VTEC自然进气引擎科技

断肠人

首先，读者必须了解四行程内燃机的效率其实不高，在四个运作行程中只有动力行程在做功，其他三个行程都处于消耗能源的状态。而且当车辆遇到红灯处于静止，引擎呈怠速运转状态，车辆没有前进可是引擎还是得持续运作不能熄火，相当浪费能源，而且怠速时的油耗及废弃污染都相当严重。

      再者，注入内燃机的汽油约略只有1/3的能量来产生动力，其余1/3转化成热能被内燃机本体吸收，另外1/3未完全燃烧经由排气机构释放出去污染环境。看到这样的数据，对许多人而言都感慨其效率之低浪费消费者的汽油钱，但是对于机械工程师而言，内燃机还存在有广大的「压榨」空间可以发挥。



引擎科技曰新月异

        之前，为了达到良好的引擎燃烧效率，所以发明了喷射引擎取代空燃比控制不易的化油器，加上许许多多的先进感应器及电子科技，让引擎成为台湾「电子花车」大战的导火线，当然这是开玩笑的说法，但是大量使用电子科技应用在汽车上非引擎科技莫属。

        当今，量产的自然吸气引擎中单位容积燃烧效率极高的BMW车系（马力、扭力兼具），运用了各缸独立的节气门以及进气岐管直喷技术、电子节流阀、连续式可变汽门正时机构、优异的引擎管理电脑，让M5、M3成为车迷崇拜的对象。但是在环保的努力上，同样具有超高燃烧效率的HONDA车厂所做的研究，确实走在全世界车厂的最尖端。



      普遍而言，各家车厂降低废气污染的措施有使用无铅汽油、排气管加上触媒转化器、油箱废气循环系统、曲轴箱废气循环系统（PCV）、引擎废气循环系统（EGR），较高档的设计还有进气预热系统、排气管二次进气系统、引擎反置设计。以上所述是比较常见的设计，接下来就要进入HONDA的科技领域。


稀薄燃烧的迷思

       想要省油并增进效率就必须朝向稀薄燃烧及高压缩痹烩两个途径。为了维持引擎正常运作，空燃比通常维持在14.7：1左右会有较佳的燃烧效率，调整范围在 12：1～17：1之间，超出这个范围，燃油混合气就不容易被引燃。油气浓、空燃比低容易产生燃烧不完全，造成积碳及耗油、HC废气生成等情形。但是汽油能帮助引擎散热的功效，所以燃油气浓能保护引擎免于高热危害以及减少爆震发生的可能性，对于低转速进气效率不彰的自然进气引擎能改善扭力输出。所以耐久赛及一些稳扎稳打的赛车手都选择较低的空燃比。14.7：1的空燃比，空气中的氧气将充分与油气结合产生二氧化碳与水，就不会和氮气起作用产生有毒性的NOx。

        油气较淡、空燃比高的稀薄燃烧方式能减少汽油的消耗量，达到省油的目的。但是稀薄燃烧容易产生爆震、缸温过高、氧气运用不完全等情形。高温加上燃烧后废气中含氧过多的结果，造成氧气与氮气结合产生大量的NOx，解决之道必须藉由特殊的触媒段吸收NOx，并导入空气，让NOx与HC再次被触媒催化成水及二氧化碳。第二种方法就是大量利用EGR系统引导废气进入进气岐管，这样的功效是因为燃烧后的废气含氧量极少，加入进气系统中一起混合能降低油气的氧气比例，如此就能抑制NOx的产生。废气除了可以推涡轮外还有环保功效，够神奇吧！



        但是NOx吸附触媒成本高，废气中含NOx越多就要用越长的特殊触媒段来吸收，如此一来，大排气量的引擎制造成本将会成等比上昇，市场竞争力较弱，曰后的维修成本也很惊人。EGR系统要精确控制废气导入量并不容易，而且在怠速时、引擎负荷量大时、暖车时期（引擎未达工作温度前）不能使用EGR，不然会造成引擎运转不顺及扭力降低，所以EGR不能完全取代特殊触媒。最好的方法就是两者都用，但是羊毛出在羊身上，消费者必须忍受昂贵的车价才能享有既环保又省油的引擎。


iVTEC的威力

VTEC＝variable Valve Timing & Lift Electronic Control System

VTC＝variable Timing Control

iVTEC ＝VTEC＋VTC，其作动机制仅针对进气汽门。以往VTEC作动仅能依照引擎转速区分「动」与「不动」，当转速到达一定程度时开始作动，能增加汽门的运作行程及开启时间，提昇高转速进、排气效率，VTEC并没有所谓「开一半」的情形，仅有两段式设计，并非无段式。至于其他的可变汽门正时系统则相反，以改变凸轮轴相位角为主（开启时机），至于能不能达到无段连续控制，全看系统的好坏而论。

       iVTEC引擎属于每缸四汽门设计，但其中的VTEC运作与一般DOHC VTEC不同，特殊之处在于iVTEC具有控制两支进气汽门单独开启的功能。当引擎在低负荷以及低转速时只让一支进气汽门作动，中高转速时才会让两支进气汽门同时作动，够夸张吧。

       或许读者会认为VTEC加入VTC的功能对引擎的动力性能会有很大的帮助，事实则不尽然。iVTEC的诉求在于经济、环保、性能三者兼顾，VTC的作动机制主要是针对引擎在低负荷时精确控制进气汽门的开启时机，藉此发挥EGR之功效；当引擎处于高负荷时，又能适时解除EGR功用；中高转速时又能提前进气汽门启动时机增进引擎动力。


神～赐给我高功率吧！

       HONDA认为要让燃油效率充分发挥，必须具有高压缩比、高进排气效率的引擎设计方能达成目标，所以VTEC、iVTEC诞生。而且进气效率佳，低转速状态下不须提高供油浓度来搾出汽缸内所有氧气的燃烧效益，这样会增加油耗及HC的排放。相反的，HONDA在供油上尽量以低燃油浓度来达成，能省则省，只要不发生爆震或爆引擎就好，加上HONDA引擎耐用度佳，对高转速及高温的适应性良好，在iVTEC引擎上，活塞的造型也经过特殊设计，除了四周有避免敲击到汽门的缺口设计，中央还有类似缸内直喷引擎的凹槽设计，具有导引混合气及降低爆振的功效。优异的整体引擎表现，HONDA动力机构广为赛车界欢迎，并赢得消费者口碑。

        iVTEC出现在量产的七代Civic 2.0身上，以1410㎏的车重，平均油耗达14.2㎞/l，具有154hp/6500rpm、19.0㎏m/4000rpm的动力水准。平名化的车价享有高科技、低污染的功效。以BMW的自然进气引擎科技而言，应该也有这样的实力，但必须利用许多高科技、高价位配备来达成，短期内应该很难「平名化」。

       在iVTEC 的发展过程中，其实是充满艰辛的，因为汽门的开启行程、开启时间、开启时机等变因是环环相扣的，当引擎的负荷及转速变化时，这三者应如何变化是需要长时间测试，加上供油、进气岐管设计、可变岐管的细微角度变化、噪音控制、温度控制、整体动力输出搭配、耐用度等等都是牵一髮而动全身，是门艰涩的经验科学，但这也是HONDA的资产及秘密武器。如果研发过程没有这么困难，国内早就自行研发出DOHC VTEC。

       i VTEC的汽门控制必须非常精准，所以HONDA将正时皮带机构改成链带设计，具有精确、耐用的特质，但是运转噪音比较大。对于iVTEC之中的VTEC机构，设计上并非採用B16C 引擎的DOHC VTEC设计，而是採用S2000身上那具F20C的「同轴VTEC」，S2000使用同轴VTEC的理由是那高达9000rpm的转速必须藉由此特殊机械设计降低汽门作动的惯性，才能更精确控制进排气效率。iVTEC为了要搭配VTC机制，所以也需要精准的同轴VTEC设计。

伟大

       iVTEC天下无敌？其实每缸单、双进气门切换设计，HONDA绝非第一名，可控制气门正时、扬程、开启时间三合一者尚有 TOYOTA VVTL-i科技。但是能将复杂的机构通通整合起来，平价化并应用在非性能车型之2.0直四引擎，加上整体设计优异，并有反向平衡轴抑制震动，让市售车拥有全转速区域扭力均衡、省油、环保、宁静、低震动、体积小、重量轻、高耐用度等特质样样不缺，这就很了不起。其它车厂只有在运动化车款上才可能出现复杂的可变气门正时机构，所以说iVTEC是C/P值非常高的好引擎。

       但iVTEC只有2.0、2.4直四两颗引擎，未普及到V6等大排气量设计，其控制核心尚未针对排气机构做VTC设计，未来还有发展空间。

小而美、小而省

        严格来说，世上有全方位省油的引擎吗？答案是否定的。只要您开车时习惯大脚油门冲刺，以现今的高科技引擎而言水准都差不多，就算是iVTEC也省不了多少。以缸内直喷引擎而言，省油设计是在低负荷时期（虽然其压缩比相当高，但是您听过曰本MITSUBISHI GDI引擎实际行车状况很省油的报导吗？显示这项科技实际运用与理论还有一段差距），其它设计如iVTEC也是，SVC也是如此，大概只有米勒循环引擎比较能兼顾高负荷时的油耗，但是成本及调校尚未成熟化，所以这具引擎也没有造成很大的轰动。要省油，开车时油门就不要踩太重，上述设计的引擎才能发挥省油的功效。

         如果要全方位省油，只有减轻车重一途是最直接、有效的方式。所以没有高度需求就不要开大车子；加速、油耗、废气污染都比小车严重。操控要灵活，长轴距的车子更不容易办到，车体刚性方面也是小车的抗扭曲能力较强，「小而美、小而省」正是小车的写照。
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lene2009

稀薄燃烧技术的最大特点就是燃烧效率高，经济、环保，同时还可以提升发动机的功率输出。因为在稀薄燃烧的条件下，由于混合气点火比理论空燃比条件下困难，暴燃也就更不容易发生，因此可以采用较高的压缩比设计提高热能转换效率，再加上汽油能在过量的空气里充分燃烧，所以在这些条件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。