问题，同时还能够达到发动机在转速不同运行条件之下、不同负荷情况之下的混合气浓度，以更好的实现有效的控制。
2.2可变升程控制发动机技术
该技术的工作原理就是利用汽车不同的运行速度作为基础参数，然后涡轮运转。汽车运行速度缓慢提升的过程中，小涡轮转动角度一般是凸轮的60°范围，在该范围之内进行前后运动。气门开启、闭合所需要的时间可以进行控制，如果需要做好凸轮转角的控制，就应该做好配气时间的控制，并且在燃烧达到最佳状态的情况下，汽车扭矩可以满足要求，保证汽车在不同方面有效的使用，促进整体应用效果的提升。
3发展趋势分析
当前汽车数量在逐步的增多，汽车尾气排放所导致的污染问题也更加的严重，而能源短缺形式更加的严峻，所以提升效率、实现环保建设是非常重要的。在未来发展中，需要利用先进技术做出调整，达到规模化的应用，这就是目前发动机研究的重点，也是未来发展的趋势。
4结语
汽车发动机应用可变气门正时技术可以更好的控制气门开合度数据，达到运行稳定性的要求，而正时系统也可以按照汽车不同运行状态进行气门启闭时间的规划，相互配合之下可以确定进气量参数，这就是汽车发动机可变气门的控制系统主要组成结构。可变气门技术经过长期的发展，有几十年的时间，技术水平逐步的提升，但是缺陷也是存在的，比如调节范围小、气门运动受到凸轮线形变化干扰等等；但是要分析凸轮轴的可变气门系统，其最为主要的优势就是去除凸轮结构，这种方式让气门的开启与关闭更加方便，时间也会缩短。此外，对于持续调节气门正时，其劣势就是精确度比较差，成本也比较高。在未来发展中，发动机可变气门正时技术必然还会不断的完善、改进和提升，让发动机技术有很大的提高，可以实现动力性能、经济性能的全面提高，避免产生严重的环境污染，实现节能、环保、降耗的目的。
参考文献：
[1]汽车发动机可变气门技术及其发展[J].时代汽车,2020,No.345(21):155-156.
[2]于龙.关于汽车发动机可变气门正时技术的思考[J].智能城市,2020,006(002):191-192.
[3]李相澄,侯宁有.汽车发动机节能缓速系统研究[J].中国设备工程,2019,420(09):91-92.