可变气门升程技术（VVL）概述
说完了可变气门正时系统（VVT），再来说说可变气门升程系统（VVL），之前没有学习过的同志可以先补一下课
传送门：
一个典型的配气机构简介：一个典型的配气机构简介 - 知乎专栏
可变气门正时系统简介（一）：可变气门正时系统简介（一） - 知乎专栏
可变气门正时系统简介（二）：可变气门正时系统简介（二） - 知乎专栏
可变气门正时系统简介（三）：可变气门正时系统简介（三） - 知乎专栏
可变气门正时系统简介（四）：可变气门正时系统简介（四） - 知乎专栏
在2012年，国务院已经发布了《国务院关于印发节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年）的通知》中很明确的支出了，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下。在如此紧迫的环境下，气门控制技术是降低油耗的重要手段之一。可变气门正时技术和可变气门升程技术都是气门的控制手段之一。
可变气门正时系统现在几乎已经是汽车发动机的标配了，但其应用有很大局限性。举个列子，可变气门正时系统只能控制气门这扇门打开的早一点或者晚一点，而可变气门升程系统根据其结构的不同，即可以实现气门这扇门打开的大一点或者小一点，也可以实现气门打开的时间长一点或者短一点，在小升程上，和节气门开度配合，可以大幅度降低泵气损失，并且在发动机低负载时可以降低发动机输出和进气量，从而降低油耗。但可变气门升程技术的难度要大大大于可变气门正时系统。
可变气门升程技术出现的较晚，其发展基本可从下图看出：
这个相信大家都很熟悉了，当发动机在中、低转速时，三根摇臂处于分离状态，普通凸轮推动主摇臂和副摇臂来控制两个进气门的开闭，气门升程较小。此时虽然中间凸轮也推动中间摇臂，但由于摇臂之间是分离的，所以两边的摇臂不受它控制，也不会影响气门的开闭状态。发动机达到某一个设定的转速时，ECU即会发出信号通过液压系统推动摇臂内的小活塞，使三根摇臂锁成一体，一起由高角度凸轮驱动，这时气门的升程和包角都相应的增大了，使得单位时间内的进气量更大。当发动机转速降到某一转速时，电磁阀关闭，摇臂内的机油压力也随之降低，活塞在回位弹簧作用下退回原位，三根摇臂分开。
优点：1、结构相对较为简单；
2、通过油路控制可以实现3段式VVL
缺点：1、液压控制有滞后性；
2、需要额外布置油路和控制轴空间；
3、冷起动时的响应；
（2）MIVEC
当发动机在中、低转速时，三根摇臂处于分离状态，切换活塞不工作，高速摇臂T形杆的两臂与两进气摇臂未锁死，进气门在中低升程凸轮驱动下工作。发动机达到某一个设定的转速时，约3500rpm，ECU即会发出信号通过液压系统推动切换活塞，高速摇臂T形杆的两臂与两进气摇臂锁死，两进气门在高升程凸轮驱动下工作。
优点：1、进气两气门中低升程配合；
缺点：1、液压控制有滞后性；
2、需要额外布置油路和控制轴空间；
3、冷起动时的响应；
4、机械式调节气门间隙；
5、无法实现3段式切换
（3）CPS/VarioCam
当发动机在中、低转速时，杯状液压挺柱中间连接活塞处于中间位置，挺柱中心部分由凸轮轴低速凸桃驱动，带动进气门在低升程凸轮驱动下工作。发动机达到某一个设定的转速时，约3800rpm，ECU即会发出信号通过液压系统推动连接活塞，杯状液压挺柱中心部分和边缘部分连为一体，两进气门在高升程凸轮驱动下工作。
优点：1、结构简单；
2、节约缸盖空间
缺点：1、液压控制有滞后性；
2、需要额外布置油路；
3、冷起动时的响应；
4、杯状液压挺柱高滑动摩擦；
5、无法实现3段式切换
（4）VVTL-i
丰田VVTL-i采用了类似于VTEC的执行机构。凸轮的转换机构是由气门和凸轮之间的摇臂构成，臂上与低中速凸轮相对应位置安装有滚子,以减小磨损。摇臂与高速凸轮相对应的位置安装有凸轮转换机构的垫块,垫块可沿垂直于凸轮轴轴线方向轴向运动,在弹簧作用下始贴紧高速凸轮,自由状态下,垫块下端与摇臂间有一空行程,其大小等于锁销直径。锁销安装在垫块的下端摇臂内,锁销左端与摇臂轴上的控制油道相连,当锁销左端有压力油作用时,锁销被推到垫块的下方,这样垫块被固定并和高速凸轮衍接。当失去油压作用时,锁销在弹簧作用下回位,使垫块处于自由状态,垫块能在垂直方向自由移动,从而使高速用凸轮失效。
优点：1、结构相对较为简单；
缺点：1、液压控制有滞后性；
2、需要额外布置油路空间；
3、冷起动时的响应；
4、高升程凸轮滑动摩擦
（5）Valvematic
丰田Valvematic机构主要由几个部分组成：凸轮轴、中间轴、摇臂、滚轮摇臂、摇臂推动机构。 Valvematic最重要的部分，就是中间轴通过斜齿带动的两个摇臂推动机构和一个滚轮摇臂；摇臂推动机构和滚轮摇臂的斜齿方向是相反的；所以当中间轴旋转的时候，摇臂推动机构和滚轮摇臂会以相反的方向旋转，从而它们的夹角会出现变化。而凸轮轴通过部件刚性连接的可变中间轴作用在气门摇臂上推动气门运动。具体情况是：凸轮轴作用在滚轮摇臂上，摇臂推动机构推动气门摇臂。当需要调节气门升程时，我们只需要使摇臂推动机构和滚轮摇臂之间的夹角发生变化即可。夹角增大，气门升程增大；夹角减小，气门升程减小。
优点：1、结构简单，机构小巧；
2、无液压结构；
3、CVVL
缺点：1、需额外布置中间轴；
2、无量产发动机；
（6）Valvetronic
Valvetronic机构由5个重要部分组成：偏心轴驱动电机、偏心轴驱动齿轮、偏心轴、凸轮轴、中间大摇臂。Valvetronic可以通过调节偏心轴角度，从而改变中间大摇臂的位置，实现了气门升程的无级调节。
优点：1、无液压结构；
3、CVVL
缺点：1、结构复杂，需要较多新零件；
2、布置困难；
3、高配气机构运动惯量
（7）AVS
AVS为每个进气门设计了两组不同角度的凸轮，同时在凸轮轴上安装有螺旋沟槽套筒。螺旋沟槽套筒由执行器加以控制，用以切换两组不同的凸轮，从而改变进气门的升程。发动机在高负载的情况下，AVS系统将螺旋沟槽套筒向右推动，使高升程凸轮得以推动气门，以提供燃烧室最佳的进气流量和进气流速，实现更加强劲的动力输出。当发动机低负载的情况下，为了追求发动机的节油性能，此时AVS系统则将凸轮推至左侧，以低升程凸轮推动气门。
优点：1、结构简单，机构小巧；
2、无液压结构；
3、可实现3段式VVL
缺点：1、凸轮轴结构复杂；
2、电磁阀要求高；
（8）VVEL
VVEL的核心是偏心轴机构，偏心轮轴并不直接驱动气门，偏心轮轴上面的偏心轮驱动连接A，链接A驱动摇臂，摇臂驱动连接B，连接B驱动输出凸轮推动气门顶筒使得气门打开（输出凸轮并不是刚性连接在驱动轴）。此机构看起来比较复杂，摩擦副也相对较多，但是由于所有构件采取刚性连接，没有弹簧类的回位机构，使得VVEL更适合于高转速发动机而无需考虑惯性的问题。 VVEL偏心轴在不同工况下的转角是不同的，VVEL偏心凸轮位置不同导致摇臂的支点出现变化从而控制了气门的开度。
优点：1、结构简单，机构小巧；
2、无液压结构；
3、CVVL
缺点：1、需额外布置偏心轴；
2、摩擦副较多；
3、杯状机械或液压挺柱
（9）CAMTRONIC
CAMTRONIC实际就是AVS的进化版，1,2缸和3,4缸分别在一个套筒上，中间其沟槽分为各180度两段，特殊的沟槽设计使得两段能够结合使用从而实现一个执行器插销即可同时切换两个缸，半圈后同一个插销切换另外两个缸。
优点：1、结构简单，机构小巧；
2、无液压结构；
3、只需单执行器
缺点：1、凸轮轴结构复杂；
2、电磁阀要求极高；
3、沟槽精度及凸轮轴装配精度要求极高；
4、无法实现3段式
（10）IVLC
IVLC的摇臂为特殊摇臂，外侧高升程壳体，内侧低升程滚轮，通过内部锁销实现连接。当发动机在低转速时，锁销落锁，内外侧摇臂连接为一体，凸桃上中间低升程凸桃滚动驱动摇臂中间滚轮，从而实现气门低升程打开。当发动机转速升高时，机油控制阀控制机油进入锁销，锁销脱锁，内外侧摇臂断开连接，凸桃上两侧高升程凸桃滑动驱动摇臂壳体的高升程部位，从而实现气门高升程打开。
优点：1、结构相对简单；
缺点：1、液压控制有滞后性；
2、需要额外布置油路；
3、冷起动时的响应；
4、无法实现3段式切换
5、其中高升程或低升程必有其一为滑动摩擦
（11）UniAir/MutiAir
- 通过油腔凸轮型线转化为气门平动；
- 高压腔（150Bar MAX）通过高速切换电磁阀的开关与中压腔（15Bar
MAX）联通或隔断；
- 气门关闭非凸轮控制，气门落座速度由液压控制；
- 每一个单独气门在最大气门升程范围内能独立控制升程与正时；
- 无特殊供油系统，可用现有机油泵和供油系统
优点：1、结构简单，机构小巧；
2、油路变动小；
3、CVVL；
4、无气门弹簧，弹簧盖及锁夹，可取消节气门
缺点：1、单侧单独8个电磁阀；
2、缸盖及装配精度要求极高；
可变气门升程技术目前还有很大的技术壁垒和专利问题，故国内自主研发非常受限，当然，类似VETC的专利早就过期了。国内目前比亚迪于2012年在三菱原有4G18的473QB发动机基础上开发了BYD473QE发动机，其使用了VVL技术，即使是COPY，也是要有很高的实力才能仿制出来，且标定这块也需要大量时间和精力去做。所以仍然值得佩服。
总结：
1、随着大量采用低粘度机油和可变排量机油泵等措施，发动机的机油液压驱动能力是随之下降的，故液压机构的VVL无法避免的性能受到限制，故目前大量车企都在研发电机（电磁/机械）驱动的VVL机构；
2、目前应付2020年的油耗法规，两段式的VVL机构配合其他措施应该是足够了，但是将来的油耗要求，势必需要应用停缸，三段VVL带停缸，CVVL机构才能实现。
3、Camless目前能量产的只有UniAir，Qamfree持谨慎乐观态度，毕竟做出样机和量产差距很大。但这也是发展趋势，只不过估计很难跑得过混动电动化了。