VTEC过时了!如果你车上有这个技术,可以玩上半年!

在增压技术引入中国之前,日系、韩系、自主品牌汽车都喜欢把VVT-i、CVVT、DVVT的logo放在前翼子板上,会引起兴趣,问这些字母是什么意思。销售恐怕要持续半个小时,你恨不得拿起一袋钱立马把车开走!

事实上,VVT指的是可变气门正时,这可能更容易理解。发动机的进气和排气由两个相应的门控制。专业术语叫做阀门。气门开闭时由凸轮轴控制,凸轮轴为曲轴工作,曲轴与之配合工作,但工作量只有曲轴的一半。

这种紧跟曲轴工作的模式效率不高,因为在业务不忙的时候,你不需要一大早就去上班,就像谁白天去烧烤摊,叫你一大早去摆摊不是浪费时间吗?能控制气门的凸轮轴毕竟只是个打工的。曲轴(凸台)正常工作。凸轮轴敢迟到吗?即使没有业务阀,也可以正常上班。VVT每天工作8小时,下班早,反之亦然。

有了这个解释,是不是觉得VVT也不太聪明?我们可以想象这样一个场景,一天进店的顾客总数不多,但是很晚还有顾客,店员因为只工作8小时就关门了,导致顾客流失,最后营业额降低。这就是传统可变气门正时运行模式的真实写照。

虽然采用VVT技术的发动机动力更好,燃油经济性更高,但仍比理想状态差。我以为内燃机要完蛋了,除了日本厂商,没人愿意赌汽油机。于是,现代去年逆流而上,引入了CVVD技术。

CVVD是什么?简单来说就是一种可以让阀门超时工作的技术。CVVD无论气门早出晚归都能使气门超时工作,所以CVVD称为气门持续时间无级调节。那么问题来了,这项技术给发动机带来了什么好处?

与CVVT相比,CVVD在性能模式下可缩短气门开启时间,提高动力性能4%,在经济模式下可延长气门开启时间,提高燃油经济性5%。这些数据非常抽象。我们从现代官网拍了一张照片来说明阀门开关的影响。

发动机的原理与喷射器的原理非常相似。进气意味着注射器的活塞手柄被拉下。如果在拉下的过程中用手堵住了顶部,拉活塞手柄会很费力。如果活塞手柄向上推,继续用手挡顶也需要很大的力气。这个简单的原理就是所谓的发动机的泵气损失,只不过发动机吸的是气体,喷油器吸的是液体。

正常注射,一般的逻辑是尽可能多的注射药物,可以间接理解为注射器活塞手柄往下拉,往上推多少。但毕竟发动机里没人这么聪明。无论需要多大的功率,活塞都是从上止点运动到下止点,以此类推。如果气门像活塞一样无脑,互相伤害,反正也是耗油。

CVVD的工作模式是这样的,低速低负荷,阀门长时间保持开启,使活塞向下吸气和向上压缩过程中泵气损失小,从而降低油耗。高速高负荷行驶,气门保持短时间开启,更多的空气被压缩产生更强的动力。原因就这么简单。

道理大家都懂。问题是气门是凸轮轴控制的,凸轮轴是为曲轴工作的。这种固定的关系使得阀门不可能改变其操作模式。如果你看过发动机气门正时系统,应该知道凸轮是直接固定在凸轮轴上的,凸轮转速根本不是自己控制的,所以延长气门持续时间是不可能的。

现代CVVD的思路是凸轮轴和凸轮分离,也是从之前的一体式结构分离出来的分体式结构。凸轮和凸轮轴之间有一个中介,即偏心执行器。

从官网公布的结构图来看,CCVD凸轮轴的结构确实与传统凸轮轴不同,更独特的是CVVD可变控制单元中还安装了CCVD。

从这张结构图中,我们可以更直观的了解到CCVD凸轮轴的特别之处,而CCVD上最特别的就是图中橙色的偏心轮,它是CVVD的核心部分,也是最抽象的结构。

这个偏转轮的内部实际上是一个杠杆结构。看到官方的原理图,估计你们都很不解。在这个图中,黄色圆圈连接凸轮轴,橙色圆圈连接凸轮,橙色和黄色圆圈通过杠杆结构连接。这种杠杆结构正好达到了偏心的效果。

利用杠杆连接两个不同的旋转部件,这种设计曾经应用在火车的驱动轮上,但之前的火车只是简单的两点连接,所以轮速保持不变。现代CVVD偏心轮内部的连杆结构是6点连接,其中两个是滑动连接。

官方特意做了一个动态图,帮助车迷了解凸轮转速是如何与凸轮轴不同步的。从动态图中可以看出,左、中、右偏心轮的结构完全相同,都有紫、蓝、橙三个连杆。独特之处在于三个偏心轮转速相同,但左边的黄色凸轮最慢,右边的最快。

橙色连杆与紫色和蓝色连杆的两端滑动连接,紫色和蓝色连杆的一端与凸轮连接,凸轮轴与橙色连杆中间的连接点固定。这个杠杆机构将凸轮和凸轮轴分开。由于凸轮轴不能移动,只要CVVD的控制机构左右推动偏心轮,橙色的滑动连杆就会在紫色和蓝色的连杆两端发生位移,凸轮轴原来的角速度就会转化为橙色杠杆的位移和另外两个连杆的角速度。

奇怪的事情发生了。前面政府公布的示意图和后面公布的CVVD结构图好像不太一样。橙色的控制杆呢?

经过一番折腾,我们找到了CVVD的专利申请图。原来紫色的杠杆是图中的62号零件,插在凸轮轴上。蓝色控制杆位于82b位置。82a和74正好可以水平移动,就成了概念上的橙色滑杆。

所谓的杠杆实际上非常紧凑,从专利附图中可以看出,凸轮轴将角速度传递给两个凸轮72和71至88、82a和74。原来凸轮轴是做圆周运动的,但是凸轮轴的圆周运动通过这个杠杆机构转化为椭圆运动,最终降低了凸轮同步速度。

当CVVD控制机构左右推动偏心轮时,图中的62号位置就起到了前面提到的蓝色杠杆的作用。由于凸轮轴的位置是固定的,所以当偏心轮向左和向右移动时,凸轮轴的正时角度也会改变。一旦62号部件左右移动并固定位置,82b的旋转就不再是正圆而是椭圆,82b正好与凸轮相连,将圆形凸轮轴的角速度转化为椭圆形凸轮的角速度。

当凸轮的角速度与凸轮轴不同步时,就变成了气门开启的时间,也就是工作时间和工作时间。

就像日产VC-Turbo一样,复杂的联动机构对制造工艺提出了更高的要求,比如发动机转速为6000rpm时,凸轮转速为3000rpm。CCVD凸轮轴和CVVD的控制机构都是高速旋转部件。

为了实现气门持续时间的连续可变,现代的凸轮、凸轮轴、偏心轮和CVVD控制机构被设计成多种实心和空心结构。双离合变速箱的输入轴分为两部分,而CVVD至少分为四部分。

这么多实心和空心的零件嵌在一起,对润滑系统提出了更高的要求。其次,如何使结构紧凑,减少摩擦损失也是一个难题。显然,现代已经解决了这些问题。

首款搭载CVVD发动机的车型是现代索纳塔,叫Smartstream?1.6L?TGDI?相比之前的1.6T发动机,CVVD发动机在动力和燃油经济性上都有进步。不过CVVD有两个版本在开发中,最新版本是1.5t,2019年某行业会议提前公布了技术信息,也就是之前的1.6T?CVVD的升级版(我也听说了)。

国产全新索纳塔?270TGDi?车型配备1.5T?CVVD发动机,申请资料显示这款车综合油耗只有5.6L这个油耗是什么概念?可以对比一下雅阁1.5T。

另一款搭载相同发动机的车型是起亚K5凯酷?1.5T,对比海外1.6T?CVVD发动机最大功率134KW,峰值扭矩265?n?m,国产1.5T?CVVD发动机125KW,峰值扭矩253N?m .

内燃机真的要走到尽头了吗?恐怕没有人能给出准确的答案,但是在内燃机工程师的不懈努力下,内燃机的性能越来越接近理想的目标。如果未来内燃机的排放大大降低,可能还是不可替代的!

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