一、Advance VTEC的开发背景
自1983年本田公司首次把VTE C(Variable Valve Timing and LiftElectronic Control,可变气门正时与升程电 控 技 术)技 术 运 用于 C B R4 0 0摩 托车发动机至今,经过不断改进,已开发出D O H C V T E C 、S O H C V T E C 、S O H CV T E C-E、D O H C V T E C-DI、3-St a geVTEC和i-VTEC等系统,成为该公司打造其高性能发动机的招牌性技术。
可以说,VTEC技术以其简单、实用、可靠的机械结构及电控液压系统,使发动机进气系统能依据不同工况的要求把发动机的配气凸轮切换到适应该工况的气门正时与升程,实现了发动机输出强劲动力的同时兼具较佳的经济性和环保性。
1988年,本田公司开发了首款应用VTEC技术的B系列乘用车汽油发动机,1989年,B系列的首款B16A发动机搭载在JDM Acura Integra等车型上。之后该公司所开发的B系列、D系列、F系列、H系列、K系列、L系列、R系列、C系列和J系列的乘用车汽油机上几乎都应用了VTEC技术,其中K系列首次把VTEC技术与凸轮轴可变正时控制VTC(variable timing control)相结合,即i-VTEC(Intelligent-VTEC)发动机。2001年K系列的首款K20A发动机搭载在Honda Civic Type-R等车型,至今已开发出的K系列发动机已有20多种型号,2012年K系列的最新型号为K24Z7和K24Y2。
i-VTEC系统每缸有一个高速进气凸轮和一个低速进气凸轮,低转速工况时两个凸轮同时工作,其中一个气门全开,另一个气门微开,气流进入气缸时形成一定的进气涡流,以改善油气混合状况,提高了该工况的经济性和环保性;而在高转速时,两个进气摇臂被系统切换到联动状态,单独由高速进气凸轮驱动,两个进气门同时全开,以获得最大的充气效率,改善了动力性能。i-VTEC以其出色的动力性、经济性和环保性成为本田车系动力系统的主力。
然而,i-VTEC系统的两阶段凸轮切换的可变升程技术显然未能对发动机的换气过程的全工况进行全面优化。为应对越来越高的经济性、环保性和动力性的要求,本田公司开发了Advance VTEC系统。
二、AdvanceVTEC系统的基本构成
Advance VTEC系统的机械结构如图3所示,由凸面摆块 、摇臂滚子、摇臂轴、摇臂、气门弹簧、升程调节驱动轴、升程调节套、凸轮、凸轮轴、升程调节套外壳、凸面摆块滚子和凸面摆块转轴等组成。
从在结构上看,Advance VTEC系统摒弃了i-VTEC切换高低速凸轮改变配气定时与气门升程的执行方式,取而代之的是类似于圆鼓状的升程调节套式(图3中⑩),升程调节套包围着凸轮轴(图3中⑨)并与之同轴,可以绕着凸轮轴独立转动。为了从真正意义上在更大范围内对气门升程正时进行连续调节,该机构主要是利用凸面摆块通过转轴(图3中 )与升程调节套外壳构成整体,凸面摆块前端安装有滚子(图3中 ),由于凸面摆块厚度不相同,当凸面摆块滚子随着升程调节套外壳转动时,摇臂滚子(图3中②)与凸轮之间接合的高度就会随着变化,通过摇臂轴(图3中③)驱动气门的开度也随着变化,从而实现连续可变气门正时。
图4为Advance VTEC系统中调节执行机构的安装位置结构示意图,升程调节套由上、下两部分组成,上、下部由6个螺栓紧固,升程调节套安装在升程调节套轴承孔内,凸轮轴则安装在凸轮轴承孔内。