四行程引擎中，汽門機構是在汽缸缸徑與活塞行程之外，另一個影響整個動力曲線的重要部件。為了讓引擎更能兼顧不同轉速的需求，在汽車引擎上早已發展出相當成熟且多元的可變汽門機構。然而體積更小、對重量更計較的機車引擎，直到這幾年各大車廠面臨了日漸嚴苛的環保法規，作為一項不僅能提升動力性能，並且也能改善油耗的可變汽門系統，才在各種級距的量產車上慢慢多了起來。
早期由於汽門的作動時機與行程是固定的，但引擎在不同轉速下，最佳的進氣量與氣門正時也都會不同，使得引擎設計只能針對某區域轉速最佳化。隨後發展出來的可變汽門技術，便是追求更加完美的性能輸出，不妥協下的成果。
▲此為KYMCO官方提供的G6 VVCS動力曲線圖，可以更直接了解可變汽門對馬力曲線最佳化的幫助。
概要
在介紹現在市售量產化的機車可變汽門系統前，我們先簡單說明汽門的幾個概念，分別是汽門揚程、汽門正時與汽門數。
汽門是一個上下作動的傘狀閥門，進氣汽門往下推開時能讓油氣進入燃燒室、排氣汽門往下推開時能讓廢氣排出，而這上下移動的距離就稱為汽門揚程。而汽門開啟的時間點，需要配合活塞壓縮時間與點火，時間差太多就可能正好與往上壓縮的活塞撞在一起，這個時間就稱為汽門正時。簡單的說，汽門揚程決定汽門開啟範圍、汽門正時決定汽門何時開啟。
▲左右兩側長形的結構分別為進氣汽門與排氣汽門。
以引擎進氣來說，高轉速與低轉速的進氣量是不同的，因此理想情況下，我們希望低轉速時的汽門揚程較低，高轉速時的汽門揚程較高，提供適當的混合油氣。另一方面，由於混合油氣並不是在汽門開啟的瞬間就立刻衝入燃燒室，而是在活塞負壓下被吸進去，因此引擎設計上都會將汽門正時略微提早，先打開汽門，讓混合油氣能夠先行加速，達到最大化的效果。因此當進氣汽門與排氣汽門都需先行提早開啟時，就會出現進、排氣汽門同時開啟的時間點，這個時間點稱為重疊角或重疊正時。
▲四行程引擎一定有的汽門，根據進氣與排氣可能會有不同尺寸。
然而隨著引擎轉速的增加，活塞速度的加快，汽門能開啟的時間變短，使得汽門正時比起低轉速需要提早更多，並藉由增加重疊角，靠著排氣產生的缸內負壓，加快進氣的速度，來達到充足的混合油氣進氣量。
引擎除了透過汽門揚程與汽門正時來改善進氣量之外，還有一個更直接的方式，就是增加汽門數。原本進氣汽門只有一個不夠，那我就增加到兩個，提高整體進氣量。這在最求高轉速輸出的機車引擎中，就有包括YAMAHA FZR 與2006年之前R1上所使用的五汽門引擎（每缸進氣汽門增加至三汽門），以及HONDA為了每缸八汽門（四進四排）而設計橢圓形活塞的NR500及市售的NR750。
▲98年R1的引擎分解圖，在圓形活塞下，擠進了三進二出的五汽門。
▲NR500與之後的NR750，為了增加汽門數，而採用橢圓形活塞設計。
BMW 可變汽門揚程系統：ShiftCam
▲BMW當家仿賽S1000RR，搭載了ShiftCam並結合了其他引擎革新，相較前代多出了8匹馬力。
BMW將這套名為「ShiftCam」的汽門可變揚程系統，首次登場便是應用在BMW自豪的1254c.c.雙缸水平對臥引擎上，使用二組不同角度的凸輪改變汽門揚程，BMW採用獨特且簡單的設計來控制凸輪軸。
▲ShiftCam最早出現在俗稱「大鳥」的R1250 GS上。
其中的ShiftCam的機械原理我們以雙缸水平對臥引擎來解說。這套汽門可變揚程系統以電子伺服器伸出頂針推動所謂的「shift gate」來平移凸輪軸，替換不同角度的汽門凸輪，進而改變汽門揚程，已達到原廠所宣稱的「ONE ENGINE TWO FACES」。
▲一具引擎，兩種風貌。
▲頂針推出使凸輪軸平移。
油門開度較小時，節氣門開度也較小，電腦判定引擎需要提供較溫和的動力，電子伺服器便將頂針伸出，使用低角度凸輪來推動進氣汽門並給予較小的汽門揚程，更以不對稱的凸輪設計，給予進氣汽門不同的啟閉時間，使燃燒室內形成渦流，以達到最佳的燃燒效果並可減少燃油消耗。
▲較小的汽門揚程與不同的進氣汽門啟閉時間，給予最佳的燃燒效果。
隨著路況許可，油門大開欲恣意狂奔時，節氣門全開，電子伺服器將另一根頂針伸出使凸輪軸平移，同時將高角度凸輪接手推動進氣汽門的工作，並且增加其揚程以引進大量的空氣進入燃燒室，在排氣量1254c.c.的雙缸引擎中完整發揮最大馬力136匹、最大扭力143牛頓米的動力潛能。
▲高角度凸輪軸給予最大的汽門揚程，完全發揮出136匹的最大馬力。
KYMCO 可變汽門揚程系統： VVCS
▲KYMCO G6 150 VVCS。
KYMCO在2015年中推出了搭載可變汽門揚程的G6車款，整個系統的運作方式是透過增加一個進氣凸輪的方式，來改變進氣汽門的揚程。原本凸輪軸上有一個進氣凸輪與排氣凸輪，分別透過汽門搖臂去控制汽門。而G6 VVCS將增加一組進氣凸輪與一個可活動、對應高角度凸輪的汽門搖臂。
▲A、B 分別是低角度與高角度汽門搖臂。
▲凸輪軸上增加一組同樣角度但更高的進氣凸輪。
▲控制油路的閥門機構。
在6500rpm以前，這組活動式的汽門搖臂是獨立運作，當轉速到6,500rpm，電磁閥會開啟OCV油路，將活動式的汽門搖臂與主要的進氣汽門搖臂固定。由於高角度凸輪產生的行程較長，因此低角度凸輪在此時就失去功用，汽門揚程也跟著改變，提供更多的進氣量，達到可變汽門揚程的目的。
可變汽門揚程作動簡圖
▲低轉速時，高角度凸輪對應的汽門搖臂是獨立活動，汽門主要還是由低角度凸輪所帶動的汽門搖臂控制。
▲高轉速時，高角度汽門搖臂會與低角度汽門搖臂鎖定，因此汽門搖臂會以高角度凸輪為主，汽門揚程也就增加。
YAMAHA 可變汽門揚程： VVA
▲YAMAHA YZF-R15 V3。
說到了YAMAHA的可變汽門揚程系統，就不能不提到眾人所津津樂道的性能輕跑YZF-R15 V3，在VVA的加持之下，不僅在最大馬力上達到了20ps的傲人成績，14.7Nm的最大扭力也早在8,500rpm就全數爆發。不過其實YAMAHA早在2015年就以全球戰略車款NMAX作為平台，將可變氣門揚程VVA強殖於NMAX的Blue Core引擎。
▲YAMAHA NMAX。
這具引擎採用SOHC的設計，在機構上，與剛剛提到的KYMCO VVCS相當類似，但鎖定機構不同。同樣是利用一組對應高角度可活動或上鎖的進氣汽門搖臂，當轉速大於6,000rpm時，會將對應高角度凸輪的汽門搖臂與低角度凸輪的汽門要臂鎖定，改變汽門揚程。
DUCATI 連控軌道可變正時： DVT
▲Testastretta DVT 引擎。
與上面所提到針對車款的可變汽門揚程不同，DUCATI的DVT運用在非Superbike車系上，目前有Multistrada 1260與Daivel使用。同時，DVT也是機車界第一款連控軌道可變正時的機構。
▲DUCATI Multistrada 1260 Enduro。
DVT的運作方式是在進氣正時齒輪中，加入一個可透過油壓控制改變的機構，一般正時齒輪是一個單獨的零件，連結到凸輪軸，而DVT將正時齒輪變成內、外兩個零件。可以想成外環與內環，外環就是連接正時鍊條有齒的部份，而內環就是與凸輪軸連接的部份。內環與外環可以做小角度的滑移，因此當外環跟著正時鍊條規律的轉動時，內環的角度偏移就可以讓凸輪與正時鍊條的相對位置改變，達到汽門正時的改變。
▲DUCATI使用的連控軌道汽門系統和OHC系統不同，汽門本身的開啟與關閉都由凸輪控制。
而這個機構採用無段設計，因此在做動上感受不到分別，但卻能提供引擎更全面的動力輸出，同時DUCATI使用獨立的油壓閥與感應器來控制，因此凸輪正時透過設計可以提早或延後。
▲汽門正時改變機構作動方式，隨著中心零件的轉動，凸輪角度也跟著改變，因而改變正時。
▲可變機構就在正時齒輪之中。
由於在下一篇將介紹取經自MotoGP的可變汽門技術，並且討論眾家技術之間的差異，以及更要帶讀者了解到這些技術異中求同的最高理想。
授權轉載自：Moto7
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