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奧迪的可變氣門(mén)升程系統(tǒng)（AVS）是怎樣控制進(jìn)氣的？

: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2022-06-08

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奧迪可變氣門(mén)升程系統(tǒng)針對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)正時(shí)和升程進(jìn)行控制，此技術(shù)率先導(dǎo)入奧迪 2. 8L 和 3. 2L FSI V6 發(fā)動(dòng)機(jī) ，并搭載于 A4、 A5、 A6 和 A8 等車(chē)款。在 2008 年 6 月，奧迪正式推出采用 AVS 可變氣門(mén)升程系統(tǒng)的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)版本。（1）奧迪 AVS 結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)的 VVT 可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)，僅能調(diào)整進(jìn)氣門(mén)或者進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間；而奧迪 AVS 則如同本田 i - VTEC 系統(tǒng)一樣可以進(jìn)一步控制進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟升程。奧迪可變氣門(mén)升程系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)與本田 i - VTEC 略有不同，在負(fù)責(zé)控制進(jìn)氣門(mén)的凸輪軸上具備兩組不同角度的凸輪和負(fù)責(zé)改變升程的螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動(dòng)器控制，以切換使用兩組不同凸輪，改變進(jìn)氣門(mén)的開(kāi)啟升程。奧迪的可變氣門(mén)升程系統(tǒng)為每個(gè)進(jìn)氣門(mén)設(shè)計(jì)了兩組不同角度的凸輪，同時(shí)在凸輪軸上安裝有螺旋溝槽套筒。螺旋溝槽套筒由電磁驅(qū)動(dòng)器控制，用以切換兩組不同的凸輪，從而改變進(jìn)氣門(mén)的升程，凸輪軸內(nèi)有一個(gè)彈簧加載鋼球，它用于在部分負(fù)荷和全負(fù)荷位置來(lái)給凸輪塊定位（止動(dòng)）。每個(gè)凸輪塊上有一對(duì)凸輪，這一對(duì)凸輪只驅(qū)動(dòng)一個(gè)進(jìn)氣門(mén)。凸輪的特殊外形就可以對(duì)發(fā) 動(dòng)機(jī)特性曲線產(chǎn)生影響。較大的凸輪外形可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)工作具有運(yùn)動(dòng)特性。較小的凸輪外形顯示出奧迪氣門(mén)升程系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。在部分負(fù)荷時(shí) （采用較小的凸輪外形），氣門(mén)開(kāi)啟是不對(duì)稱的。一方面是因?yàn)橥馆喌男?狀使得一個(gè)進(jìn)氣門(mén)比另一個(gè)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟得大（2mm 和 5. 7mm），另一方面是因?yàn)檩^小凸輪外形的氣門(mén)開(kāi)啟時(shí)間也是不同的。另外，氣門(mén)小升程的凸輪形狀是按照讓進(jìn)氣門(mén)同時(shí)打開(kāi)這一原則來(lái)設(shè)計(jì)的。但第二個(gè)氣門(mén)的關(guān)閉卻稍晚。再加上缸蓋中進(jìn)氣門(mén)特殊的遮蔽形狀，就可使得吸入燃燒室的氣體呈高流速和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。另外，這些新吸入的氣體通過(guò) FSI 專用活塞形狀就形成了圓筒狀運(yùn)動(dòng) （滾流進(jìn)氣）。這種特殊的組合就使得噴射出的燃油獲得了極佳的混合效果。正是這個(gè)原因，就不再使用進(jìn)氣歧管翻板了。（2）奧迪 AVS 工作過(guò)程奧迪可變氣門(mén)升程系統(tǒng)的工作過(guò)程，發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)載的情況下， AVS 將螺旋溝槽套筒向右推動(dòng) 7mm，使角度較大的凸輪得以推動(dòng)氣門(mén)。在此情況下，氣門(mén)升程可達(dá)到 11mm，以提供燃燒室最佳的進(jìn)氣流量和進(jìn)氣流速，實(shí)現(xiàn)更加強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出。而在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)載的情況下，為了追求發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)油性能， AVS 則將凸輪推至左側(cè)，以較小的凸輪推動(dòng)氣門(mén)頂桿。此時(shí)氣門(mén)升程可在 2 ～ 5. 7mm 進(jìn)行調(diào)整，由于采用不對(duì)稱的進(jìn)氣升程設(shè)計(jì)，所以空氣以螺旋方式進(jìn)入燃燒室；在搭配特殊外廓的燃燒室和活塞頭設(shè)計(jì)，可讓氣缸內(nèi)的油氣混合狀態(tài)進(jìn)一步優(yōu)化。奧迪可變氣門(mén)升程系統(tǒng)可以在 700 ～ 4000r/ min 轉(zhuǎn)速之間工作， AVS 的最大優(yōu)點(diǎn)在于可降低 7% 的油耗。特別是以中轉(zhuǎn)速域進(jìn)行定速巡航時(shí)， AVS 的節(jié)油效果最為明顯。在 AVS 的輔助下，氣缸的進(jìn)氣流量控制程度較以往更為精準(zhǔn)。一般發(fā)動(dòng)機(jī)僅由節(jié)氣門(mén) 來(lái)控制進(jìn)氣流量，在低負(fù)載的情況下，節(jié)氣門(mén)不完全開(kāi)啟所形成的空氣阻力，往往會(huì)造成不必要的泵損。而應(yīng)用 AVS 后，即使在低負(fù)載的情況下，節(jié)氣門(mén)也能維持全開(kāi)，由 AVS 精確控制進(jìn)氣流量。奧迪還將持續(xù)進(jìn)行 AVS 的研發(fā)工作，未來(lái) AVS 有望具備氣缸管理功能，在低負(fù)載的情形下可以關(guān)閉部分氣缸降低油耗。這套系統(tǒng)中還有一個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需要注意，那就是兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)無(wú)論是在普通凸輪還是高角度凸輪下的相位和升程是有差別的，也就是說(shuō)，兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間以及升程并不相同。這種不對(duì)稱的進(jìn)氣設(shè)計(jì)是為了讓空氣在流經(jīng)兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)后，同時(shí)配合特殊造型的燃燒室和活塞頭，可以令混合氣在氣缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)和紊流，進(jìn)一步優(yōu)化混合氣的狀態(tài)。兩條綠線是普通凸輪的輪廓線，兩條黃線是高角度凸輪的輪廓線。可以看到，驅(qū)動(dòng)同一氣缸內(nèi)兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)的凸輪在升程和相位上也存在差別。奧迪這套系統(tǒng)的氣門(mén)升程依然是兩段式的，沒(méi)有做到氣門(mén)升程的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，所以對(duì)進(jìn)氣流量的控制還不夠精確。然而一個(gè)巧妙之處在于對(duì)同一氣缸內(nèi)兩個(gè)進(jìn)氣門(mén)采用不同步的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)油、氣的充分混合。: 回答者：hdhdg

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