连续式气门升程可变系统（CVVL）对起动的影响

前言

连续式气门升程可变系统（即CVVL系统 图1），通过改变气门升程以适应发动机的不同工况，能够提升发动机的燃油经济性、动态扭矩响应。连续气门升程可变机构配合连续进排气相位可变机构能够实现更加灵活的进气充量和内部残余废气量控制，有助于进一步提高汽油机燃油经济性和降低废气污染物排放。但在起动阶段CVVL系统的影响效果未知。为了了解CVVL系统对起动及起动段排放的影响，对不同升程下的起动表现进行了试验分析。

图1 连续式气门升程可变系统（CVVL系统）

CVVL系统对起动的影响

首先进行了不同气门升程下的起动对比，相同起动数据下，不同可变气门升程（VVL）的起动对比结果如下图所示。在对比图（图2）中我们可以看到随着起动升程的减小，起动的转速（Overshoot）逐渐降低，而且转速上冲明显越来越不顺畅，最小升程起动甚至出现了转速跌坑。从转速表现可以看出改变VVL升程会对起动的转速表现产生明显影响，但并没有导致熄火等严重的安全性问题。

图2 不同升程下起动转速表现

从不同升程下起动的转速对比我们可以看到，在不修改起动及起动后数据的前提下，较小升程起动都会导致转速上冲过程中出现转速平台。现在以0.8mm升程的起动表现为例进行分析。测量文件如图3所示，VVL升程（图中黑色线）在起动过程中为0.8mm升程，起动后升程开始变化，从最小升程变到目标升程。我们可以看到起动后VVL的升程从最小升程将变为怠速的最大升程，VVL首先保持小升程，一定延迟时间后，按照一定的速率逐渐增大到最大升程。而这一过程中，发动机转速已经逐渐上升。虽然节气门开度（图中粉色线）已经开始增大，但由于VVL升程很小，导致进气量（ml图中蓝色线）仍然偏小，转速上冲变缓慢。而当VVL升程逐渐增加时，节气门开度也增大了，进气量足够转速开始二次上冲。所以由于起动和起动后VVL目标升程不同，以及升程变化延迟时间、变化速率的影响，当起动前后VVL目标升程变化较大时，会由于VVL的变化导致气量变化，进而导致转速上冲不畅。  

图3  0.8mm升程的起动及起动后表现

CVVL系统对起动排放的影响

为了对比不同升程下的排放结果，我们采用MEXA-584L测得起动后的前十秒的HC积分值来进行对比。对比结果如下表所示。在表中可以看到大部分升程下的HC值相差不多，但最小升程0.8mm的HC值明显增加。考虑到MEXA-584L的测量误差，可以认为在1.5mm升程以上起动段的排放变化不大，而最小升程0.8mm的排放HC增多。  

图4 不同升程下的起动段排放HC积分值对比

为了进一步分析升程对起动段排放的影响，我们将584的测量秒采结果进行对比，如图5所示。在图中可以更明显地看到，在最小升程的起动段，HC浓度明显高于其他升程的起动。分析原因可以从转速对比图中找到（图2），可以看到在中大升程起动时，转速Overshoot及转速上冲略有不同，但相差不大。最小升程起动时，转速出现了明显的上冲不畅现象，而且出现了失火现象。起动失火将会带来大量的HC排放，这也就解释了为什么最小升程排放大量增加的原因。  

图5 不同升程下的起动段排放HC秒采值对比

结语

综上，我们可以看到在不优化起动数据的基础上，直接采用最小VVL升程起动，会导致转速的表现变差，进而也会导致排放物HC的增加。 同时，不同升程下的起动表现很大程度上也受到了起动后的VVL的升程、延迟时间、变化速率的影响。