省油即王道 CVVD让第五代途胜L打破日系省油神话
相信很多懂车的朋友都应该听说过“本田大法好”、“VTEC is Best”、“买本田发动机送车”等耳熟能详的段子,这些话看似戏谑,但实际上背后也反映出一部分消费者对本田发动机的认可,尤其是对“VTEC”的情有独钟。而VTEC技术是上世纪90年代的产物,至今已经过30多年,虽然曾经一时无两,但随着汽车发动机技术的日新月异,众多车企都将高昂的资金投在发动机技术的研发上,越来越多的新技术应运而生,这也让长期独占鳌头的VTEC遇到了自己的对手。Hyundai Smartstream新一代动力总成技术的加持使发动机燃烧效率最大化,其中可与VTEC相抗衡的CVVD连续可变气门持续期技术,更是保障了北京现代产品在提供澎湃驾驶乐趣的同时,将油耗控制在最理想范围之内。
CVVD的诞生,从宏观角度来看,是品牌将环保理念融入到技术中的一次尝试,该项技术融合了现代汽车兼顾油耗、性能、环保的理念,突破了发动机可变气门控制技术的瓶颈和限制,被认为是可变气门控制技术研发领域中近30年最值得关注的技术之一。
大部分汽车消费者在初次听到CVVD技术的时候,难免会感觉到有些陌生,但是VVT、CVVL、CVVT相信大家都听说过,那么 CVVD与这些技术的区别,是什么呢?
众所周知,当前的燃油发动机都是四冲程发动机,遵循“进气—压缩—做功—排气”四冲程模式循环运动实现能量转换,可以比喻成人类的呼吸,而如何使呼吸更为顺畅自如,以便提升发动机性能,是发动机工程师们重点研发的方向。在发动机技术领域中,CVVT与CVVD都可以做到这一点。
CVVT技术根据发动机的不同工作状态,通过调节气门关闭的时机,从而提高发动机的动力性能,提高燃油经济性。不过,CVVT的“致命伤”在于,它只能针对气门的开启时机进行改变,对气门的开启时长无能为力。
而CVVD与CVVT的区别就在于,既可以控制气门的开启时机,也能控制气门的开启时长。通俗点来解释,就是既可以控制什么时候呼吸换气,也可以控制闭气吸气多久,想象成一位游泳运动员就更加生动形象了。
说了区别,那么CVVD的核心优势是什么?技术价值又高在哪里呢?因为CVVD技术在CVVT优点的基础上做了进一步优化,因此这项技术做到了根据汽车不同的行驶状态控制空燃比,从而实现整套系统的进步,赋予发动机更高的性能。就是说,在CVVD技术的加持下,发动机在输出功率较低的定速行驶情况下,可将进气气门的开启时间持续至压缩冲程的中后期,以此减少压缩时产生的阻力,有效改善油耗。而当车辆加速行驶时,则在发动机压缩冲程初期便关闭吸气气门,以此达到最大限度地增加燃烧所需的空气量,由此提升发动机扭矩,提升加速性能。
有人曾提出质疑,当代发动机循环模式主要分为三种,分别是油耗率优先的阿特金森循环、侧重性能的米勒循环,以及平衡油耗及性能的奥托循环。如果说到降低油耗,采用阿特金森循环技术的发动机不是也能达到类似的效果吗?
实际上不是的,阿特金森循环发动机虽然能够降低发动机的油耗,提升热效率,但由于这种技术降低了发动机的功率密度,在低转速的区间无法改善功率低、扭矩低的缺点,只能配合电动机作为混动车型的动力单元使用,因此,与CVVD相比,其技术价值并不算高。
CVVD技术的价值在于,它突破了单一固定的循环模式,可根据定速行驶、加速行驶等行驶条件,合理控制气门开启持续时间,从而同时发挥出三种循环模式的最优效果。这样一来,不仅为发动机进行了“减负”,还将燃油效率提高了5%,为用户带来了更经济的用车生活,在车辆在动力性、经济性和环保性上做出了完美的平衡。
虽然新能源车型势头正盛,但是众多厂商依旧苦心研发,努力提高传统内燃机技术水平。以北京现代第五代途胜L为例,凭借CVVD技术的加持,第五代途胜L实现了堪比轿车的6.0L/100km的超低油耗,同时,作为一台SUV车型,它并没有舍弃驾驶体验,依旧为消费者提供了强劲的动力感受。
可以说,在环保课题越来越受重视的今天,在大部分产品以牺牲动力为前提节能减排的大环境下,CVVD技术的出现打破了这一僵局,通过过硬技术实现高能低耗,真正实现“鱼和熊掌”兼得的效果。因此,过去有“VTEC is Best”的说法,而现在也应该有“CVVD YYDS”的理念。
无论是中国传统健身养生术讲求的"吐纳"技巧,还是跑步等运动讲求的呼吸控制,都可以认为是"呼吸技术",通过呼吸技术改善,以提升人体的机能表现、促进健康。对一款汽车燃油发动机来说,"呼吸技术"同样十分重要。无论是早期的VVT(连续可变气门正时),近两年比较火爆的CVVL(连续可变气门升程)技术,或者所谓的阿特金森循环、米勒循环,都是如此,通过控制气门的"呼吸",来优化发动机性能。
据了解,即将于2020年4月上市的北京现代第十代索纳塔,搭载现代全球率先研发的CVVD( Continuously Variable Valve Duration,连续可变气门持续期)技术,正将燃油发动机的"呼吸技术",提升到一个新的高度。
半秒内你能做什么?TA能实现1400步控制
据悉,第十代索纳塔基于现代汽车全新的i-GMP平台打造,在设计、安全、效能、驾驶、多种动力等方面,实现了全面进化。新车将分别提供1.5T-GDi+7速双离合变速箱和2.0T-GDi+8速自动变速箱两款动力总成组合,是北京现代首款搭载发动机CVVD技术的车型。
与此前已经行业广泛应用的可变气门技术相比,现代这项CVVD技术摆脱了气门开启时间的局限,仅在500ms时间内,现代CVVD技术可进行1400步超精密气门开启状态的调整,使气门开启持续时间达到最优状况。
简言之,现代CVVD通过更复杂的可变气门调节,实现动力性能、燃油效率和排放的更佳优化。以人做比喻,第十代索纳塔的呼吸控制比其他未搭载CVVD的车型呼吸控制更精密,是一款"更会呼吸"的车。
"跑步"时气喘吁吁?高效"吐纳"才更轻松
具体而言。现有的发动机循环有三种,分别是油耗率优先的阿特金森循环、侧重性能的米勒循环以及平衡油耗及性能的奥托循环,发动机会选择其中之一来设置固定的气门开启持续时间。
现代CVVD技术的优势在于,可根据定速行驶、加速行驶等行驶条件,合理控制气门开启持续时间,从而同时实现阿特金森、奥托、米勒三种发动机循环的优质效果。也就是说,在不同的工况下,采用不同的呼吸策略,实现整个发动机运转周期的分步"呼吸"控制,从而获得更佳的性能与经济性表现。
比如,当车辆低负载状态时,进气门会在引擎压缩行程的中段开启,并在压缩行程的末期关闭,来降低压缩行程所产生的运转阻力。在需要较多动力的高负载状态下,进气门会在压缩行程初期关闭,确保拥有最多的空气量给上行的活塞进行压缩,借此创造最大的爆炸力道来产生更大的扭矩。
不仅如此,现代CVVD技术可将发动机的有效压缩比在4:1至10.5:1范围内进行灵活调整,实现可变压缩效果。
CVVD技术证明,燃油车效率仍大有提升空间
在新能源汽车舆论风头正劲之时,很多人其实多少忽视了,当前汽车市场仍然是燃油车占绝对份额。2019年上半年,中国市场燃油车的市场份额仍高达95.8%。全球市场这一份额更高,达97.6%。因此,虽然个别车企如奔驰声称将放弃燃油发动机的研发,但不少主流车企当前在燃油车上还是不惜成本,毕竟超过95%的用户还在使用燃油车。
比如,像现代、丰田、本田,其实一直在精研燃油发动机技术,不断提升发动机的性能、燃油效率,以及优化排放。其实,在当前小排量盛行的趋势下,对大部分用户来说,发动机的性能表现通常已经足够,新技术能让车更省油,油费更低,对他们来说更实际,收益更肉眼可见。
官方提供的数据显示,现代CVVD技术同时提升车辆发动机的性能并降低油耗和尾气排放量,改善三大技术难题,发动机可实现性能提升4%、燃油效率提升5%、尾气排放量减少12%。也就是说,未来不仅是第十代索纳塔,其他基于i-GMP平台、采用CVVD技术的新车型,都将更省油。
考虑到北京现代车型一向有较高的燃油经济性,可以预见,有全球领先的现代CVVD技术加持,即将上市的第十代索纳塔,将进一步刷新市场中级车的燃油经济性新标准。这也证明了,只要车企肯下功夫搞研发,燃油车的动力效率,还是大有潜力可挖的,给超过95%的燃油车用户,带来更多的用车福利。
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近日,北京现代在位于顺义的第二工厂举行了新车品鉴活动,对2019年的经营情况进行总结,并展示了未解密的部分车型(包括概念展示车)。让人期待的是北京现代将在今年推出包括第十代索纳塔在内的5款新车,并且将导入现代汽车全球模块化平台i-GMP和CVVD连续可变气门持续期技术。而未来全新设计语言Sensuous Sportiness(感性运动)也被认为会明显提升现代后续产品的外观颜值,这在下一代途胜上体现得尤为明显。值得注意的是,由于欧洲设计师的参与,未来现代汽车的设计会融入更多的欧陆风尚,与前代产品有明显区隔。
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2019:销量与服务稳步提升“智+战略”初步显露
2019年,北京现代实现全年销量71.6万辆。其中,新领动平均月销1.27万辆,新一代ix35平均月销1.12万辆,全新悦动年销同比增长79.9%,全新瑞纳年销同比增长39.5%,菲斯塔Q4季度同比增长56.8%。
专业测评机构J.D.Power的2019年测评结果公布,北京现代在业内最具含金量的车辆可靠性VDS(第1位)、新车质量IQS(第2位)以及销售满意度SSI(第1位)、售后服务满意度CSI(第2位)等各项排名中,全部保持前两位的成绩。
技术品牌形象的塑造方面,北京现代也有所突破。2019年末的广州车展上,北京现代正式发布了全新技术品牌“智+战略”,展示了北京现代为中国消费者打造个性化、便利性、智能化用车生活的愿景。这一全新战略包括智+环保 (SMART+Clean)、智+互联(SMART+Connected)、智+自由(SMART+Freedom)三大智能板块,代表了北京现代在新能源、智能网联和自动驾驶等智能出行技术领域的战略发展方向,而这也将为北京现代2020年企业产品规划、技术导入提供更加清晰的方向。
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2020:新产品,新技术,新设计
在2019年积能蓄势的基础上,2020年北京现代会继续坚守品牌技术路线,围绕新产品、新技术、新体验夯实技术竞争力。北京现代销售本部副本部长樊京涛表示,2020年北京现代将冲击年销量75万辆的目标,提升中高级车+SUV销量占比至47%,推动品牌的全面腾飞。此外,在在四大行业权威排名中保持前两名的成绩,推动技术品牌的持续升级。
新产品方面,北京现代今年将推出第十代索纳塔、菲斯塔纯电动、首款MPV、全新伊兰特以及Mistra等五款新车。此外,具有惊艳前脸设计的下一代途胜的概念展示车也在品鉴活动上亮相,其隐藏式设计的车灯给观者留下深刻印象。
在新能源技术领域,通过以昂希诺纯电动为代表的多款新能源车上市,从2019年开始,北京现代会保持每年投放2-4款新能源车的节奏,同时确保纯电动产品在续航里程和电池技术方面的竞争实力。以后的电动车的续航将高达600公里以上,并且可以在20分钟内完成快充。
在2020年推出的众多新车之中,第十代索纳塔是其中最为重要的一款。随着第十代索纳塔的到来,北京现代新一年在技术层面也将有更多看点。全球模块化平台i-GMP、连续可变气门持续期技术CVVD等带来的突破性创新,都将大幅提升北京现代技术实力形象,将大大推动智能化、高端化品牌形象的革新。
i-GMP平台是现代汽车第三代全球模块化平台技术,具有设计更创新、更具安全性、更高效节能、操控更精准、多动力总成适配五大优势,未来将逐步应用在北京现代更多新车上。
此外,CVVD连续可变气门持续期技术突破了迄今为止发动机可变气门控制技术的瓶颈和限制,不仅能够让“此消彼长”的发动机性能与燃油率得到同步提升,同时还可减少尾气的排放量。这项技术可以使发动机性能提升5%,燃油效率提升4%,尾气排放量减少12%,并大幅提升发动机的耐久性和加速性能。
最后值得一提的是,在加快新技术应用导入的同时,未来全新设计语言SensuousSportiness(感性运动)也将实现在北京现代车型上的不断进化。这一像“国际象棋”般各具特色又和谐统一的设计理念,在中国市场的研发力度将不断加快,在进一步强化产品高颜值形象的同时,树立起北京现代车系的鲜明特色。
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2019年现代集团公布了最新的CVVD技术,即持续可变气门正时,从字面上来看,此项技术被誉为“30年来人类在汽车发动机领域取得的最大技术进步”,这项技术和VVT延续一脉,它们之间最大的不同就是能够改变气门开启的持续时长。今年7月即将上市的第十代索纳塔就搭载了这款CVVD技术。
CVVD技术是诞生于CVVT的基础上,由原来的控制气门开启时刻,改为了控制气门开启时长,通过控制气门开闭时间和持续时间来使压缩比可变,从而在发动机低负荷的时候有尽可能大的压缩比,实现高燃油经济性。在发动机高负荷的时候压缩比尽量小,保障发动机的功率和扭矩输出,达到动力强大又省油的目的,最终通过这款技术,可以使发动机动力性能提升4%,燃油效率提升5%,尾气排放减少12%,达到性能和品质双拔高的作用。
CVVD技术通过改变对气门的控制,既能控制开启时刻,又能控制开启时长,基于这两项的控制,让汽车的动力更加优秀。如今这款全新的CVVD技术将会应用在即将上市的第十代索纳塔上,而这无异于如虎添翼,就让我们共同期待这款新车的到来吧。
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但轻混车型也有明显的问题,那就是售价偏高,同时因为综合了燃油、电动两种技术模式,其动力系统的可靠性也受到影响。事实上,燃油发动机的技术升级,是与汽车的电动化技术同步进行的,优秀的燃油发动机,在油耗等指标上与轻混车型并无明显差别,但成本却更低。
现代起亚汽车的CVVD技术,就是燃油发动机技术不断精进的最新例证,目前该项技术已经在中国、美国、欧盟等多个国家和地区完成了超过100多项专利注册,它突破了迄今为止发动机可变气门控制技术的瓶颈和限制,被认为是一项具有划时代意义的技术,现代起亚汽车在发动机技术上的深厚积累再一次得到验证。
现代起亚汽车的CVVD,是指连续可变气门持续时间技术。不同型号的发动机,性能和燃油效率之所以会有差别,是因为它们采取了不同的进气门和排气门控制方式,因此气门控制技术是发动机技术的核心,在各大厂商的推动下,该项技术得以不断演进。保时捷在全球首次开发了可变气门正时技术;可变气门升程技术的出现,则要归功于宝马汽车,而CVVD技术则是现代起亚汽车在世界上首创,它的精髓就在于实现了气门开闭时间的自由控制。采用CVVD技术的发动机,整体性能提高了4%、燃油效率提升5%、同时还减少了12%的尾气排放,是汽车发动机领域真正的“黑科技”。
CVVD技术的出现,是人类汽车发动机历史上的里程碑,带给客户的最大好处就是出行成本和购车成本的“双降”。燃油效率的提升,可以显著降低油耗,据起亚汽车介绍,采用了CVVD技术的1.5T发动机,其百公里油耗只有5.7L。这个油耗水平,很多轻混车型也能轻松达到,但混动车型是靠降低排量、增加电机的方式来降低油耗的,多出的成本,则需要用户买单,而CVVD技术并不会导致汽车售价出现明显提高。横空出世的CVVD技术,证明燃油汽车距离退出历史舞台还很遥远,也足以让人们忘记混合动力汽车。
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作为全球五大车企之一,现代·起亚汽车已收获多方权威认证。2019年,捷尼赛思,起亚汽车,现代汽车在J.D.Power 2019美国新车质量报告(IQS)中包揽前三名。北京现代在J.D.Power2019中国车辆可靠性报告(VDS)中细分市场排名第一,而东风悦达起亚则荣获J.D.Power2019中国新车质量(IQS)主流车品牌第一。?多方权威机构对现代·起亚汽车品牌的高度认可,源于现代·起亚对技术的不断精进。
北京现代在J.D.Power2019中国车辆可靠性报告(VDS)中细分市场排名第一
东风悦达起亚荣获J.D.Power2019中国新车质量(IQS)主流车品牌第一
在汽车电动化、智能化浪潮中,现代·起亚汽车已占据领先技术优势。在新能源汽车领域,现代汽车是诞生世界第一款量产氢燃料电池车的品牌,并掌握全球顶尖的氢燃料电池技术;在智能出行领域,现代汽车首次提出城市空中出行(UAM)、个性化定制车型(PBV),集交通运输和社区于一体的中央枢纽(Hub)三位一体的未来出行技术解决方案。然而,现代·起亚汽车对技术的追求远不止于前沿汽车领域,在传统的燃油汽车技术领域同样坚持不懈、深耕探索。
2019年,现代·起亚汽车发布全球首创CVVD发动机技术,并计划于今年推出搭载此技术的第十代索纳塔、凯酷等合资旗舰车型,旨在为中国消费者带来更卓越的驾驶体验。作为百年燃油发动机历史上的又一创举,CVVD技术是汽车行业里程碑式的技术进步,它彰显现代·起亚汽车对技术的执着追求。而将此最新技术积极引入中国市场,是现代·起亚汽车在“China First,Global Presence,Innovation”三大核心品牌方向指引之下,深耕中国市场的重要举措。
现代·起亚汽车全球首创CVVD发动机技术
突破发动机气门瓶颈CVVD技术引领向前
在燃油发动机130多年的历史长河中,兼顾动力性能与燃油经济性始终是道未解之题。而现代·起亚汽车潜心研发的CVVD“连续可变气门持续期”技术,首次突破发动机可变气门控制技术的瓶颈和限制,被专家称为“人类近30年在汽车发动机领域的最大技术进步”。它不仅让以往顾此失彼的发动机性能与燃油效率得到同步提升,同时还可减少尾气的排放量。目前该项技术已经在美国、欧盟等多个国家和地区完成了超过100多项专利注册。
CVVD的技术突破到底在哪里?解答这个问题需要从发动机原理说起。
通常来说,一般汽车发动机的工作原理是在气缸内进行“进气-压缩-燃烧-排气”4个冲程,通过此过程将热能转化为机械能来产生动力。此时,决定热能效率的关键因素就是气门。只有气门在理想的时间开闭,才可以大幅提升发动机的性能和燃油效率。
目前市场比较常用的气门控制技术,分为两种,一种是以控制气门开闭时间节点的“连续可变气门正时技术”(Continuously Variable Valve Timing,以下简称“CVVT”),另一种是以调节气门开闭深度来控制气缸内空气量的“连续可变气门升程技术”(Continuously Variable Valve Lift,以下简称“CVVL”),简单来讲就是,CVVT是控制气门的打开时间,CVVL是控制气门打开大小,但都无法进行气门持续期的调节,导致不能实现最优化的空气燃烧比,且不能兼顾性能与燃油效率的平衡。
“连续可变气门持续期”的CVVD技术
而CVVD技术则实现了发动机在气门控制技术领域新的突破,无需在性能和燃油效率之间妥协折衷。它能够在不改变气门升程的前提下,合理控制气门的打开时机和持续时间,并且可以在极短时间内,快速进行1,400步超精密吸气气门开启状态的调整,获得接近理想的性能和燃油效率。目前发动机循环分为三种,分别是基本的奥托循环,油耗率优先的阿特金森循环、性能型的米勒循环,通常发动机会选择其中之一来设置固定的气门开启时间。CVVD技术的优势在于突破单一固定的循环模式,可根据定速行驶、加速行驶等行驶条件,合理控制气门开启持续时间,从而根据情况自由的实现更适合的发动机循环。对于应用了CVVD技术的发动机,在发动机输出功率较低的定速行驶情况下,可将吸气气门的开启时间持续至压缩冲程的中后期,以此减少压缩时产生的阻力,有效改善油耗;相反,车辆加速行驶时,CVVD技术将在发动机压缩冲程初期便关闭吸气气门,最大限度地增加燃烧所需的空气量,由此提升发动机扭矩,有效改善加速性能。不仅如此,CVVD技术还能将发动机的有效压缩比在4:1至10.5:1范围内进行灵活调整,实现可变压缩效果,兼顾高效、经济与动力性能。
适用CVVD技术的Smartstream G1.5T-GDi发动机(右)和CVVD系统(左)
除了提升车辆性能和燃油效率之外,CVVD技术还可有效减少尾气排放量。首先,高效的燃烧效率将极大降低废气排放量;其次,应用CVVD技术可通过最佳气门驱动控制,不仅提前激活三元催化剂以净化排放的废气,还能在催化转化器处于冷态时减少废气的排放,因此CVVD堪称最环保的燃油发动机技术。基于以上优势与特性,经过实验反复验证,搭载CVVD技术车辆的发动机性能可提高4%以上,燃油效率可提高5%以上,而尾气排放量可减少12%以上,实现真正意义上的增效节能。
CVVD技术的诞生为传统燃油发动机提供更多可能,它将助力现代·起亚汽车以更节能、更高效、更环保的产品为用户带来更优质的出行生活。
全球尖端技术加持重磅车型将相继落地中国
卓越的产品一直都是展现品牌技术实力最直接的方式。现代·起亚汽车将于今年在中国市场推出第十代索纳塔及凯酷两款合资车型,这两款车型都是基于第三代平台i-GMP打造,并且搭载采用全球首创CVVD技术的最新Smartstream发动机,为消费者带来越级的驾控体验。
作为产品的最大亮点之一,Smartstream发动机除应用全球首创的CVVD技术之外,还应用多项先进科技。首先是低压尾气再循环系统(LP EGR),能够进一步提高发动机的燃油效率。其次,Smartstream发动机采用的综合热管理系统可使发动机温度迅速上升或冷却,提高燃油率,改善发动机耐久性能和加速性能。最后Smartstream还搭载了比现有T-GDi发动机250bar燃料喷射压力高出40%的350bar直喷系统,以及通过采用摩擦力较小的驱动部件可将发动机摩擦力降低34%,使发动机更加节能高效。
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搭载最先采用CVVD技术的Smartstream发动机
在第三代平台i-GMP、最新Smartstream发动机及全球首创CVVD技术加持之下,北京现代第十代索纳塔及东风悦达起亚凯酷将为中国消费者带来更优的产品选择,并助力现代·起亚汽车在中国市场实现品牌向上突破。未来,现代·起亚汽车将以深厚技术底蕴,充分发挥在传统汽车领域和新能源、智能化及自动驾驶等前沿领域的领先优势,加快研发进程,凭借更多新技术、新产品提升综合实力,赢得消费者青睐,以品牌力量带动汽车行业发展。
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东风悦达起亚耕耘中国市场已有18年,获得了近600万车主的认可,市场积淀可见一斑。近些年,身为韩系代表的现代、起亚声量已经不如从前,不禁让人思索他们何时能重回高光时刻?
随着全新K5凯酷离我们越来越近,就越能看到起亚在中国市场蓄势待发的态势。K5凯酷最引人注目的还是较为激进的设计,当深挖内涵的时候会发现,其将强者强于“心”表现得淋漓尽致!
世界首创的第四代CVVD技术,就在K5凯酷身上!
CVVD,中文名叫连续可变气门持续期技术。在认识这一黑科技之前,还得先简单的来一些“前菜”,比如气门、可变气门正时/升程技术……有了比较之后,才能认识到CVVD的精髓所在!
何为可变气门正时/升程技术?
发动机的进/排气门是控制着空气/废气进出气缸的大门,是发动机“呼吸”的关键所在。其打开的大小和时长就决定了流量,门开得越大、时间越长,进出的流量也就越大,反之亦然。
这扇门开启的时间就是我们常说的「气门正时」,开启的幅度大小就是「气门升程」。
现在可变气门正时技术(VVT)几乎是每台发动机的标配,各家的叫法不同。其是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构,使得凸轮轴在一定范围内的角度可调,从而让气门开启、关闭的时刻变成可调。
可变气门升程技术(VVL)最为典型的一个代表,就是本田VTEC!
通过在凸轮轴上设计2~3种角度的凸轮,来实现不同的气门升程。比如在低转速下,采用低角度凸轮实现较低的气门升程,提升经济性,而在高转速时切换到高角度凸轮,使得气门打开的幅度变大,为爆发性能吞进更多的空气。
常说的爆TEC,就是高转速下切换到“高凸”的时候。
本田的VTEC不是线性切换更不是无极可调的,通常是2~3段,难道没有线性、无极可调的?有!宝马家的Valvetronic就是代表之一!
宝马实现无极可调的着眼点不是放在凸轮上,而是额外增加一个机构,让凸轮轴上的凸轮不是直接“顶”摇臂推动气门!这一机构使得气门开启的幅度变成一个变量,可在0.25mm-9.7mm之间连续可变。
很久以前,发动机气门开闭的时刻和角度都是固定的,自然没法顾及到各个工况。后来有了可变气门技术,开闭的时刻、角度都得以控制,以及连续可变、进排气门都配备,可以满足发动机各工况下的进排气需求,更高的进排气效率也就带来了动力、燃油经济性的提升。
在过去很长一段时间甚至现在,很大程度上气门技术牛不牛代表着一台发动机是否先进。
既然可变气门正时和可变气门升程一起搭档足够完善,现代起亚集团为何还要花9年的时间去研发CVVD技术?
CVVD的精髓在哪儿?
时至今日,可变气门正时和可变气门升程确实已经足够完善,但它俩有一件事是做不到的——改变气门开启的时长。
起亚第四代CVVD技术的精髓所在,就是其能改变气门开启的时长。
这就是为什么在认识CVVD之前,要先上点“前菜”。别人做不到的事儿,你却做到了,这就是牛!
咱再来简单梳理一下,可变气门正时(VVT)可以改变气门开闭的时刻,但开和闭之间的时间间隔是固定的,也就是早开就得早关,晚开就得晚关。可变气门升程(VVL)可以改变气门开启的幅度,而开和闭之间的时长也是固定的。
门开闭的间隔时长固定,是受限于传统的凸轮轴结构。
凸轮是固定在凸轮轴上,是同心轴结构,必然使得两者的转速是一致的。凸轮的“凸角”作用是控制气门的打开,而凸轮的轮廓、宽窄是固定的,那持续开启的时间自然也是固定的。
起亚第四代CVVD能改变气门开启时长的关键,就在于它们的凸轮和凸轮轴不是固定连接的,两者间的转速可以不一致。气门早开晚关、晚开早关,延长或缩短气门开闭的间隔时长,在CVVD面前都能迎刃而解!
在过去很长一段时间,可变气门技术可以让气门有两个变量,也就是改变气门什么时候开(早或晚)和气门开启的幅度两个变量。CVVD的到来让可变气门技术迈向了一个新的里程碑,带来了第三个变量——气门开启的时长。
改变气门开启时长如何实现?
本田VTEC的不同“段位”,是在凸轮轴上多设计了一两种角度的凸轮。宝马Valvetronic是靠凸轮和气门之间的一个机构,实现气门升程可变。那起亚的CVVD技术的独特凸轮设计,是怎样影响气门开启时长的?
CVVD系统的构成主要有偏心轴机构、驱动电机、控制单元,最核心的就是偏心轴机构!
因为CVVD的凸轮轴和凸轮不是固定连接,凸轮轴心(旋转中心)可以移动,所以两者之间的转动会有转速差。如果凸轮凸角顶开气门时的转速慢,那开启的持续时间越长,反之则越短。
通过一个偏心轴机构的极简化的.gif,可以很好地帮助咱理解这一奇妙的机构。(紫色杆指代凸轮轴,蓝色杆指代凸轮凸角,橙色杆的中心指代凸轮的中心点。)
三个模型中,紫色杆也就是凸轮轴的转速都是一样的,不一样的是蓝色杆,能形成转速差就得益于偏心轴的结构。
中间的模型紫色杆和蓝色杆总是转速相同,那是因为凸轮和凸轮轴的中心点是相同的,也就是传统的同心轴结构,改变不了气门开启时长。
当凸轮中心点左移,即gif中的左边的模型,形成了一个偏心轴结构,这时会发现蓝色杆(凸轮凸角)在左半圈转得比较慢,右半圈却很快。右边的模型是将凸轮中心右移,得到左快右慢的效果。
试想,我们把气门放在模型的左侧,而左边模型的蓝色杆(凸轮凸角)在左半圈转得慢,那意味着凸轮凸角顶着气门的时间更长,那气门就会保持一个较长的开启时间。
右边模型蓝色杆(凸轮凸角)左半圈转得快,那气门就会保持一个较短的开启时间。
到这儿,是不是就醍醐灌顶了~
CVVD能带来什么好处?
气门技术就是为了控制发动机的呼吸,使其适应不同的工况,达到我们所需的燃效、性能等目的。
起亚第四代CVVD如此了得,那可以带来哪些实际的疗效?
气门开启时长变得可控,发动机的性格也就更加多变且可控,实现奥托、阿特金森、米勒循环,压缩比在4:1-10.5:1之间灵活调整都是轻轻松松的事儿。
起亚官方表示,采用第四代CVVD技术后发动机的动力性能提升了4%,燃油经济性提升了5%,排放物减少了12%。在全新K5凯酷身上应用了该技术的1.5T发动机,最大功率为125kW,峰值扭矩253N·m,综合油耗降至5.7L/100km。
要性能还是燃油经济性?第四代CVVD:我全都要!
可能有同学会问,复杂的机构使得可靠性都要打一个问号!
有这样的疑问很正常,至于起亚第四代CVVD的耐久可靠性,我们谁也下不了定论。但是,要知道现代起亚集团的工程师为此可是付出了长达9年的时间!
另外,这套CVVD技术主要是机械结构!使凸轮旋转中心发生偏移的机构都是纯机械的,而驱动这一机构的力则来自于电机。在旋转、滑动部件的表面,高精度加工是肯定的,其还有专门的润滑油道,保证可靠耐用性。
如果电机挂了,凸轮轴、凸轮还是能正常工作的,此时发动机还能进行“呼吸”,只是失去了控制气门开启时长的技能。
相较之下,柯尼塞格的Free Valve就是一个极度电子化的产物,毕竟直接把凸轮轴给舍弃了,每一个进、排气门都有单独的电控执行器。同样是一个了不得的技研结晶,为什么没有被量产向大家敞开怀抱呢?
或许,一个高成本因素就足以阻挡Free Valve大量走向民间!
起亚这套CVVD采用纯机械结构,很大程度上就是为了可靠性,因为大多由机械引起的故障可以通过设计、测试去预测得知~
写在最后
全新一代K5凯酷,起亚率先给了它第四代CVVD连续可变气门持续期技术,让气门开启总时长不可变成为历史,也让K5凯酷在众多对手面前技高一筹。在新车身上还有一个法宝,那就是第三代i-GMP平台,低重心、轻量化设计,以及更优的车身结构可以让行驶性能和乘坐体验再上一层楼。
近些年,电动化革命在紧锣密鼓的推进,传统内燃机的地位、未来命运造成了很大的威胁!
但是,伟大的汽车工程师们并没有放弃内燃机,马自达的汽油压燃、日产的可变压缩比、丰田的超高热效率、起亚的连续可变气门持续期技术……都是内燃机的狂欢!
内燃机气数已尽?未必未必!
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