【汽車基礎教室】可變進排氣系統大觀 (下)
記者：Sutl 2002-09-05 | |
每次，只要一有新車上市，就有一堆人又再問什麼是可變進氣系統，然後就又有一堆人提出一堆似是而非的解答，然後你就覺得只要有可變進氣系統，車子就會猛得飛上天…
目前的可變進排氣技術
▲接下來看到的就是VVTi可變氣門正時，各位現在看到的是角度可變凸輪齒盤。
接下來，小編將以技術難度，由簡單到困難排列，為你介紹目前市面上所有的可變進排氣系統。
1. 可變進氣歧管
這是所有技術中最低的，但各大車廠還是有些巧妙不同。前面我們提到，在高轉速時，進氣歧管要又短又粗，這樣進氣阻力才低、流速才快，而低轉速時，進氣歧管要又細又長，這樣才能降低流速，避免進排氣回灌。所以就是多一組管子，一組長的、一組短的，然後在低速時關閉短的管子就行了，關閉的方法同節氣門。
不過各車廠細心程度不同，有的車廠只開關短管，這樣在高轉速時，長短管會有干擾的問題，有的車廠就有關閉長管的機制，這樣短管的共振效果就更好，還有的車廠不是用長短管，而是採用直進或渦流進的手法，在高轉速時，進氣歧管是直線化的，但在低速時，採歧管入口側邊進氣的手法，使歧管內渦流劇烈，一方面進氣流速還是很快，但歧管內壓力升高，抑制住了進排氣逆流的現象。
▲只有一個﹙進氣側﹚不稀奇，這裡還有兩個的﹙Double VANOS﹚。
2. 可變進﹙排﹚氣正時機構
剛才講到，引擎的進排氣角度都超過180°，所以進氣排氣時間會有互相重疊的時候，之所以這樣設計的原因，仍是因氣體流動慣性所致，在高速時，排出的氣體會在排氣管及氣缸內形成真空帶，這時進氣門若打開，空氣會被吸入氣缸，使得氣缸充氣量﹙容積效應﹚增加，在高速時，進氣門也要提早打開，要不然等到空氣加速時，進氣門可能就要關了，所以排氣門都會延後個10°左右關，進氣門都會提前個10°度左右開，所以進排氣門同時開啟的時間大概有10~20°，這在高速可以增加進氣效率。但低速時，排氣可是會回灌回進氣管的，同時也會有一些汽油跑到排氣管造成污染與浪廢，不只不環保，也會造成低速不穩，那這時該怎麼辦呢？簡單，將進氣凸輪軸往後轉一點，使進氣門開啟時間延後，那進排氣重疊的時間就會减短，這樣怠速和低轉速的運轉就會好很多。
那要如何微調凸輪軸的角度，大家都是從凸輪軸齒盤下手的，在齒盤上加裝斜齒輪組來帶動凸輪軸，然後只要調整齒輪組，就能使凸輪軸跟齒盤產生幾度的相位差了。當然在十多年前，只能兩段式調整，但用的車廠就已經很多了，目前我所知到最老的引擎是ALFA ROMEO 75的2.0TS引擎﹙感謝se找到的75維修手冊pdf檔﹚，上上代的Sentra 331的NVCS應該是國產車中最早採用的，結果現在反而都懶得講了，但應該都進展到無段調整了才對。對了！現在打最兇的VVTi就是這一套，但沒講的車廠也不代表沒有，因為這套技術真的已經行之有年了，很多以為沒有的車，把搖臂室蓋打開竟然都看得到，這種現象尤其在歐洲車很常見。
那這種技術的優點如何？優點是簡單，怠速品質不錯，不要小看怠速品質不錯這一項，它代表了你能用更高角度、揚程的凸輪，這代表了高轉速更高的性能，不過只能增加一點，畢竟高角度的凸輪還是會破壞怠速運轉品質的。
這項技術通常只用在進氣，那有沒有進排氣都用的呢？有的，那就是BMW M3大名鼎鼎的Double VANOS，藉由進排氣門的同時使用，用更高角度的凸輪也能維持住怠速穩定，而高角度的凸輪也使得M3的每公升馬力超過100hp。
那有沒有只用在排氣門的？有！但都沒廠商宣傳，有些渦輪增壓車用來避免過高的排氣背壓導致低速的排氣倒灌現象，但這種設計是不會提升馬力，所以有用的車廠都懶得講。反正，現在叫VVTi的這種進﹙排﹚氣正時可變技術，真的太多車用，並且已經不好意思再宣傳了。
▲這就是DOHC VTEC的手繪圖，可以發現明明一缸只有四個氣門，卻有六個凸輪。
3. 可切換凸輪
既然我們知道低角度、揚程的凸輪利於低速運轉，高角度、揚程的凸輪利於高速運轉，那設計一套可切換凸輪的系統不就好了。沒錯，世界上就是有這種產品，那就是HONDA的VTEC。﹙MITSUBISHI MIVEC也是﹚
不過這套系統若只用在進氣，效果將會大打折扣，因為排氣凸輪只能用低角度，一定要是進排氣都用的DOHC VTEC才能完全發揮全力，至於DOHC VTEC的威力如何這還用我講嗎？
不過對這套系統抱持過大幻想的人也很多，以為DOHC VTEC一定會展現出大馬力的動態。其實不然，在相同轉速下，DOHC VTEC的性能等同於同排氣量引擎，但別人可能6000rpm就斷氣，DOHC VTEC卻一直將轉速推進至8500rpm才需換檔，自然可以用比別人更密的齒比增加輪上的推力，達成高性能的需求。
4. 可變進﹙排﹚氣正時＋可切換凸輪
這還需要講嗎？把前面講的加起來就是優點了，缺點就是成本更高而已。目前已知採用這套系統的有PORSCHE的VarioCam Plus、HONDA DOHC iVTEC、TOYOTA VVTLi、NISSAN NEO VVL，每一顆引擎馬力都很大就是了，雖不見得iVTEC的馬力數據會優於VTEC，但低速扭力更大是肯定的。
5. 無段可變揚程
嗯，這應該是目前僅此一家別無分號的設計了，BMW的Valvetronic就是當今唯一的無段揚程可變系統。這套系統採用支點可變的搖臂設計，讓氣門的揚程可以從0開始到凸輪的最大揚程，這樣什麼排氣回灌、高速揚程不夠的問題都迎刃而解，還省掉了節氣門的設計，因為Valvetronic就是一個完整的閥門。而且目前使用Valvetronic的引擎，都還有Double VANOS及DI﹙缸內汽油直噴﹚的設計，是目前已知的最完美的全速域進排氣解決方案，而且那個DI還不挑食，很爛的汽油吃下去都沒問題，不像有些日本的DI引擎踏不出國門。但目前，Valvetronic最大的問題在於機件過於靈巧，還不適合作高轉速大馬力引擎的解決方案，但未來應該是可以克服的才是。
不論是什麼設計 只要達到要求就是好設計
▲這是既不驚天也不動地的NISSAN NEO VVL引擎。事實上，這顆引擎96年出來時，就把B16A電得死死的。不過NISSAN根本就不重視這引擎，讓B16A得以苟且偷生。
常常看到有人用排氣量馬力比論引擎設計的好壞，其實這真是非常膚淺的想法。因為，可以存活至今的車廠﹙以集團論，全球車廠根本不到十家﹚，其機械技術都是無庸置疑的，各車廠不同的引擎理念，幾乎都是該國法規影響而成的。像有排氣量法規的日本，車廠當然要想辦法在小排氣量引擎搾出大馬力才行，所以才會有高轉速的DOHC VTEC、MIVEC、VVTLi的誕生，在德國以馬力為法規的情況下，求的當然是平順表現的引擎，所以可變進氣歧管或可變進排氣門正時等技術是用來使引擎擁有平順動力的，除非是有特別科技性能需求的車，否則並不會有耀眼的排氣量馬力比，排氣量也是越來混亂。而美國什麼先進科技都沒有的GM 5.7L OHV V8引擎，還不是照常有405hp的馬力演出。所以什麼車用什麼引擎，房車要大馬力用大排氣量最實在。﹙不過在台灣的稅法前就行不通了﹚
