内燃机的又一次高潮！搞懂耗时9年研发的第四代CVVD技术

东风悦达起亚耕耘中国市场已有18年，获得了近600万车主的认可，市场积淀可见一斑。近些年，身为韩系代表的现代、起亚声量已经不如从前，不禁让人思索他们何时能重回高光时刻？
随着全新K5凯酷离我们越来越近，就越能看到起亚在中国市场蓄势待发的态势。K5凯酷最引人注目的还是较为激进的设计，当深挖内涵的时候会发现，其将强者强于“心”表现得淋漓尽致！

世界首创的第四代CVVD技术，就在K5凯酷身上！
CVVD，中文名叫连续可变气门持续期技术。在认识这一黑科技之前，还得先简单的来一些“前菜”，比如气门、可变气门正时/升程技术……有了比较之后，才能认识到CVVD的精髓所在！

何为可变气门正时/升程技术？
发动机的进/排气门是控制着空气/废气进出气缸的大门，是发动机“呼吸”的关键所在。其打开的大小和时长就决定了流量，门开得越大、时间越长，进出的流量也就越大，反之亦然。
这扇门开启的时间就是我们常说的「气门正时」，开启的幅度大小就是「气门升程」。

现在可变气门正时技术（VVT）几乎是每台发动机的标配，各家的叫法不同。其是通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构，使得凸轮轴在一定范围内的角度可调，从而让气门开启、关闭的时刻变成可调。

可变气门升程技术（VVL）最为典型的一个代表，就是本田VTEC！
通过在凸轮轴上设计2~3种角度的凸轮，来实现不同的气门升程。比如在低转速下，采用低角度凸轮实现较低的气门升程，提升经济性，而在高转速时切换到高角度凸轮，使得气门打开的幅度变大，为爆发性能吞进更多的空气。

常说的爆TEC，就是高转速下切换到“高凸”的时候。

本田的VTEC不是线性切换更不是无极可调的，通常是2~3段，难道没有线性、无极可调的？有！宝马家的Valvetronic就是代表之一！
宝马实现无极可调的着眼点不是放在凸轮上，而是额外增加一个机构，让凸轮轴上的凸轮不是直接“顶”摇臂推动气门！这一机构使得气门开启的幅度变成一个变量，可在0.25mm-9.7mm之间连续可变。

很久以前，发动机气门开闭的时刻和角度都是固定的，自然没法顾及到各个工况。后来有了可变气门技术，开闭的时刻、角度都得以控制，以及连续可变、进排气门都配备，可以满足发动机各工况下的进排气需求，更高的进排气效率也就带来了动力、燃油经济性的提升。
在过去很长一段时间甚至现在，很大程度上气门技术牛不牛代表着一台发动机是否先进。

既然可变气门正时和可变气门升程一起搭档足够完善，现代起亚集团为何还要花9年的时间去研发CVVD技术？
CVVD的精髓在哪儿？
时至今日，可变气门正时和可变气门升程确实已经足够完善，但它俩有一件事是做不到的——改变气门开启的时长。
起亚第四代CVVD技术的精髓所在，就是其能改变气门开启的时长。

这就是为什么在认识CVVD之前，要先上点“前菜”。别人做不到的事儿，你却做到了，这就是牛！
咱再来简单梳理一下，可变气门正时（VVT）可以改变气门开闭的时刻，但开和闭之间的时间间隔是固定的，也就是早开就得早关，晚开就得晚关。可变气门升程（VVL）可以改变气门开启的幅度，而开和闭之间的时长也是固定的。

门开闭的间隔时长固定，是受限于传统的凸轮轴结构。
凸轮是固定在凸轮轴上，是同心轴结构，必然使得两者的转速是一致的。凸轮的“凸角”作用是控制气门的打开，而凸轮的轮廓、宽窄是固定的，那持续开启的时间自然也是固定的。

起亚第四代CVVD能改变气门开启时长的关键，就在于它们的凸轮和凸轮轴不是固定连接的，两者间的转速可以不一致。气门早开晚关、晚开早关，延长或缩短气门开闭的间隔时长，在CVVD面前都能迎刃而解！

在过去很长一段时间，可变气门技术可以让气门有两个变量，也就是改变气门什么时候开（早或晚）和气门开启的幅度两个变量。CVVD的到来让可变气门技术迈向了一个新的里程碑，带来了第三个变量——气门开启的时长。
改变气门开启时长如何实现？
本田VTEC的不同“段位”，是在凸轮轴上多设计了一两种角度的凸轮。宝马Valvetronic是靠凸轮和气门之间的一个机构，实现气门升程可变。那起亚的CVVD技术的独特凸轮设计，是怎样影响气门开启时长的？
CVVD系统的构成主要有偏心轴机构、驱动电机、控制单元，最核心的就是偏心轴机构！

因为CVVD的凸轮轴和凸轮不是固定连接，凸轮轴心（旋转中心）可以移动，所以两者之间的转动会有转速差。如果凸轮凸角顶开气门时的转速慢，那开启的持续时间越长，反之则越短。

通过一个偏心轴机构的极简化的.gif，可以很好地帮助咱理解这一奇妙的机构。（紫色杆指代凸轮轴，蓝色杆指代凸轮凸角，橙色杆的中心指代凸轮的中心点。）

三个模型中，紫色杆也就是凸轮轴的转速都是一样的，不一样的是蓝色杆，能形成转速差就得益于偏心轴的结构。

中间的模型紫色杆和蓝色杆总是转速相同，那是因为凸轮和凸轮轴的中心点是相同的，也就是传统的同心轴结构，改变不了气门开启时长。
当凸轮中心点左移，即gif中的左边的模型，形成了一个偏心轴结构，这时会发现蓝色杆（凸轮凸角）在左半圈转得比较慢，右半圈却很快。右边的模型是将凸轮中心右移，得到左快右慢的效果。

试想，我们把气门放在模型的左侧，而左边模型的蓝色杆（凸轮凸角）在左半圈转得慢，那意味着凸轮凸角顶着气门的时间更长，那气门就会保持一个较长的开启时间。

右边模型蓝色杆（凸轮凸角）左半圈转得快，那气门就会保持一个较短的开启时间。

到这儿，是不是就醍醐灌顶了~
CVVD能带来什么好处？
气门技术就是为了控制发动机的呼吸，使其适应不同的工况，达到我们所需的燃效、性能等目的。
起亚第四代CVVD如此了得，那可以带来哪些实际的疗效？
气门开启时长变得可控，发动机的性格也就更加多变且可控，实现奥托、阿特金森、米勒循环，压缩比在4:1-10.5:1之间灵活调整都是轻轻松松的事儿。
起亚官方表示，采用第四代CVVD技术后发动机的动力性能提升了4%，燃油经济性提升了5%，排放物减少了12%。在全新K5凯酷身上应用了该技术的1.5T发动机，最大功率为125kW，峰值扭矩253N·m，综合油耗降至5.7L/100km。
要性能还是燃油经济性？第四代CVVD：我全都要！

可能有同学会问，复杂的机构使得可靠性都要打一个问号！
有这样的疑问很正常，至于起亚第四代CVVD的耐久可靠性，我们谁也下不了定论。但是，要知道现代起亚集团的工程师为此可是付出了长达9年的时间！
另外，这套CVVD技术主要是机械结构！使凸轮旋转中心发生偏移的机构都是纯机械的，而驱动这一机构的力则来自于电机。在旋转、滑动部件的表面，高精度加工是肯定的，其还有专门的润滑油道，保证可靠耐用性。

如果电机挂了，凸轮轴、凸轮还是能正常工作的，此时发动机还能进行“呼吸”，只是失去了控制气门开启时长的技能。

相较之下，柯尼塞格的Free Valve就是一个极度电子化的产物，毕竟直接把凸轮轴给舍弃了，每一个进、排气门都有单独的电控执行器。同样是一个了不得的技研结晶，为什么没有被量产向大家敞开怀抱呢？
或许，一个高成本因素就足以阻挡Free Valve大量走向民间！
起亚这套CVVD采用纯机械结构，很大程度上就是为了可靠性，因为大多由机械引起的故障可以通过设计、测试去预测得知~

写在最后
全新一代K5凯酷，起亚率先给了它第四代CVVD连续可变气门持续期技术，让气门开启总时长不可变成为历史，也让K5凯酷在众多对手面前技高一筹。在新车身上还有一个法宝，那就是第三代i-GMP平台，低重心、轻量化设计，以及更优的车身结构可以让行驶性能和乘坐体验再上一层楼。

近些年，电动化革命在紧锣密鼓的推进，传统内燃机的地位、未来命运造成了很大的威胁！
但是，伟大的汽车工程师们并没有放弃内燃机，马自达的汽油压燃、日产的可变压缩比、丰田的超高热效率、起亚的连续可变气门持续期技术……都是内燃机的狂欢！
内燃机气数已尽？未必未必！