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韓國在發動機核心技術上首次超日本?獨家解析現代CVVD發動機技術

2019-07-10


2019年7月3日, 現代汽車在韓國首都首爾西北的高陽現代汽車品牌體驗館發布了號稱是“世界上第一款”連續可變氣門時間(Continuously Variable Valve Duration)——簡稱CVVD技術的發動機。CVVD技術可以根據駕駛條件自行判斷氣門開啟或關閉的時間,稱該能將發動機性能提升4%,燃油效率提升5%,并減少12%的碳排放量。

 

 


澳门永利网上娱乐平台网址對于很多消費者來說,可變氣門不稀奇,那么“可變氣門時間”又是個什么新鮮玩意?說得簡單點,如果將氣門比喻成普通的房門,普通氣門控制技術只能決定門什么時候開,以及門打開多大,但開過之后就馬上要關上——例如之前一家獨大的本田機械式VTEC氣門技術,換句話說,之前的氣門控制技術沒有辦法控制氣門開啟狀態下的持續時間。如果說氣缸里住著一個小人,他是沒有辦法長時間開著“門”和鄰居寒暄的。

后來,隨著科技的進步,本田在氣門控制技術上的優勢不復存在。寶馬Valvetronic和日產VEEL技術,是之前為止量產的最先進電子氣門升程控制技術——除了可以控制門什么時候開之外,還能對門的開度實現不分段的無極控制,更是可以決定讓門開多久……所以,寶馬引入Valvetronic技術之后,連發動機的節氣門都不要了,直接用進氣門來實現節氣門的控制功能。

 


此外還有凱迪拉克Tripower電子氣門控制技術,除了可以像本田VTEC技術控制氣門揚程三段開啟之外,也同樣可以控制氣門開啟的持續時間。

澳门永利网上娱乐平台网址但是——這里需要強調一下,無論是寶馬Valvetronic、日產VEEL還是凱迪拉克Tripower,都只能控制氣門開啟的持續時間,而現代CVVD還能夠控制氣門關閉的持續時間——現代之所以敢將CVVD稱為“世界第一”,重點就在這里了!

氣門開啟時間持續控制的優點,這里就不費篇幅了。那么,氣門關閉時間的持續控制,又能給發動機帶來哪些不一樣的特點?

 

 


澳门永利网上娱乐平台网址CVVT通過控制氣門開啟或關閉的持續時間,就能根據不同的工況為氣缸實現自由配氣;再加上噴油程序的輔助,進而自由調整氣缸內空燃比,從而讓發動機在阿特金森循環和米勒循環之間無縫切換。

澳门永利网上娱乐平台网址對于現代CVVD發動機來說,已經沒有什么阿特金森循環、米勒循環或奧托循環的單一定義了,氣缸內的配氣壓縮比也可以在4:1至10.5:1之間自由切換——之前日產VC-T也能實現這樣的效果,但壓縮比的變化范圍沒有這么變態。

澳门永利网上娱乐平台网址那么,CVVT技術的原理是什么——接下來就是敲黑板的學習重點了,咱們先看一段視頻……

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從技術原理的角度上說,日產VC-T通過特殊機械結構對活塞位置進行控制,從而讓氣缸排量產生實際變化,進而實現對壓縮比的調整。而現代CVVD則是通過對凸輪軸的位置進行機械干預,從而實現類似的結果。


凸輪軸從誕生之日起,就掛在氣缸上方巍然不動。而韓國人不信邪,他們給雙凸輪軸設計了一個電控機械調節結構,可以讓兩根凸輪軸在一定范圍內左右移動,而且這種移動是無級可調的。

澳门永利网上娱乐平台网址當凸輪軸向外側移動時,凸輪和氣門挺桿的接觸面就會發生偏移,這個時候凸輪無法將氣門完全頂開,氣門揚程就變小了;如果凸輪軸繼續向外移動,凸輪軸會和氣門挺桿脫離接觸,這個時候氣門就能實現長時間關閉了。而如果凸輪軸回到起始點,凸輪軸就能實現氣門的最大揚程開度。 


澳门永利网上娱乐平台网址如果車輛勻速行駛需要降低輸出功率,CVVD技術可以在壓縮行程走到一半的時候再關閉進氣門,這有助于減少壓縮阻力;進氣門關閉之后,ECU再相應降低噴油量,如此便能提高燃油效率。反過來,在需要提升輸出的時候,CVVD技術可以在壓縮行程更早的時候關閉進氣門——當然了,在壓縮行程最開始的時候關閉進氣門,發動機就能輸出最大功率。

而且,CVVD技術還能衍生出許多“玩法”,比如說6沖程點火技術——即進氣-壓縮噴油-氣門關閉氣缸下行-再壓縮-點火-排氣……通過第二次壓縮沖程讓油氣完全混合之后再點火,就能改善缸內直噴發動機在低速狀態下工況不佳易積碳的問題。此外,CVVD發動機還可以輕松適配在PHEV插電混動以及HEV混動車型上……

 

 

這是內燃機發展100多年以來,又一個里程碑式的技術進步。從某種意義上說,這是韓國人在發動機核心技術上第一次超越日本人。

澳门永利网上娱乐平台网址不過CVVD技術也有隱患,最大的問題就是氣門挺桿和凸輪軸的接觸部位從之前的“點接觸”變成了“帶狀接觸”,挺桿頂端的邊緣部位時間長了容易出現偏磨。一旦出現偏磨,是否會對CVVD的控制精度產生負面影響還不可知。但可以想象的是,CVVT的氣門挺桿成本會更高。

據悉,首臺配備CVVD技術的發動機是Smartstream G1.6 T-GDi渦輪增壓缸內直噴發動機,最大輸出180hp/265Nm。這款發動機直噴系統的噴油壓力達到了350 bar,而現有T-GDi發動機的噴油壓力只有250 bar。此外,由于低摩擦組件的應用,發動機的內部摩擦減少34%……不過有意思的是,現代官方宣稱這款發動機是V4發動機,然而從視頻中看,這臺發動機卻是直列4缸發動機。


 

澳门永利网上娱乐平台网址現代之前就有過V4發動機,不過從技術原理分析,雙頂置凸輪軸V型發動機需要兩對凸輪軸。對CVVD技術來說,同時控制兩對凸輪軸,在可靠性以及成本上都沒有好處。所以個人認為應該是官方筆誤。

鑒于CVVD技術特點,這臺全新發動機還配備了低壓廢氣再循環( Low-Pressure Exhaust Gas Recirculation)技術,簡稱“LP EGR”。


 

LP EGR和CVVD在技術上堪稱絕配。常規的廢氣再循環技術是直接將部分高溫廢氣直接導入氣缸,降低進氣中氧氣含量,進而減少噴油量,又能利用二氧化碳高比熱的特性吸收氣缸熱量,進而達到冷卻燃燒室,降低氮氧化物排放的效果。

澳门永利网上娱乐平台网址但是這個技術最大的問題在于,進入氣缸的廢氣本身自己的溫度就不低,所以冷卻氣缸的效果無法進一步提升。

而LP EGR則是在渦輪增壓器的前端引入低壓高溫廢氣和新鮮空氣混合。如此一來廢氣就能在中冷器獲得更好的冷卻效果。在經由CVVT的配氣處理,就能達到前所未有的氣缸降溫和氮氧化物減排效果。

 

澳门永利网上娱乐平台网址據官方介紹,這款CVVD發動機已經進入大規模量產,年底將配備于新一代索納塔上,起亞品牌也會同期共享該技術。據猜測,這款發動機在年底引入北京現代和東風悅達起亞的可能性不大,畢竟在中國進行路況驗證工作是需要時間的。

搭載Valvetronic技術的最便宜寶馬車也要賣40萬,從這個意義看,現代CVVD發動機在市場上不缺競爭力。然而必須指出的是,韓系車在中國市場面臨的問題,一向和發動機技術無關。

 

現代肯定會在中國端上CVVD這盤好菜,但怎么賣才是關鍵。

你會為現代的CVVD發動機買單嗎?