短短一年內(nèi)，在引擎可變技術(shù)方面有相當(dāng)資深實(shí)力的
BMW與
Honda車廠又有驚人之舉，但是，更令人眼睛一亮的是在這兩家發(fā)表新引擎之前呢，
Toyota車廠于去年全新改款的'01 Celica身上搭載一顆新設(shè)計(jì)的VVTL-i引擎，這顆引擎可不同于之前的VVT-i引擎喔!.....VVTL-i比VVT-i多了個(gè)"L"，到底有何先進(jìn)？有何突破呢？ 還是天下引擎一大抄呢？!而Honda去年底推出的STREAM車上，用的就是新一代i-VTEC引擎，它可跟S2000上的VTEC不同，那有何差異呢？再者是最近剛在
日內(nèi)瓦車展中，BMW則發(fā)表一顆全新的Valvetronic引擎， 它更被比喻成最完美的
可變氣門引擎，它到底有何能耐？它跟之前的VANOS引擎又有什么不同呢？現(xiàn)在我們就來(lái)具體介紹介紹。
一.前言:
還記得工程師們?yōu)槭裁葱枰O(shè)計(jì)一顆具有"可變
氣門正時(shí)"的引擎嗎？簡(jiǎn)單的回答就是，我們希望引擎能隨著不同時(shí)候的需求，而能表現(xiàn)出最符合我們期望的狀態(tài)，而這需求可以是從"動(dòng)力"的觀點(diǎn)，也可以是從"油耗經(jīng)濟(jì)"的觀點(diǎn)，也可以是"排氣環(huán)保"的觀點(diǎn)，但是， 你要在同一時(shí)刻一樣的引擎轉(zhuǎn)速，車速，工作溫度，而要求既要大Power，又要省油，還要環(huán)保。這豈不是改寫熱力學(xué)第二定律而顛覆Carnot Cycle的極限？那是不可能的! 但是，工程師要作的就是努力地去接近這樣的極限，那也就是效率的觀點(diǎn)。
"效率”這字對(duì)學(xué)理工的朋友應(yīng)該不陌生，它也是應(yīng)用科學(xué)的研究者數(shù)十年如一日的努力目標(biāo)，做光電元件的人在設(shè)計(jì)時(shí)，要用到這個(gè)字!做家電產(chǎn)品的工程師也要用這個(gè)字!連是否應(yīng)該蓋一座電廠，也需要用這個(gè)字來(lái)度量我們的能源政策!所以才有買冷氣機(jī)或冰箱應(yīng)該要選用高EF值(high efficiency value高效率值)的建議；而一具引擎的熱效率，直接的表現(xiàn)就是
功率與油耗之間的取舍!就為了改善引擎的效率，又要滿足不同引擎轉(zhuǎn)速時(shí)的動(dòng)力渴望，所以才需要發(fā)展"可變氣門"引擎!
二.90年代可變氣門引擎的遺憾:
工程師為了克服同一具引擎要高轉(zhuǎn)速大馬力，也要低轉(zhuǎn)速高扭力，對(duì)不同需求的進(jìn)排氣相位角差異，VANOS與VVT-i直接改變進(jìn)排氣時(shí)的timing(正時(shí))與duration()來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，又一針見(jiàn)血，是BMW與Toyota的驕傲之作；而最早在可變氣門引擎上獲得表現(xiàn)的Honda，于80年代中期推出VTEC引擎，它則藝高人膽大地把兩顆引擎擺在同一顆引擎當(dāng)中，因?yàn)樗鼈冊(cè)谕恢馆嗇S上同時(shí)塞下了兩種不同角度的凸輪(lobe)，利用搖臂內(nèi)的切換以決定是否頂?shù)酱蠡蛐⊥馆�，而成功地改變引擎的進(jìn)排氣的正時(shí)，重疊角外，還多個(gè)life(升程)，但是它在凸輪軸未切換前，正時(shí)，重疊時(shí)間與升程是不變的，所以VTEC是階段性的可變氣門，而VANOS與VVT-i雖連續(xù)性的變化正時(shí)與重疊時(shí)間，但是升程卻無(wú)法改變，就因?yàn)檫@樣的差異，VTEC一直拿下每公升排氣量的
最大馬力輸出(125hp/Liter，S2000，量產(chǎn)化DOHC_VTEC)紀(jì)錄!所以VANOS、VVT-i治標(biāo)不治本，而VTEC治本但有時(shí)卻不治標(biāo)!
VVTL-i vs. i-VTEC vs. Valvetronic
三.2000年Toyota的力作─VVTL-i介紹:
01 Celica with VVTL-I
豐田的VVTL-i引擎全名就是-Variable Valve 正時(shí) & 升程 - Intelligent，它跟VVT-i是不同的引擎，VVT-i目前已漸漸必被Toyota或Lexus旗下車款所使用，從最高級(jí)的
LS430，
GS300，
IS200到最平民的Corolla身上都已經(jīng)廣泛地運(yùn)用到這項(xiàng)科技，而2000年中發(fā)表的全新一代Celica(可惜臺(tái)灣還沒(méi)引進(jìn))則進(jìn)一步地發(fā)展VVTL-i引擎，這引擎也用類似
Honda VTEC的原理，在原來(lái)的VVT-i引擎上的凸輪軸，多了可以切換大小不同角度的凸輪(凸輪)，也利用"搖臂"的機(jī)置來(lái)決定是否頂?shù)礁呓腔蛐〗嵌鹊耐馆�，而作�?可連續(xù)式"地改變引擎的正時(shí)(正時(shí))，重疊時(shí)間(重疊相位角)與"兩階段式"的升程(升程)!
VVT-i controller來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸，而達(dá)到氣門的正時(shí)改變(此為VVTL-i的凸輪軸)
VVTL-i上以搖臂中的"pin"來(lái)巧妙地決定是否頂?shù)侥欠N角度的凸輪
還記得VVT-i引擎是如何作到變化進(jìn)氣時(shí)的氣門正時(shí)嗎？它就是在圖一中，有一個(gè)VVT-I control圓盤，以轉(zhuǎn)動(dòng)此控制盤，而來(lái)提早或延遲氣閥的開(kāi)與關(guān)的時(shí)間，所以，VVT-I
BMW Vanos一樣的原里，VVT-i用類似的機(jī)置來(lái)作到"連續(xù)式"的
可變氣門正時(shí)，只是VVT-i是用電動(dòng)方式來(lái)驅(qū)動(dòng)這controller，而Vanos則是用油壓的方式，兩者皆能跟著不同引擎轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到氣門正時(shí)的連續(xù)性變化!而VVTL-i則在VVT-i引擎上再多了于"搖臂"與"凸輪軸"內(nèi)下功夫，它這回就運(yùn)用到跟VTEC一樣的方法來(lái)根本解決引擎在高轉(zhuǎn)速時(shí)所需要更多的氣門重疊時(shí)間與氣門的開(kāi)關(guān)升程深度，小小不同的地方在搖臂內(nèi)VVTL-i藉由油壓來(lái)使一小小個(gè)銷的移動(dòng)來(lái)決定頂?shù)侥欠N尺寸的凸輪!
低、中轉(zhuǎn)速時(shí)，凸輪軸上只有小角度的凸輪有頂?shù)綋u臂
VVTL-i在引擎轉(zhuǎn)速低時(shí)，雖然凸輪軸一樣地在轉(zhuǎn)動(dòng)，但是，由於搖臂內(nèi)的pin未移動(dòng)， 所以是小角度的凸輪部份有效地頂?shù)綋u臂，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)到valve的開(kāi)關(guān)，此時(shí)，大角度的突輪一樣在轉(zhuǎn)動(dòng)， (因?yàn)樵谕桓馆嗇S上嘛)但是卻是無(wú)效地空轉(zhuǎn)。
高轉(zhuǎn)速時(shí)，凸輪軸上只有大角度的凸輪有頂?shù)綋u臂
VVTL-i在引擎轉(zhuǎn)速變高時(shí)，雖然凸輪軸一樣地在轉(zhuǎn)動(dòng)，但是，由於搖臂內(nèi)的pin已移動(dòng)， 所以是換成高角度的凸輪部份有效地頂?shù)綋u臂，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)到valve的開(kāi)關(guān)，此時(shí)，小角度的突輪一樣在轉(zhuǎn)動(dòng)(因?yàn)樵谕桓馆嗇S上嘛)，但是卻是無(wú)效地空轉(zhuǎn)!這現(xiàn)象跟
Honda VTEC是一模一樣的道理!
VVTL-i不僅提高了馬力，還保有平順的扭力輸出
就是這樣的方式，VVTL-i結(jié)合了VVT-i的連續(xù)式可變正時(shí)與重疊角，與VTEC式的凸輪軸切換，而首先達(dá)到第一具可以說(shuō)是"近似"完美式的引擎，VVT-i加入可以變化valve揚(yáng)程(升程)後的新引擎VVTL-i，果然在性能版的Celica身上有超過(guò)每公升100hp以上的實(shí)力，1.8升的它能有180hp/7800rpm(美規(guī))的的超強(qiáng)實(shí)力(日規(guī)的Celica更高達(dá)192ps)!而且它還保有扭力曲線高而平原式的表現(xiàn)，0-96km/hr，美規(guī)Celica就有7.5秒的路測(cè)實(shí)力，VVTL-i真是
Toyota劃時(shí)代的力作!
四.世紀(jì)末的禮物─Honda的i-VTEC介紹:
2002 Honda RSX Type-S with 200hp i-VTEC
Honda一看到Toyota VVTL-i發(fā)表後，大概就氣的半死吧？!
豐田用了
本田最得意的VTEC原理，還用Celica來(lái)跟Honda最引以為傲的前驅(qū)車中性能與操控都數(shù)一數(shù)二的Inetgra來(lái)比個(gè)高下，兩個(gè)都是1.8升的引擎，兩者都是雙方最得意的
可變氣門代表作，所以，去年Celica一推出，當(dāng)時(shí)最熱門的話題，就是Celica vs. Integra，結(jié)果呢？姜還是老的辣!實(shí)際數(shù)據(jù)勝於一切雄辯或紙上談兵，Integra還是贏Celica，無(wú)論是在加速，還是引擎於高轉(zhuǎn)速時(shí)的性能表現(xiàn)，Integra還是老當(dāng)益壯，不過(guò)，Toyota只是可變
氣門引擎上的新兵，對(duì)于視VTEC如命的
本田而言，真是個(gè)重大打擊.
02 Integra with i-VTEC
本田的VTEC引擎一直是享有"可變氣門引擎的代名詞"之稱，它不只是輸出馬力超強(qiáng)，它還強(qiáng)調(diào)低轉(zhuǎn)速能有排氣標(biāo)準(zhǔn)環(huán)保又低油耗的特點(diǎn)，而這樣完全不同的特點(diǎn)在同一具引擎上面發(fā)生， 就因?yàn)樗谝恢馆嗇S上有2種，甚至於3種不同角度的凸輪(凸輪)，中.低轉(zhuǎn)速用小角度凸輪，高轉(zhuǎn)速時(shí)，就再切換成高角度的凸輪，所以才有兩種完全不同性能表現(xiàn)的輸出曲線而同一顆引擎上發(fā)生，但是就因?yàn)檫@樣的特性，它也種下VTEC被批評(píng)成"stage"式的可變氣門引擎!本田的工程師把它VTEC分成"平時(shí)駕駛"與"戰(zhàn)時(shí)的激烈駕駛"，所以在引擎轉(zhuǎn)速的最兩側(cè)，都有被消費(fèi)者們喜歡或抱怨的兩極看法存在，這也是VTEC引擎長(zhǎng)期在網(wǎng)上倍受爭(zhēng)議的原因之一!
而
Toyota的VVTL-i發(fā)表之后，VTEC的技術(shù)已經(jīng)受到嚴(yán)厲的挑戰(zhàn)，幾個(gè)月後，
本田發(fā)表的i-VTEC于加入"可連續(xù)性"變化的正時(shí)與重疊角的設(shè)計(jì)，配合原本的VTEC機(jī)置，使i-VTEC也跟VVTL-i一樣達(dá)到"近似"完美的
可變氣門引擎!
i-VTEC=VTEC+VTC+intelligent
VTEC如何切換凸輪(凸輪)的機(jī)置，在此voliron已不必多說(shuō)，i-VTEC多的就是在VTEC引擎上加入VTC=valve overlap control，從名字就可以看出來(lái)，它也利用到跟VANOS與VVT-i類似的方式來(lái)"連續(xù)式"地轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸的開(kāi)與關(guān)，所以就達(dá)到了所謂的"
氣門重疊角的控制"，這就是進(jìn).排氣閥門的正時(shí)與開(kāi)啟的重疊時(shí)間的可變是由油壓控制的VTC，使凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)些角度(向右，向左)，進(jìn)而提早或延遲去驅(qū)動(dòng)到valve的開(kāi)或關(guān)的時(shí)間，這跟VVT-i中的controller有一樣的功能!
VTC于不同轉(zhuǎn)速時(shí)，提早(上)或延遲(下)valve的開(kāi)關(guān)
進(jìn).排氣閥于不同正時(shí)、重疊時(shí)間與升程搭配與組合下有不同的性能表現(xiàn)
就這樣的原理，i-VTEC也跟VVTL-i一樣的組合出"可連續(xù)性"變化的氣門正時(shí)與氣門重疊時(shí)間，"2-stage" 改變升程的可變氣門機(jī)構(gòu)於引擎的進(jìn)氣端與排氣端；而i-VTEC身上也用上S2000一樣的金屬
正時(shí)鏈條，而為了進(jìn)一步改善低轉(zhuǎn)速扭力，與高轉(zhuǎn)速時(shí)更有效率與直接的換氣，i-VTEC也加上
可變進(jìn)氣歧管為標(biāo)準(zhǔn)裝置，其中編號(hào):K20C的引擎將在下一代的integra上使用，排氣量2.0升的它有220ps的馬力(日規(guī))，海外版也有200hp的性能輸出!而STREAM上用的K20A，雖然也是"DOHC"的iVTEC，但是它只使用"進(jìn)氣端"有可變氣門裝置，也有2.0升154匹馬力的性能(
BMW的320i是150hp)更難能可貴的是，這顆i-VTEC引擎，2.0升居然有14.2km/L的低油耗實(shí)力，提前符合2010年才要施行的油耗效率(fuel efficiency)，而排放的廢氣標(biāo)準(zhǔn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低過(guò)LEV的低空污標(biāo)準(zhǔn)!唉呀!這不就是工程師們想努力克服的夢(mèng)想嗎？
i-VTEC已全面加入『可變進(jìn)氣歧管』為標(biāo)準(zhǔn)裝置
新一代Integra(代號(hào)RS-X)的i-VTEC引擎將有220匹馬力的剽悍實(shí)力
五.21世紀(jì)的初衷─BMW的VALVETRONIC介紹:
講到車壇上的引擎科技，自然不會(huì)把這藍(lán)天白云mark的BMW車廠給遺忘，那簡(jiǎn)易的機(jī)置即作到連續(xù)性的
可變氣門引擎，原理理是簡(jiǎn)單卻原創(chuàng)性十足，那就是它的得力作Variable Camshaft Control，叫作"可變凸輪軸控制系統(tǒng)"-VANOS，而
Toyota的VVT-i，就是采用BMW這類似的裝置；以前，VANOS只被M3等超性能
跑車使用，但是，日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，加上科技的平民化，如今VANO
S系統(tǒng)，那怕是雙-VANOS也都被廣泛地使用在BMW的全車系，這代表可變
氣門的科技已經(jīng)慢慢地平民化，而大量使用!BMW的VANOS是連續(xù)性的可變氣門正時(shí)與重疊時(shí)間，但是由於沒(méi)有變化進(jìn).排氣閥門的"升程"，使得它總是有那麼點(diǎn)點(diǎn)的缺憾，特別Toyota與
Honda都已經(jīng)克服這樣的問(wèn)題，那麼以引擎科技傲視全球的BMW車廠怎會(huì)就此罷休呢？
Valvetronic就是BMW的實(shí)現(xiàn)這理想的作品，它比VVTL-i或i-VTEC有更進(jìn)一步的地方，所以，才被比喻成更"完美的"可變氣門引擎!那到底厲害在何處呢？請(qǐng)繼續(xù)看下去。
BMW 316ti(1.8升)正搭載最新的Valvetronic引擎
首先，Valvetronic少了節(jié)流閥(throttle)的設(shè)計(jì)，如同我們鼻子或肺在作呼吸動(dòng)作時(shí)一樣地跟空氣直接接觸，而省略掉throttle後，引擎在進(jìn)新鮮空氣時(shí)，將更順暢，少掉因?yàn)榭諝饬鲃?dòng)的一些 黏著力與磨擦力，而使引擎在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)省去不必的的loss!一般的車子，當(dāng)我們用腳踏加油門時(shí)，是驅(qū)動(dòng)著鋼索而通到throttle這開(kāi)關(guān)的，而踏油門的深淺正控制著throttle的開(kāi)或關(guān)的程度，而引進(jìn)的就是將進(jìn)入引擎
燃燒室燃燒的新鮮空氣，所以，throttle正控制著燃燒室的空氣量與流動(dòng)速率；然而，取代這"機(jī)械式"的進(jìn)氣節(jié)流閥(throttle)機(jī)置后，取代的是"電子式"的可變電阻，依我們踏油門的深淺，經(jīng)過(guò)這可變電阻而來(lái)決定"進(jìn)氣量"。
Valvetronic引擎"可微調(diào)"valve
而Valvetronic比起VVTL-i與i-VTEC更進(jìn)一步的地方是它除了可連續(xù)性變化valve的開(kāi)管正時(shí)與phase外，Valvetronic連揚(yáng)程(升程)也是連續(xù)性微調(diào)!!!這比VVTL-i與跟i-VTEC在升程上是"階段式"地更進(jìn)一步了!要作到valve的升程變化幾乎都要透過(guò)搖臂的設(shè)計(jì)來(lái)完成這動(dòng)作，而B(niǎo)MW更進(jìn)一步的地方就是在此處比Honda或Toyota多下點(diǎn)功夫，Valvetronic的搖臂是"偏心軸"的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以當(dāng)搖臂作動(dòng)時(shí)，非固定在圓心轉(zhuǎn)動(dòng)，而是稍微偏離中心點(diǎn)，雖然量不大，但是一經(jīng)過(guò)搖臂的長(zhǎng)度施力(如杠桿原理一樣)，閥門開(kāi)與關(guān)的"深度"就可以被改變了!(如圖十，是正常的搖臂，它作動(dòng)時(shí)即固定在圓心，而Valvetronic的"偏心軸"搖臂則巧妙地使它在作動(dòng)時(shí)，會(huì)有不等量的伸長(zhǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)到valve的開(kāi)關(guān)深度，所以升程就被微量的變化了!)請(qǐng)看圖九的綠色與紅色部份，Valvetronic透過(guò)電動(dòng)馬達(dá)來(lái)驅(qū)動(dòng)偏心軸搖臂!
凸輪軸藉由搖臂去驅(qū)動(dòng)氣門的開(kāi)與關(guān)!(此搖臂是正常地在圓心處來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng))
就這樣，Valvetronic配合著雙VANOS原本就有的連續(xù)性可變氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)，而作到了"正時(shí)與 重疊時(shí)間，還有升程"都可以『連續(xù)性』的變化，這就是它厲害的地方ㄛ!!!而搭載這新引擎的316ti是顆1.8升的引擎，它馬力只有115hp/5500rpm，但是扭力有18kgm/3500rpm的高原式曲線，性能上算是還可以的水準(zhǔn)，但它比以前的1.8升引擎更省油，每公升可以跑14.5km，且這顆新引擎可以說(shuō)是個(gè)不挑食的，即使是低辛烷值的汽油，到高品質(zhì)的油品，它都可以正常的work...，而Valvetronic的排污標(biāo)準(zhǔn)更提前通過(guò)歐盟EU-4的標(biāo)準(zhǔn)呢!
02 BMW 316ti with Valvetronic
六.總結(jié):
看過(guò)了這三款最新的引擎設(shè)計(jì)，大伙多少會(huì)有上面這句話的感受吧；可變氣門引擎，說(shuō)穿了就是這樣的道理，希望各位能從中了解各家的巧妙之處；現(xiàn)在呢，我們?cè)倩仡^想想，這樣的設(shè)計(jì)是否有完成工程師的理想與設(shè)計(jì)初衷呢？
其實(shí)以目前的以上三家的可變氣門引擎來(lái)講，大家已經(jīng)都作的越來(lái)越像了，原本大家各車廠都保有各自在VVT-i，VTEC，VANOS上的優(yōu)點(diǎn)，之後各家或多或少地解決自己不足的地方，套句政治語(yǔ)言:大伙都往"中間"靠攏哩@_@試著去想想人類這麼辛苦地設(shè)計(jì)并改良這些引擎的目的又是為了什麼？除了商業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)外，不就是對(duì)我們生存的空間-地球，許下科技與環(huán)保共存的允諾，所以，我們才需要一具既符合我們的動(dòng)力期待，又能低油耗與低排污的引擎，而今天介紹的這三具自然進(jìn)氣引擎VVTL-i，i-VTEC，Valvetronic正是我們剛進(jìn)入21
世紀(jì)時(shí)，獻(xiàn)給大自然與全人類的代表作!
注-I:Honda將在2005年前，把旗下車產(chǎn)都給"i"ntelligent化； 注-II:而B(niǎo)MW也將在旗下車款全面推廣Valvetronic引擎!
