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干货丨气门可变技术这么多,咱争取一篇整明白了
排气管 726浏览 2020-07-03

直白的讲,聊到今天这么技术流的话题,是因为昨天东风悦达起亚举办了全新K5凯酷(参数|询价)的线上技术发布会,会上,一个新名词进入视野——CVVD“连续可变气门持续期技术”,它是凯酷身上最大的技术亮点,也是编辑部小伙伴在这个清凉夏日愿意去深入探讨的话题。

编辑部小白说,太复杂了,这么多气门可变技术,懵啦!既然是这样,那今天我们就来聊点干货,争取一篇文章整明白了!

首先,从命名上可以清楚的看到,起亚K5凯酷的CVVD技术,同样是围绕着气门的线性变化而展开的一项传统内燃机技术优化。

事实上,从上世纪六七十年代开始,围绕着气门的线性变化而展开的技术创新,就一直没有停止过。诞生了诸如丰田的VVT-i,本田的VTEC等技术。

而即便是在起亚汽车的技术架构里,在围绕着气门线性变化这件事儿上,前前后后也经历了四代的发展,从最初的第一代S-CVVT连续可变气门正时,逐渐演变到第二代的D-CVVT双重连续可变气门正时,然后又有了第三代的CVVL连续可变气门升程,现在则是发展到了第四代的CVVD连续可变气门持续期。

概括而言,四代技术的升级,每一次的进步都是围绕着更加精准和更加高效的控制气门变化而展开的。

那么问题来了,气门为什么要可变呢?

内燃机有这样一个特点,在不同的节气门开度、不同的负荷以及不同的工况下,发动机对于进气量、供油量的需求是完全不同的。只有根据不同的负荷和工况需求,提供对应的混合气以及混合气进入的时机,那么发动机才可以实现高效的燃烧。

这也就使得发动机的气门是需要随时能够改变的,这种改变包括气门正时以及气门升程。气门正时决定气门开启的时机,气门升程决定气门开启的大小。

目的只有一个,让气门对应的发动机进排气需求可以维持在发动机最优的状态下。

原理很简单,但实现起来很复杂。

气门的开启关闭取决于凸轮轴,而凸轮轴的动力来源又是源自于发动机的曲轴,曲轴的动力则是通过活塞的上下运动而实现的,活塞的上下运动是否高效,又是取决于气门的开闭时机选择。

也就是说,这一传递路径本身就是个精妙的机械传动的闭环。而机械传动的一个最大特点,就是很难在其中做变量,更何况,这个变量还是需要根据发动机运行的工况来适时调整的。

于是,在过去的这几十年的时间里,围绕着气门的课题,都是发动机技术发展的尖端领域。而通过对于气门的线性控制,也就实现了近年来诸如阿特金森循环、米勒循环等在内的技术,通过改变发动机膨胀比的方式,来实现发动机热效率的提升。

有了这个基础,我们就可以更直观的了解CVVD这一技术了。

简单点说,起亚的CVVD技术就是把对于气门线性变化的控制维度和控制时间拉长了,那么气门对于发动机燃烧的影响因子也就得以放大。

从结构上来看,起亚的CVVD技术的主体结构由CVVD凸轮轴控制总成、CVVD位置控制器和CVVD驱动电机组成。

从机械传动的角度来看,这一技术运用在于打破了凸轮轴和曲轴的机械连接,通过电机来控制凸轮轴的位置,实现气门的实时控制。这样一来,在不改变气门升程的前提下,电机可以更加合理的去控制和打开气门的持续时间。

通过电机的作用所带来的气门开启时间和持续时间的变化,也就让发动机落地不同的燃烧循环成为可能。事实上,现在风靡全球的阿特金森循环、米勒循环所实现的膨胀比大于压缩比的循环模式,就是基于进排气门的长开实现的。

那么,在采用了CVVD技术之后,起亚K5凯酷的发动机就具备了同时控制进排气门,继而实现阿特金森循环和米勒循环以及奥拓循环这三种内燃机循环模式的相互切换的能力。在保证了发动机热效率的同时,也巧妙的避免了不同循环工况下所带来的短板。

比如说,阿特金森循环发动机低速扭矩过低的短板,就可以从根源上避免。

在阿特金森循环、米勒循环以及传统的奥拓循环之间切换的方式,也使得其气缸的有效压缩比,也就是我们此前说的膨胀比实现了在4:1到10.5:1之间的自由调整。在燃烧效果上,具备了与可变压缩比相同的效果。

我们可以更进一步的举几个例子。

从发动机的使用工况来看,采用了CVVD技术的起亚K5凯酷,在发动机处于低负荷的工况下时,CVVD技术可以将进气门的开启时间持续到压缩冲程的中后期,继而减少活塞的压缩阻力以实现更好的经济性。而在大负荷工况下,CVVD技术则可以在压缩冲程初期就关闭进气门,实现最大限度的增加燃烧的空气密度,以提升发动机的扭矩输出。这也就是实现了我们一直在追求的发动机的燃烧特性随发动机的负荷和运行工况实时调整的目的。

而所有围绕着发动机的燃烧所进行的改进,最终都落地到了经济性和排放性能的提升上。据了解,搭载CVVD技术的发动机动力性能可提升4%,燃油效率可提升5%,而尾气排放量可降低12%。

最后,来聊一聊起亚K5凯酷。

作为起亚全新一代的中级轿车,起亚K5凯酷基于起亚全新的i-GMP平台打造,这也是现代起亚汽车集团最新的模块化平台技术。

作为全新研发的模块化平台,i-GMP平台实现了最小化的新零部件开发,极大的降低了开发成本。与此同时,对于车辆的安全性、操控稳定性以及外观设计的友好性也大幅提升。所以我们现在看到的起亚K5凯酷,还确实呈现出一种均衡的跑车比例姿态呢!

最后剧透一下,东风悦达起亚最新时间表是:起亚K5凯酷将会在今年九月正式上市,确实挺值得期待的。

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