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對抗Pumping Lose 可變氣門技術朝省油化發展

2008.03.21  作者:車訊網  

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可變氣門技術過去都是以提昇出力為主要訴求,不論強化中低速扭力的可變正時、提高高轉馬力的可變揚程,甚至是使全轉速域反應都有出色表現的二合一設計等都是。但在現階段一片環保、節能聲中,可變氣門也朝向低油耗這點發展,此基礎就是建立在抑制「Pumping Lose(活塞運動的效率損失)」。

可變氣門的誕生是為了提昇吸排氣效率,以氣門早開晚關為特色的連續正時變化,或高轉速使氣門開啟更深的揚程變化,都因隨時保持最佳的「吐納」狀態而帶來更佳、更順的出力特性。這背後當然能讓燃燒更加完全,所以可變氣門同時對油耗有所貢獻。

其實在可變氣門技術推出的初期,確實是有所謂的低油耗式樣,諸如三氣門構造的VTEC-E是以低轉速8V、高轉速12V作為省油號召,往後的SOHC 3-Stage VTEC也是此概念的延伸。但不管怎麼變這些都只是很基本的控制方式,對大幅改善油耗的幫助十分有限。

現在的可變氣門引擎在降低油耗的對策上,除了擁有正時與揚程的雙可變架構外,電子節氣門配合電腦的控制也扮演重要角色。舉例來說,搭載於八代Civic的R18A i-VTEC引擎,其在進氣側有VTEC結合VTC可變氣門正時,同時極重視輕負載狀態下的作動設定,因此有媲美1.5升引擎的油耗表現。

八代Civic配置的R18A i-VTEC引擎在輕負載時,主要以後延進氣正時和大開節氣門來提昇燃燒效率,故市區或高速公路的低轉速轉態下有極亮眼的油耗表現。

一般引擎當處於怠速或低轉速狀態時,是藉由關閉與微開節氣門來減緩空氣的吸入量,可是i-VTEC反而利用後延進氣門的關閉正時,讓節氣門大開而減少吸氣阻力和活塞上下運動的效率損失。如此除了可提高16%的燃燒效益外,由於在進氣正時的變化間,電子節氣門同時會作極精確的控制,相形扭力就不致受到波動,進一步使出力可更加順暢。

G37 Coupe的VQ37VHR引擎設有VVEL可變進氣揚程裝置,其模仿Valvetronic以馬達控制凸輪軸伸程,在出力上享有優勢外亦能兼顧省油性。

另一個例子是G37 Coupe使用的VQ37VHR引擎,其主要以VVEL無段可變進氣揚程搭配CVTCS連續可變吸氣正時。此VVEL和BMW的Valvetronic設計很相似,硬體面皆採馬達驅動控制軸與搖臂,使連動的凸輪軸可隨時變化氣門深淺,配合大範圍調整的CVTCS後也有最佳的凸輪作用角。

在中低轉速時,VQ37一樣是大開節氣門由VVEL直接以氣門揚程控制進氣量,優點在減少Pumping Lose與進氣時間遲滯外,加速開始的當下氣門挺舉量就能擴大來增加空氣密度,反應性自然能大幅提高。再者,VVEL於低轉速時也能縮短氣門開啟時間,一方面提昇扭力、一方面抑制油氣回流,在高轉速時才全開氣門導入大量空氣增加馬力,結果就是油耗平均可降低10%。

最後,VVEL並不似Valvetronic已無裝設節氣門,有電子節氣門的利點不僅僅是前述的防止扭力波動,更大的目的是準備加速時它可先行全開產生預壓作用。總而言之,有可變氣門正時、揚程加上電子節氣門三項武器,剩下就看控制邏輯的設定而決定油耗表現了。

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