摩托车可变气门系统解析-1：啥是VVA、VVCS、ShiftCam、DVT?

今天的二轮小课堂给大家介绍几种现今市售量产化的摩托车可变气门系统。但是首先要简要说明几个气门的概念，分别是气门升程、气门正时与气门数量。

气门是一种上下运动的伞状阀门。当进气气门向下推开时，油气能够进入燃烧室；当排气气门向下推开时，废气能够排出。而这上下运动的距离称为气门升程。

而气门开启的时间点，需要配合活塞的压缩时间和点火。若时间差太大，就可能与向上压缩的活塞发生碰撞。这个时间点被称为气门正时。

简言之，气门升程决定了气门的开启范围，而气门正时则决定了气门何时开启。

针对发动机进气情况，高转速与低转速下的进气量是不同的。因此，在理想情况下，我们期望低转速时的气门升程较低，而高转速时的气门升程则较高，以提供适当的油气混合物。

另外，由于混合油气并非在气门立即开启的瞬间进入燃烧室，而是在活塞负压的作用下被吸入，因此发动机设计会略微提前气门正时，先打开气门，让混合油气能够提前进入，以达到最佳效果。

因此，当进气气门和排气气门都需要提前开启时，就会出现进气和排气气门同时开启的时间点，这个时间点被称为重叠角或重叠正时。

然而，随着发动机转速的增加和活塞速度的加快，气门的开启时间变得更短。这使得高转速下的气门正时需要比低转速提前更多，通过增加重叠角，并依靠排气产生的缸内负压，加速进气速度，来确保充足的混合油气进入。

除了通过调整气门升程和气门正时来改善进气量外，发动机还有一种更直接的方式，即增加气门数量。

如果单一的进气气门不足以满足需求，可以增加至两个，以提高整体进气量。在追求高转速输出的摩托车发动机中，存在一些采用了这种方式的设计，比如YAMAHA FZR和2006年之前的R1上所采用的五气门发动机（每缸进气气门增加至三个），以及HONDA设计的NR500和市售的NR750，它们采用了椭圆形活塞以实现每缸八个气门（四进四排）。

基本概念说完了，接下来我们来说说目前市面上能见到的集中摩托用的可变气门升程系统。

BMW 的可变气门升程系统：ShiftCam

BMW首次将名为“ShiftCam”的可变气门升程系统应用在引以为豪的1254cc双缸水平对置发动机上。它利用两组不同角度的凸轮来改变气门升程，并采用了独特而简洁的设计来控制凸轮轴。

ShiftCam系统的机械原理可以通过双缸水平对置引擎来解释。这套可变气门升程系统利用电控系统推动所谓的“换挡门”，从而平移凸轮轴，更换不同角度的气门凸轮，以改变气门升程，从而实现制造商所宣称的“ONE ENGINE TWO FACES”。

当油门开度较小时，节气门的开度也相应较小。电脑判断引擎需要提供较为平稳的动力时便会推出顶针，利用低角度的凸轮推动进气气门，使其获得较小的气门升程。

同时，采用了不对称的凸轮设计，赋予进气气门不同的启闭时间，促使燃烧室内形成涡流，以达到最佳的燃烧效果并减少燃油消耗。

在路况允许的情况下，当油门完全开启以追求疾驰时，节气门全开。电子伺服器将另一根顶针伸出以平移凸轮轴，同时将高角度的凸轮接管，推动进气气门的工作，并增加其气门升程，以大量引入空气进入燃烧室。

这种设计在排气量为1254cc的双缸引擎中充分释放出最大马力136匹和最大扭力143牛顿米的动力潜能。

BMW最套系统最经典的车型应该就是19年款的R1250GS和R1250RT了。

光阳的可变气门升程系统：VVCS

2015年，光阳推出了搭载可变气门升程的车款。整个系统的运作方式是通过增加一个进气凸轮来改变进气气门的升程。

原本凸轮轴上有一个进气凸轮和一个排气凸轮，分别通过气门摇臂来控制气门。而VVCS系统则增加了一组进气凸轮和一个可活动、对应高角度凸轮的气门摇臂。

A和B分别是低角度和高角度气门摆臂。

与之对应的凸轮轴当然也会增加一组。

内部的控制油路的阀门机构。

在6500rpm之前，这组可活动的气门摇臂是独立运作的。当转速达到6500rpm时，电磁阀会打开OCV油路，将可活动的气门摇臂与主要的进气气门摇臂固定在一起。

由于高角度凸轮产生的行程较长，因此低角度凸轮在这时失去了作用，气门升程也随之改变，提供更多的进气量，以达到可变气门升程的目的。

雅马哈的可变气门升程系统：VVA

提及雅马哈的可变气门升程系统，就不得不提到轻跑车型YZF-R15 V3。在VVA技术的加持下，不仅在最大马力上达到了20ps令人瞩目的成绩，而且14.7Nm的最大扭力早在8,500rpm时就全部爆发。

然而，实际上，早在2015年，YAMAHA就以全球战略车款NMAX作为平台，将可变气门升程VVA技术注入到NMAX的Blue Core引擎中。

这款引擎采用了SOHC设计，在机械上与之前提到的KYMCO VVCS相当类似，但锁定机构有所不同。它同样利用一组对应高角度可活动或锁定的进气气门摇臂，当转速超过6,000rpm时，会将对应高角度凸轮的气门摇臂与低角度凸轮的气门摇臂锁定，以改变气门升程。

杜卡迪联控可变气门正时系统：DVT

不同于针对特定车款的可变气门升程系统，DUCATI的DVT应用在非超级跑车系列上，目前应用在Multistrada 1260和Daivel车型上。同时，DVT也是摩托车领域第一款采用连续控制轨道的可变正时机构。

DVT的运作方式是在进气正时齿轮中加入一个可通过油压控制的机构。通常，正时齿轮是一个连接到凸轮轴的单独零件，但DVT将正时齿轮变成内、外两个部分，可以想象成外环与内环。

外环连接着正时链条有齿的部分，而内环则连接着凸轮轴。内环与外环可以做微小角度的滑移，因此当外环按照正时链条的规律转动时，内环的角度偏移可以改变凸轮与正时链条的相对位置，从而实现汽门正时的改变。

杜卡迪所采用的连控轨道汽门系统与OHC系统不同，汽门的开启和关闭都由凸轮来控制。

这个系统采用了无级设计，因此在操作上无法感受到区别，但却能够提供引擎更全面的动力输出。同时，DUCATI采用独立的油压阀和传感器来控制，因此可以通过设计提前或延后凸轮正时。

汽门正时改变机构随着中心零件的转动，凸轮的角度也随之改变，进而改变了正时。

下一篇章来说MOTOGP当中的可变气门技术，然后简单聊聊各家的差异。

这个技术贴又有点硬核了，能看到这里的都是牛人，给你点赞！