掀起|CVVD掀起一场气门革命?“技术起亚”更应借此破局( 二 )

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首先CVVD驱动电机在接收到信号后会对CVVD位置控制器上转动机构进行驱动,以实现位置控制器上控制片的水平横移,而这部分控制片又与CVVD凸轮轴上的一部分滚动相连。
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以凸轮轴位于正中心,控制片也出于正中心为例,此时车辆处于进气门匹配等速相应循环时间的奥拓循环的状态;当控制片往水平方向运转的时候,凸轮轴也相应地往一侧偏移,其控制气门的凸轮轴轨迹也由此改变,由此形成进气门短开(奥拓循环)或是进气门长开(阿特金森循环),以此匹配不同的车辆工况。
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众所周知,发动机三大循环中的阿特金循环森和奥拓循环本质都是over-expansion cycle,通过增大膨胀行程来提高热效率。
怎么理解通过增大膨胀行程来提高热效率这句话?理论上,只有奥拓循环中,发动机的四个冲程都是等长的,但是在米勒和阿特金森循环中,发动机压缩冲程和膨胀(做功)冲程是不等长的,在这两种循环中,实现发动机压缩冲程和膨胀冲程不等长的物理实现方法便是控制进气门的开启时长。
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虽然米勒循环和阿特金森循环的目的都是为了提升膨胀行程,但是两者对气门的控制逻辑却并不相同。形象一些描述的话,米勒循环采用进气门早关策略(进气冲程还没结束进气门就关闭了),不让你吃饱,但是你一样得干活;至于阿特金森循环,与米勒相反,它采用的是进气门晚关策略(在压缩冲程前段,进气门依然开启),我先让你吃饱,但是你得吐出来一部分,活么,还是一样干。
毫无疑问的是,这两大循环的本身都是为了节能减排而生,但是因为进气门控制策略完全不同,导致在过去那么久的岁月中,没有主机厂能做到整合这两大循环,而如今打破这个格局的,是来自东方的起亚,CVVD一举囊括三大循环,足可谓惊世骇俗。
当然,结构和原理的理解只是开始,CVVD技术最大的挑战还是来自于发动机工况的逻辑控制。
“技术起亚”,让技术为所有人熟知
将单个事物拆解从不是难事,而整合多个事物的手段,才是核心的价值所在。在CVVD的物理控制机构上,或者说对于米勒循环和阿特金森循环而言,两者之间的切换是有很大难度的。
这就对“技术起亚”在工况上的标定提出了挑战。同为节能循环,采用哪种循环是要有取舍的,频繁从阿特金森切换到米勒的过程中,不仅效率会降低,CVVD结构也会导致中途经过奥拓循环导致的能量损耗,所以,对于各循环特性的理解,细细体味起亚对于CVVD三大循环的工况说明中我可以体会到,起亚的工程师们也有着一套自己的标定逻辑。
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极致诉求轻负荷,阿特金森。根据阿特金森循环长开进气门的工作状态,可以判定起亚在全新的CVVD引擎上的涡轮起压工况下,不会采用阿特金森循环,因为涡轮增压相当于往气缸内打气,而阿特金森循环晚关进气门的策略是和涡轮原理相悖的,一边打气一边吐气,这操作属实魔幻。
因此适用于阿特金森循环的工况显然就是涡轮不介入的NA工况,这般工况一般就出现在高架、国道或是高速巡航的轻负荷状态下,此时的CVVD引擎可以看做就是一台带着涡轮(涡轮不工作)的自然吸气引擎,本身自吸就已经有着省油的效果了,再加一个阿特金森循环,超低油耗自是不在话下。
涡轮起压中负荷,米勒循环。到了发动机中负荷诉求的工况,例如城间中低速道路走走停停,此时的CVVD引擎在涡轮端随时保持着正压,但也并不需要较大的动力,因此增压值并不高。
米勒循环保证了一定的动力诉求,同时进气门早关配合着涡轮增压打气,凭借着八分饱的食量完成十分的工作,并且over-expansion的特性(阿特金森循环也有该特性)使得其排气温度较低,也不需要三元催化端的燃油加浓排温保护,动力排放油耗兼具。在CVVD中,米勒循环应当是使用工况最广的循环。
全力输出高负荷,奥拓循环。到了对动力输出有着全负荷运转的诉求之时,CVVD引擎自然就切换到了最传统也是最能带来直接动力响应的奥拓循环,涡轮压力全开,动力澎湃酣畅。
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CVVD的标定逻辑大体就可以分为这三类,而细化的具体工况标定则全靠工程师们的水准,不论是压缩比设定导致的爆震问题,还是排放端测试(何时混合气加浓)的复杂逻辑问题,亦或是阿特金森循环下瞬态当量比的控制,又或者是ECU不同工况计算模型的问题……
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