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本田的VTEC高转引擎一直被JDM粉津津乐道,“高角度凸轮轴顶开进气门的那一刻,整台车进入了癫狂”。

丰田的VVT-i引擎则一直是高燃效发动机的代表,出色的油耗表现和可靠性,让丰田实现了“有路必有丰田车”的辉煌销量。

以本田、丰田为代表的日系车企,成为了很多人心中的发动机大拿,殊不知在朝鲜海峡的另一边,还有个“隐藏BOSS”。2019年,现代·起亚汽车集团发布了CVVD(Continuously Variable Valve Duration,连续可变气门持续期)技术,将停滞多年的内燃机技术又往前推进了一步。那么相比日系前辈们,CVVD到底实力几何呢?

发动机如何提高效率?

要搞清楚这几种技术之间的差异,我们得从发动机的运转方式说起。大家都知道,目前的四冲程发动机都是通过汽油燃烧推动活塞来做功的,燃烧更充分,则燃油经济性更好,燃烧做功更多,则动力性能更好。

想要燃烧更充分,一是提升油气混合效果,目前常见的高压直喷就是为了达到这一目的;二是达到合适的空燃比,太高不容易点燃,太低又会导致燃烧不充分。

想要燃烧做功更多,则要让活塞做功冲程长于压缩冲程,即膨胀比大于压缩比。我们常听说的阿特金森循环和米勒循环,就是为了实现这一目的,只不过一个是进气门晚关,一个是进气门早关。

所以我们看到,想要提升发动机的效率,就是要根据不同工况对进气量进行调整,以及在不同循环间切换。那么日系前辈们是如何做的呢?

本田VTEC:控制气门升程

VTEC,全称Variable Valve Timing and Valve Lift Electronic Control System,意为可变气门正时和升程电子控制系统。气门正时即气门开启的时机,可根据工况来调整压缩比或膨胀比;气门升程则指气门开启的大小,也就是控制进气或排气的效率。

本田是通过三段式凸轮轴来达到改变气门升程这一目的。在低负荷工况下,使用低凸轮来带动气门,减少进气量,减少喷油量,从而提升燃油经济性。当发动机需要高负荷运转时,锁止插销来让高凸轮带动气门,从而提高进气量,提升发动机性能表现。

丰田VVT-i:控制气门正时

VVT-i,全称Variable Valve Timing-intelligent,意为智能可变气门正时系统。该系统是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构,实现凸轮轴在一定范围内的角度调节,进而对气门的开启和关闭时机进行了调整。

丰田这套系统可调整气门开闭的时间节点,但是气门升程是固定不变的。也就是说其采用的升程是平衡了全工况所设计的,平衡则意味着妥协,这套系统既得不到最佳的高速效率,也得不到最佳的低速扭矩。这也是为什么不少丰田车主会觉得自己的车省油,但是中高速时感觉车子的后劲不足。

现代CVVD:为什么不改变持续时间?

从前文可以看出,本田和丰田的发动机技术,都是一种突破,但也存在一些弊端。比如VTEC的高低凸轮切换时,会导致动力输出的连贯性略有欠缺,比如丰田的高扭会有点乏力。也就是说这两种技术并不能在全工况下都保证发动机处在最优的工作状态。究其原因,在于他们的凸轮与凸轮轴是固定的,是呈同心圆转动,意味着凸轮轴旋转一圈,气门被顶开的时间的没法变化的,这就限制了发动机效率的进一步提升。

如果气门被顶开的时间可以变化,那不是全工况下都可以调整到合适的进气量和压缩比?是的,韩国人就是这么干的!既然限制气门持续期的原因是同心轴,那我们就换成偏心轴,这就是CVVD技术的核心所在。

现代在凸轮轴上增加了一组通过螺纹杆连续调节的偏心机构。当偏心机构的圆心与凸轮轴圆心重合时,凸轮轴的旋转速度保持恒定。当偏心机构的圆心与凸轮轴圆心不重合时,凸轮轴就会以前快后慢或前慢后快的形式旋转。也就是说在凸轮轴旋转一圈总时长不变的情况下,CVVD技术可以改变气门被顶开的持续时间。

运用CVVD技术后,发动机不仅进气量可以根据不同工况来调整,还可以在燃效优先的阿特金森循环、基本的奥托循环和性能优先的米勒循环之间进行自由切换。值得一提的是这套偏心机构是机械而非电子结构,可靠性也是很有保证的。

CVVD能带来什么?

说了这么多技术层面的东西,可能大家更想知道这玩意到底能给消费者带来什么好处。第一当然是全工况下出色的动力表现,不会像一些车型起步肉,中高速才给力,或者起步窜头,中高速却“光吼不走”的情况出现。第二则是出色的燃油经济性,因为全工况下发动机都能处在最优的工作状态,所以每一滴汽油都能物尽其用。据了解,应用CVVD技术后,发动机可实现性能提升4%、燃油率提升5%、尾气排放量减少12%,对于现阶段的内燃机来说是个不小的提升了。

目前采用CVVD技术的发动机已经应用在北京现代第十代索纳塔上,所以日韩中型车摆在你面前时,知道该选谁了吗?