君越的D-VVT发动机到底有多先进?解析Ecotec发动机 Unknown 2009/04/08

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● 可变配气技术原理不同效果自然也不同

我们先来看看三个发动机在可变技术方面的缩写,凯美瑞是VVT-i,雅阁是i-VTEC,而君越则是D-VVT。这些新鲜的名词诚然能带来销售和竞争各种优势,同时一个个的缩略语也让广大的车友车主车迷们有点眩晕。那这三种技术各有什么区别呢?哪个更好呢?

实际上,丰田的车型上普遍用的是VVT-i的气门控制,如威驰的单VVT-i,锐志的双VVT-i(V型六缸发动机),卡罗拉也是双VVT-i。双 VVT-i指的是分别控制发动机的进气系统和排气系统。在急加速时,控制进气的VVT-i会提前进气时间,并提高气门的升程,而控制排气的VVT-i会推 迟排气时间,此效果如同一个较小的涡轮增压器,能有效地提升发动机动力。同时,由于进气量的的加大,也使得汽油的燃烧更加完全,实现低排放的目的。

VVT是指Variable Valve Timing,可变气门正时技术。凯美瑞和君越的原理相似,都是可变气门正时连续可变。但丰田的VVT-i中的i就是指进气(intake),即只对intake采用VVT技术。通用的D-VVT中的D就是指Dual,即不仅对intake而且对exhaust都采用VVT技术。而雅阁的则要多一项,除了可变气门正时可变以外,还有可变气门行程分段可调。看上去仿佛没有太大差别,而且好像还是雅阁的更胜一筹,实则不然。

发动机的气门正时(valve timing)是指气门打开的时间,也就是气门应该在活塞运行到哪个位置的时候打开。一般我们会感觉,进气门应该在活塞从上止点开始向下运动,进行进气行程的时候打开,在活塞到达下止点完成进气行程的时候关闭;相应的排气门应该是活塞从下止点开始向上运动开始排气行程的时候打开,活塞运行到上止点完成排气行程的时候关闭。

然而,事实上任何有质量的物体都是有惯性的,气门也是。它需要一定的反应时间,为了更多的进气和排气,进气门会在活塞向下运动之前打开,并且到达下止点之后才关闭;排气门也是一样,会在活塞向上运动之前打开,到达上止点之后才关闭。那么我们会发现在活塞到达上止点完成排气行程的时候,也就是进气行程开始之前,会出现进气门和排气门同时打开的现象。这就是所谓的气门叠加,这个叠加时曲轴转过的角度就气门叠加角。

气门的开闭决定了气门正时(进排气门开闭的时间)与气门升程(气门打开的程度),这两个参数是影响发动机性能和充气效率的重要因素。发动机在其不同的转速范围段,对气门叠加角的需求是不同的。低速时应采用小的气门重叠角和升程,防止缸内新鲜空气倒流,以便增加低速扭矩,提高燃油经济性,而高速时却希望有大的气门升程气门重叠角,以便进入更多的混合气以满足高速时的动力性要求。不带气门正时可变的发动机,是无法同时满足这两个需求的,一般只能采用一个折衷值,那么发动机在高速或者低速的时候运转都不会很舒服。如果加入气门正时可变技术,那这个问题就迎刃而解了。

凯美瑞和君越的发动机都采用了这个技术,但是区别在于,凯美瑞的VVT-i只能实现进气正时可变,也就是它只能改变进气门打开和关闭的时间,来改变气门叠加角。而君越的D-VVT则采用的是双VVT设计,不仅可以实现进气门可变,同时也可以实现排气门可变,因此其调整的幅度会更大,是发动机更适合不同转速范围段的需求。因此君越的这款发动机在配气技术方面是要优于凯美瑞的。

我们再来看雅阁,由于雅阁的i-VTEC可以实现气门行程可变。所谓气门行程,是指气门打开的大小。如果气门行程很大,其进气截面积就比较大,其进气阻力就会更小,进气更顺畅,这种设计比较适合发动机高速时候的工况,但在低速的时候会造成进气负压不够,发动机低速运转无力甚至不平稳。一句话:大行程气门在低速时表现不佳,在高速时则表现较好。而如果气门行程很小,发动机在低速运转的时候能获得很好的进气负压,空气和燃油能够充分混合,从而低速运转平稳,扭矩充沛,但是高速的时候由于空气流速加快,会导致气阻过大,进排气不顺畅。一句话:小行程气门在低速时表现较好,但在高速时表现较差。

显然,可变气门行程技术就是为了兼顾这两方需求的。但从技术的种类上看,雅阁的发动机比君越的发动机多了一项可变,理应更先进才对。但所谓成也萧何败也萧何,正因为本田采用了这项技术,导致它的配气机构非常复杂。在它的凸轮轴和气门之间,布置了很多的摇臂,而且它的凸轮轴上的每个控制气门的凸轮都是有2-3组凸轮构成,因为它是通过不同高度凸轮来进行行程切换的,因此会带来其配气机构的运动部件过多,这必然会影响其响应性。

                                                                                                                                                                                                                                            
 进气门(关)排气门(关)气门重叠角气门行程
低转速
高转速

同时由于本田是基于摇臂来实现驱动气门的,这种结构带来的震动和噪音都很大,这也就是为何我们觉得本田发动机的震动偏大的主要原因。而在可变气门正时方面,雅阁的这个发动机也只能实现进气门的正时可调,排气门则属于不可变的,这一点要逊于君越。更为重要的是,雅阁的170马力的功率是基于气门行程可变获得的,而这样的功率必然是在切换到高速凸轮的时候才能获得。而高速凸轮是在转速非常高的情况下才会切换的,因此实际上雅阁的发动机在日常驾驶的时候,也就是其采用低速凸轮的时候,功率并没有这么大。因此其综合表现是不如君越这款发动机的。

除了进/排气机构,在发动机材料方面,君越的发动机采用了主流的全铝设计,这一点与凯美瑞一样,但是比雅阁的铸铁缸体要好很多。我们知道,铝的重量比铸铁要轻得多,全铝发动机能获得更轻的重量,提高动力性和经济性。不仅如此,全铝发动机的散热性能也要优于铸铁,它能让发动机获得更高的转速。而且,君越2.4L发动机还采用双对旋平衡轴,即两根平衡轴以两倍于曲轴的转速运行,消除惯性振动。抵消直系四缸发动机运转时产生的往复惯性垂直振动,提高优秀的降噪减震特性。从设计上保证了发动机平稳运转,进而达到V6发动机的平顺性。这一点是凯美瑞和雅阁所不具备的。

在实际驾驶的时候,君越2.4给人以非常深刻的印象,虽然其1.6吨的体重会让提速效果打了折扣。但还是与过去开别克轿车(君威)的感觉完全不同,而且与开任何一款美国车都很不一样。发动机的响应变得很灵敏,可以说是只要踩下油门,动力就能迅速体现,低速的时候表现尤其明显,非常像许多日系发动机的表现,低扭强劲反应迅速。这就是VVT带来的好处。

而运转的高转速区域,其德国血统开始显现,发动机运转非常顺畅,完全没有日系发动机声嘶力竭的味道。而凯美瑞的发动机则颇让人跌眼镜,发动机声音嘈杂,虽然低速显得有力,而到了4000转以后则让你有不忍心继续踩油门的感觉。雅阁的表现反而比凯美瑞要好一些,低速时推力十足,但震动感觉偏大,高速在高速凸轮介入之前,没有特别的优势,高速凸轮介入后会有后劲继续的感觉。但综合来看,笔者更欣赏君越的发动机表现,整体性很好,震动噪音也控制的不错,优于两个日系对手。

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