汽車發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時，每個氣缸在一個工作循環(huán)內(nèi)，吸氣和排氣的時間是非常短的，要想達到高的充氣效率，就必須延長氣缸的吸氣和排氣時間，也就是要求增大氣門的重疊角；而發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時，過大的氣門重疊角則容易使得廢氣倒灌，吸氣量反而會下降，從而導(dǎo)致發(fā)動機怠速不穩(wěn)，低速扭矩偏低。固定的氣門正時很難同時滿足發(fā)動機高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速兩種工況的需求，所以可變氣門正時應(yīng)運而生�？勺儦忾T正時可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和工況的不同而進行調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機在高低速下都能獲得理想的進、排氣效率。影響發(fā)動機動力的實質(zhì)其實與單位時間內(nèi)進入到氣缸內(nèi)的氧氣量有關(guān)，而可變氣門正時系統(tǒng)只能改變氣門的開啟和關(guān)閉的時間，卻不能改變單位時間內(nèi)的進氣量，變氣門升程就能滿足這個需求。如果把發(fā)動機的氣門看作是房子的一扇“門”的話，氣門正時可以理解為“門”打開的時間，氣門升程則相當(dāng)于“門”打開的大小。
現(xiàn)在列舉幾個車系的可變氣門正時系統(tǒng)與可變氣門升程系統(tǒng)：
一、豐田VVT-i可變氣門正時系統(tǒng)
豐田的可變氣門正時系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，主要的原理是在凸輪軸上加裝一套液力機構(gòu)，通過ECU的控制，在一定角度范圍內(nèi)對氣門的開啟、關(guān)閉的時間進行調(diào)節(jié)，或提前、或延遲、或保持不變。凸輪軸的正時齒輪的外轉(zhuǎn)子與正時鏈條(皮帶)相連，內(nèi)轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連。外轉(zhuǎn)子可以通過液壓油間接帶動內(nèi)轉(zhuǎn)子，從而實現(xiàn)一定范圍內(nèi)的角度提前或延遲。
二、本田i-VTEC可變氣門升程系統(tǒng)
本田的i-VTEC可變氣門升程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理并不復(fù)雜，可以看做在原來的基礎(chǔ)上加了第三根搖臂和第三個凸輪軸。它是怎樣實現(xiàn)改變氣門升程的呢?可以簡單的理解為，通過三根搖臂的分離與結(jié)合一體，來實現(xiàn)高低角度凸輪軸的切換，從而改變氣門的升程。當(dāng)發(fā)動機處于低負荷時，三根搖臂處于分離狀態(tài)，低角度凸輪兩邊的搖臂來控制氣門的開閉，氣門升程量小;當(dāng)發(fā)動機處于高負荷時，三根搖臂結(jié)合為一體，由高角度凸輪驅(qū)動中間搖臂，氣門升程量大。
三、寶馬Valvetronic可變氣門升程系統(tǒng)
寶馬的Valvetronic可變氣門升程系統(tǒng)，主要是通過在其配氣機構(gòu)上增加偏心軸、伺服電機和中間推桿等部件來改變氣門升程。當(dāng)電動機工作時，蝸輪蝸桿機構(gòu)會驅(qū)動偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過中間推桿和搖臂推動氣門。偏心輪旋轉(zhuǎn)的角度不同，凸輪軸通過中間推桿和搖臂推動氣門產(chǎn)生的升程也不同，從而實現(xiàn)對氣門升程的控制。
四、奧迪AVS可變氣門升程系統(tǒng)
奧迪的AVS可變氣門升程系統(tǒng)，主要通過切換凸輪軸上兩組高度不同的凸輪來實現(xiàn)改變氣門的升程，其原理與本田的i-VTEC非常相似，只是AVS系統(tǒng)是通過安裝在凸輪軸上的螺旋溝槽套筒，來實現(xiàn)凸輪軸的左右移動，進而切換凸輪軸上的高低凸輪。發(fā)動機處于高負荷時，電磁驅(qū)動器使凸輪軸向右移動，切換到高角度凸輪，從而增大氣門的升程;當(dāng)發(fā)動機處于低負荷時，電磁驅(qū)動器使凸輪軸向左移動，切換到低角度凸輪，以減少氣門的升程。
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