用一根軸改變發動機的未來?起亞K5凱酷的CVVD技術有點東西

愛卡汽車 發佈 2020-08-07T15:11:42+00:00

發展到現在,發動機技術的邊際效應已經非常明顯了,性能和效率每1%的提升都意味著巨額的研發投入。在這種背景之下,發動機技術的進步不能再依賴傳統路徑,而是需要更大幅度的創新,甚至是結構上的變化。

[愛卡汽車 科技頻道原創]

發動機誕生至今已經有一百多年,期間工程師們不斷地壓榨其性能、提升其效率。發展到現在,發動機技術的邊際效應已經非常明顯了,性能和效率每1%的提升都意味著巨額的研發投入。在這種背景之下,發動機技術的進步不能再依賴傳統路徑,而是需要更大幅度的創新,甚至是結構上的變化。在上世紀60年代,雙凸輪軸的結構逐漸取代單凸輪軸,帶來了發動機性能和效率的全面提升。現在,起亞在雙凸輪軸的基礎上又加入了一根軸,帶來了創新性的CVVD技術。起亞的這根軸會改變發動機的未來嗎?

起亞 K5凱酷(詢價模塊,請勿手動編輯,如需刪除,請在圖片上右鍵刪除詢價)

起亞即將上市的新車K5凱酷不僅擁有高顏值和大空間,它在技術方面也有很多創新的地方,其中最大的兩個亮點就是i-GMP平台和CVVD發動機技術。

國產的起亞K5凱酷有兩款發動機可供選擇,分別是1.5T-GDI發動機和2.0T-GDI發動機。前者的最大功率為125kW(170馬力),最大扭矩為253nm,匹配7速雙離合變速箱;後者的最大功率為177kW(240馬力),最大扭矩為353Nm,匹配8AT變速箱。

雖然2.0T-GDI發動機的參數更強大,但是從市場的角度來看,1.5T-GDI發動機無疑會是未來的銷售主力,從技術的角度來看,1.5T-GDI發動機也更有看點,它配備了起亞最新的CVVD技術。CVVD代表Continuously Variable Valve Duration連續可變氣門持續期,是起亞最新的氣門控制技術。

為了壓榨發動機的性能,工程師們長久以來都在研究凸輪軸和氣門,熟悉汽車的朋友應該聽說過CVVT連續可變氣門正時系統和CVVL連續可變氣門升程系統,前者可以提前或者延後氣門的開啟時間(但是氣門關閉時間也會隨之變化),後者調節氣門的開度。而CVVD技術則可以延長或者縮短氣門的開啟時間,這是以往沒有人能做達到的。

CVVD技術能夠為發動機帶來什麼?CVVD技術與CVVT系統相結合,可以讓發動機在奧托循環、米勒循環、阿特金森循環之間自由切換,以取得效率和性能的平衡。尤其是在阿特金森循環中可以實現最佳的氣門延時關閉以達到節油的目的。起亞K5凱酷上的這台1.5T-GDI發動機是全球首款量產的CVVD發動機。

起亞的資料表明,CVVD技術可以令發動機提升4%的性能表現、提高5%的燃油效率,同時還可以減少12%的排放。在已經極為成熟的發動機領域,這樣的提升幅度可以說是非常驚人的,那麼起亞的CVVD技術是如何實現對氣門持續期的控制?

採用了CVVD技術的發動機有一個很明顯的特徵,就是在氣缸蓋上多了一個CVVD驅動電機。這台電機控制著位於氣缸蓋內部的CVVD控制單元,而CVVD控制單元則可以調整進氣凸輪軸。

CVVD控制單元位於凸輪軸之上,它看起來就像是缸蓋里除了進排氣凸輪軸之外的第三根軸。

在CVVD控制單元中,最顯眼的是兩套蝸輪蝸杆機構。CVVD驅動電機通過驅動蝸輪蝸杆來實現對凸輪軸的控制。

通過這套機械裝置,CVVD驅動電機的旋轉被分解為推動CVVD控制單元內部滑塊左右運動的力。

這個角度能夠更加清晰地看到滑塊結構。滑塊下方的軸承是用來安裝進氣凸輪軸的。

目前的起亞1.5T-GDI發動機只在進氣側有CVVD裝置,所有我們可以看到進氣凸輪軸和排氣凸輪軸在結構上有很明顯的區別。除了用於推動氣門的凸輪之外,進氣凸輪軸上還有2個圓環狀的位置控制器。

在CVVD發動機的進氣凸輪軸上,凸輪與軸並不是硬連接的,它們之間可以發生相對運動。當CVVD控制單元中滑塊的位置發生改變,進氣凸輪軸上的位置控制器就從正圓變成了偏心圓。這套系統可以調節凸輪的旋轉角速度,當軸旋轉一圈,凸輪也旋轉一圈,但是凸輪並非勻速旋轉。通過調節凸輪的旋轉角速度,可以控制氣門的開啟時長。

除了創新性的CVVD連續可變氣門持續期技術之外,這台1.5T-GDI發動機還配備了HTCS高渦流燃燒系統、ITMS綜合熱管理系統、FOMS低阻力運行系統、LP-EGR低壓廢氣再循環系統、350Bar高壓燃油噴射系統等新技術。

在國產K5凱酷上,與1.5T-GDI發動機匹配的是起亞研發的7速雙離合變速箱。這款變速箱的效率達到了94.9%,能夠讓發動機的動力最大程度傳遞到車輪上。同時,它也針對雙離合變速箱低速頓挫的問題進行了優化。K5凱酷這套1.5T+7DCT動力系統的表現非常值得我們期待。

編輯點評:雖然現在新能源的勢頭很猛,但其實傳統內燃機還有很大的潛力可挖,起亞的CVVD技術通過增加一根軸實現了對氣門更加完善的控制,從而帶來了性能和效率的全面提升。近幾年有不少發動機技術上的突破,比如日產的VC-TURBO超變擎技術、馬自達的SKYACTIV-X壓燃技術,但由於各種原因,這些技術在市場上並不算很成功。希望起亞的CVVD技術能夠改變這一局面,為內燃機帶來新的生機。

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