當節(jié)能環(huán)保、綠色出行成為當今世界移動出行的大主題,越來越嚴苛的環(huán)保排污標準,也讓新能源動力逐步走向臺前,似乎取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機,已經(jīng)成為了必然趨勢。不過,深究機械產(chǎn)品出行特點,就目前新能源動力類型而言,或因后期環(huán)保問題、續(xù)航能力問題、配套設(shè)施問題,新能源動力仍需繼續(xù)走向成熟,在現(xiàn)階段,傳統(tǒng)內(nèi)燃機的地位仍不可取代。那么問題來了,在節(jié)能環(huán)保大主題下,傳統(tǒng)內(nèi)燃機究竟應(yīng)該如何才能跟上時代的步伐,在提供充沛動力的同時,兼顧能耗與環(huán)保問題呢?
對此,現(xiàn)代汽車給出了解決方案。
現(xiàn)代汽車SmartStream G1.6T-GDi發(fā)動機搭載CVVD技術(shù)
不久前,現(xiàn)代汽車率先于全球車企,正式發(fā)布了SmartStream引擎技術(shù)中最新的CVVD(Continuously Variable Valve Duration)連續(xù)可變氣門持續(xù)期技術(shù),該技術(shù)將使用在現(xiàn)代汽車1.6T-GDi SmartStream直噴汽油渦輪增壓發(fā)動機中。
CVVD技術(shù)可提升4%性能、5%節(jié)油性、減少12%污染排放
CVVD連續(xù)可變氣門持續(xù)期技術(shù),是現(xiàn)代汽車基于兼顧油耗、性能、環(huán)保需求而研發(fā)的發(fā)動機技術(shù),通過可變氣門開閉持續(xù)期控制技術(shù),實現(xiàn)5%節(jié)油性提升、4%的性能提升、以及減少12%的污染排放,在傳統(tǒng)內(nèi)燃機已經(jīng)達到成熟穩(wěn)定期的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)性能科技的再突破。
發(fā)動機工作情況及氣門開閉時機
那么,CVVD這項改善發(fā)動機工作效率的技術(shù),是因何被提出的呢?我們先從CVVT連續(xù)可變氣門正時技術(shù)聊起。
眾所周知,內(nèi)燃機是通過“吸氣、壓縮、做功、排氣”四沖程完成一個工作循環(huán),從而將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,通過傳動箱為車輛提供前進動力。其中,“吸氣、排氣”兩個工序需要凸輪軸控制氣門開閉,通過米勒循環(huán)特性將氣門開閉時機與活塞運動周期疊合,完成發(fā)動機工作循環(huán)。為了改善發(fā)動機工作效率,CVVT連續(xù)可變氣門正時技術(shù),可根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)調(diào)整氣門開閉時機,這樣就可以在發(fā)動機全力工作時增大進氣量,提高做功轉(zhuǎn)化的動力輸出,而在發(fā)動機怠速運行時可減少進氣量,減少燃油混合氣進入汽缸的比例,以此達到節(jié)油的目的。
不過,CVVT技術(shù)僅可以實現(xiàn)氣門開閉時機的改變,卻不能實現(xiàn)氣門開閉時間的持續(xù),因此對于發(fā)動機工作效率的改善,還有更大提高的空間。而這,也就是為什么要推出CVVD技術(shù)的根本原因。
CVVD系統(tǒng)采用電控偏心軸機構(gòu)
那么,CVVD技術(shù)是如何實現(xiàn)氣門開閉時間持續(xù)性改變的呢?這就要從CVVD系統(tǒng)的核心機構(gòu)——偏心軸機構(gòu)說起了。從機械原理來看,常規(guī)發(fā)動機控制氣門開閉是通過同心曲軸凸輪軸來實現(xiàn),不過,由于同心軸運轉(zhuǎn)周期恒定,并且凸輪軸觸發(fā)氣門開啟的形式為頂點式開啟,因此常規(guī)發(fā)動機只能完成氣門的開閉動作,無法控制氣門開啟的持續(xù)時間,而這也就導(dǎo)致車輛無法在發(fā)動機不同工況下采用最適合的空燃比進行燃燒,發(fā)動機工作效率相對較低。
為在此瓶頸上實現(xiàn)突破,現(xiàn)代汽車采用了由凸輪軸總成、控制模塊、驅(qū)動電機三大部件構(gòu)成的CVVD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局,其最核心的亮點就在于電控偏心軸機構(gòu)。首先,電控偏心軸機構(gòu)的凸輪軸心可電控偏執(zhí)移動,通過傳感器感知發(fā)動機即時工況后,電控系統(tǒng)會將凸輪軸心移動至適當位置,從而改變凸輪觸發(fā)氣門開啟的時機與持續(xù)時間,為發(fā)動機提供即時最適合的空燃比。其次,不同于傳統(tǒng)發(fā)動機凸輪軸,電控偏心軸機構(gòu)采用對稱橢圓形凸輪設(shè)計,其觸發(fā)氣門開啟形式也從傳統(tǒng)的頂點觸碰式開啟,變?yōu)榱隧斆婊瑒邮介_啟,由于觸發(fā)面相對較長,因此可以控制氣門開啟的持續(xù)時間也更長,這也就是實現(xiàn)可變氣門持續(xù)期的技術(shù)原理。
CVVD技術(shù)讓發(fā)動機工作效率更高
舉例而言,假設(shè)車輛以勻速行駛,此時進氣氣門會在發(fā)動機吸氣沖程至壓縮沖程的中段保持開啟,如此一來可以有效降低行程運轉(zhuǎn)阻力,并減少燃油混合氣比例實現(xiàn)節(jié)油性;至于需要較多動力的高負載狀態(tài)下,進氣氣門則會在引擎壓縮沖程初期關(guān)閉,讓上行活塞具備更大容積的燃油混合氣量進行空氣壓縮,由此獲得更高的爆炸熱能,從而轉(zhuǎn)化出的機械能可為車輛提供更強大的動力輸出。
也正因如此,搭載了CVVD技術(shù)的發(fā)動機相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機,能夠?qū)崿F(xiàn)性能提升4%、燃油性提升5%、污染排放減少12%,也就不足為奇了。
汽車是一個精密機械設(shè)備,任何一項先進技術(shù)都無法脫離整體系統(tǒng)獨立發(fā)揮優(yōu)勢。CVVD技術(shù)同樣如此,在整套動力總成技術(shù)方面,CVVD與現(xiàn)代汽車SmartStream發(fā)動機熱能管理系統(tǒng)協(xié)同發(fā)揮優(yōu)勢,配合低摩擦阻力零件,可以讓發(fā)動機在運轉(zhuǎn)過程中減少34%的摩擦損耗,并且將渦輪增壓發(fā)動機的引擎壓力從250bar提升至350bar,令燃油混合氣霧化效果更優(yōu)異,燃燒效果更加顯著。
CVVD技術(shù)強化了現(xiàn)代汽車產(chǎn)品的核心競爭力
CVVD技術(shù)的加入,進一步確立了現(xiàn)代汽車在全球發(fā)動機動力技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢,也成為了現(xiàn)代汽車深化發(fā)動機領(lǐng)域競爭力的有力支持。作為與現(xiàn)代汽車一脈相傳的北京現(xiàn)代,依托于現(xiàn)代汽車深厚的技術(shù)儲備,未來也會將更多新技術(shù)引入國內(nèi),為北京現(xiàn)代強化產(chǎn)品競爭力的同時,為中國消費者帶來全新駕駛體驗。
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