一、前言

目前全世界的自然吸氣引擎中，每公升能發出最大馬力的，非DOHC VTEC莫屬。以日本上市的第六代Civic來說，其DOHC VTEC引擎每公升能發出106.25匹馬力。 Acura Integra type R更高達每升108.33匹的馬力輸出，讓人不禁對HONDA的引擎科技佩服不已。接下來我們就來介紹一下這HONDA的獨門絕活 VTEC 可變氣門正時引擎！



二、VTEC引擎的發展

1.氣門：氣門就是於汽缸內控制著進、排氣的閥門。早期的引擎大多是每缸二氣門的 (四個汽缸就有八個汽門，所以稱為 8V)。

2.汽門的開啟時間：既然汽門控制著進、排氣，那汽門開啟的程度(揚程)和時間，就決定了進、排氣量的多寡。理論上，進、排氣效率愈好的引擎，其輸出功率愈大；就好像一個人其肺活量愈大，其運動表現也較好一般。


3.當引擎高轉速時，汽門的作動愈快，開啟的時間也愈短，因此二氣門的引擎高轉速時就發生了進氣量不足的情況，所以車廠就往汽門的數目動腦筋，發展出了每缸3汽門 (2進1出，4缸共12V) 和每缸4氣門 (2進2出，4缸共16V)，甚至是每缸5汽門 (3進2出) 的引擎，以提高引擎於高轉速域的效率。

4.隨著材料科學的發展，近來的引擎能承受的轉速限制也愈來愈高，也發覺了增加汽門的數目並不能徹底解決問題，根本之道在於控制汽門開啟的揚程與時間，使之在高轉速也有較多的進氣。由於汽門的開啟是由凸輪軸所控制的，於是HONDA想到，乾脆於引擎高轉速時就換一顆高轉速用的凸輪軸不就得了！所以，擁有兩組可切換凸輪軸的引擎 VTEC 誕生了！



三、VTEC引擎的原理 (以三段式VTEC “Three Stage VTEC” 為例)

1.VTEC引擎的構造：一般的引擎設計，凸輪軸是直接控制汽門的；而在VTEC引擎中，凸輪軸有多組 (Dual Stage VTEC有兩組凸輪軸；Three Stage VTEC則有三組凸輪軸)，凸輪軸本身並不直接控制汽門，而是透過一多段式搖臂來驅動汽門，此搖臂內有二個受油壓控制的插銷 (上面的插銷分為二段；下面的則分成三段)，經由此二個插銷的移動可控制此搖臂是分成多段移動還是整個移動。(請參考下圖) 。以此原理來控制某轉速下適合的凸輪軸作用。

2.VTEC引擎的作動流程 (請參考下圖)：

(1). 第一段時，油壓室內上下兩段都沒有油，搖臂的三段都可自由作動，但是搖臂的中間部份因搖臂的三段都是獨立的，所以雖然中間高轉速用凸輪軸也在轉動，卻沒有辦法控制汽門。此時，兩個進氣門開啟的揚程與時間不一 (左邊的進氣門受左邊的凸輪控制；右邊的氣門受右邊的凸輪控制)，是為了在汽缸內產生渦流效果，促使燃燒完全。

(2). 第二段時，油壓室上半部以油壓控制上層的插銷移動，使搖臂的最左部份和最右部份相連 (中間部份仍是獨立的！所以位於中間的凸輪仍沒有作用)。此時，位於最右邊的中轉速用凸輪軸開始作動，兩進氣門同時受最右邊的凸輪控制，開啟的揚程和時間相同。

(3). 第三段時，油壓室上、下部各以油壓控制上、下兩層的插銷移動。如此，搖臂的中間部份便和最右邊的部份相連，最右邊的部份又和最左邊的部份相連，搖臂的三個部份如此便結合成一體。由於中間的凸輪較大，使其它兩個凸輪碰不到搖臂，故此時兩個汽門都受中間的高轉速域凸輪軸控制。汽門開啟的揚程和時間都比第二段時為大。



四、VTEC引擎和其它可變氣門系統的比較

1.BMW的VANOS系統：BMW M系列所採用的VANOS漸進式可變氣門正時系統，其原理為將油壓導入凸輪軸頭端內一個可滑動的內齒機構，藉著凸輪軸往復位移關係，來”無段”控制汽門提前開啟。其優點是結構簡單，但因為凸輪的形狀是固定的，所以汽門開啟的揚程和時間並不會改變，只能使氣門提前開啟而已。(NISSAN的NVCS也為此類似的設計)



2.ROVER的VVC系統：利用偏心軸原理，在凸輪軸的頂端裝置了被動輪與較小的驅動輪，而以齒棒連接驅動輪旋轉外襯的齒牙，並以油壓驅動齒棒，以改變驅動輪與被動輪的圓心偏移植，造成兩凸輪軸間的轉動角度差，達到提早開啟進氣門以及延遲關閉進氣門的雙重效果及高轉速時增加進氣量的目的。但牽涉到每缸點火時間不同的問題，目前只能用在四缸引擎中的進氣門上。(說出來會嚇你一跳，VVC引擎的進氣系統有五根凸輪軸。



3.綜合上述，VTEC引擎能調整汽門的揚程與開啟時間，卻無法”無段”以達成最順暢的調整值；VANOS可無段調整，卻只能讓汽門提前開啟；VVC引擎能無段地調整汽門開啟的揚程與時間，卻結構複雜。或許，就像古人所說”有一好沒兩好”。但就目前來說，仍應屬VTEC最有效率。

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