VTEC技术本身只能实现气门行程和正时的分段可调
要说清楚这个问题,首先我们要先来了解一下什么是VTCE。所谓VTCE是英文“Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System”的缩写,意思为“可变气门正时及升程电子控制系统”。是本田公司的一项专有技术,到现在已经发展了十多年了,在技术上已非常成熟。早期的本田发动机都是采用单顶置凸轮轴设计,之所以如此与本田自身的理解有关,因为毕竟单顶置凸轮轴并不是在完全不如双顶置凸轮轴,在结构简单、可靠性等方面还是有一定的优势的。正如大众现在仍然使用两气门发动机一样,本田认为其可以在单顶置凸轮轴基础上开发出性能不逊于其他双顶置凸轮轴的发动机。其实即使是现在,本田的发动机仍然是以单顶置凸轮轴为主,其所有的V6发动机,以及排量在2.0升以下的直列发动机都是采用单顶置凸轮轴的。
下面简单的从技术角度,以分两段可调为例来说明一下VTEC的工作原理。在发动机进气凸轮轴上,每个气缸有上有三个凸轮,这与常规的每缸四气门发动机只有两个凸轮是不一样的。这三个凸轮中两端的两个凸轮的形状是一样的,而中间那个凸轮则不同于这两个凸轮。这就形成了两组凸轮——两端的凸轮属于低速凸轮,中间的凸轮属于高速凸轮,它们分别适合发动机的低转和高转。在凸轮设计的时候,高速凸轮和低速凸轮分别按照发动机在不同转速时合适的行程和正时来打造。这三个凸轮工作时是分别顶动摇臂轴上的三个摇臂来驱动气门的。当发动机处于低转速或者低负荷时,三个摇臂之间无任何连接,此时中间的高速摇臂不顶动气门,只是在摇臂轴上做无效的运动,由左边和右边的摇臂分别顶动两个进气门,使其按照低速工况的行程和正时运转。当发动机达到一定转速时,传感器发出信号给ECU,ECU通过对这些信息进行分析处理,就发出一个打开VTEC电磁阀的信号,在液压油的作用下使三只摇臂连接成一体,由中间的高速凸轮来驱动气门。当发动机转速降低达到气门正时需要再次变换时,ECU再次发出信号,打开VTEC电磁阀,使压力机油泄出,气门再次回到低速工作模式。
我们可以发现,这种设计主要诉求是改变气门行程,而这种改变显然是分段的。事实上即使到现在,全球所有的发动机中,也只有宝马的阀门子技术能实现气门行程无极可调,因此这并不是VTEC的弱项,相反由于其可以改变气门行程,已经是超越了大多数厂家的发动机技术了。但这种技术有一个弱点,那就是它对于气门正时的改变也是分段的,它只能在设计不同工况的凸轮时,匹配合适的正时值,它的改变仍然是通过高低凸轮的切换实现的,显然这种改变是分段的。在目前大多数厂家正逐步普及气门正时无级可调技术的时候,本田在这方面显得有些落后,于是本田在其主流车型的发动机上重新开发了i-VTEC技术,这种技术在保留了气门行程分段可调的基础上,实现了气门正时的无级可调。而本田为了实现这一技术,不得不放弃是对单顶置凸轮轴的执着,全新开发出了双顶置凸轮轴的发动机。因为对于单顶置凸轮轴的发动机而言,根本无法实现气门正时连续可调。为什么呢?我们下面从技术角度来分析一下。