凯旋之后,雪铁龙再无驾驶乐趣,你真的要换掉凯旋?!(三)

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2012-05-02 21:15:30
IP属地:江苏
12012-05-02 21:15IP属地:江苏
最近一直在论坛里装死,只看帖不回帖,目的就是为了造成本人最近没上论坛的假象,这样就没人会再记得我承诺过要写三部曲中的最后一部了。怎奈最近被人在论坛里通缉了,暴露了行踪,只好再次出山,把这三部曲的最后一部写完了。

为什么要装死?原因有2个,首先发帖是辛苦的,特别是长篇,这个大家都懂的,其次最近论坛里开卖凯旋的TX貌似真的变少了。



好了,言归正传,三部曲的前两部,如果TX有遗忘的话,可以点下面的2个链接温习一下:

//www.xcar.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=17102998

//www.xcar.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=17119907



三部曲的最后一部,我把她称为——各类V乱入,主要讲凯旋发动机上的CVVT技术和各大主流车厂上面的各类可变气门正时和可变气门升程技术。讲完这一章,大家就会明白前面两章遗留下的3个问题:1、高角度凸轮对提高功率的帮助,2、发动机活塞上那些大小、深浅不一的凹槽的奥秘,3、为什么EW10J4S是神一样的发动机,F20C尽管很厉害但不是神。



首先给大家看一段发动机内部工作图:

*****



下面这个玩意就是我们的宝贝气门,气门又分为进气门和排气门。




而控制气门开闭的是这个玩意——凸轮轴上的凸轮,凸轮随着凸轮轴转动,凸轮比较尖的一头(俗称桃尖)在接触到气门挺杆的时候,将气门朝气缸内压下去,气门打开。






下面再上一段视频来帮助大家理解,大家注意看凸轮桃尖和气门开闭的关系。

*****



现在的轿车汽油发动机一般都有2根凸轮轴,进气凸轮轴控制进气门的开闭,排气凸轮控制排气门。下面我们来看看,对于四冲程发动机在3000转的时候,气门打开一次持续的时间是多少。

关于发动机转速,前面两篇文章已经提过,指的是发动机曲轴的转速,曲轴每转过一转,活塞就做一次往复运动,3000转的时候,活塞做一次往复运动的时间是0.02秒,大家再仔细看我刚才发的第一段视频,蓝色是进气,红色是排气,进气门只在活塞往下运动的时候开启,排气门只在活塞往上运动的时候开启,所以气门开启持续的时间,更是只有活塞做往复运动的一半,只有0.01秒。大家注意,0.01秒只是个约数,大家记住这个数量级就可以了,因为进气门不会正好从活塞上止点开始开启,到活塞下止点结束的。



到这里,我们可以开始讲什么是可变气门正时技术了,注意仅仅是先介绍下这种技术,至于为什么要搞这个技术,之前还有很多东西要讲。



可变气门正时,各大厂商的叫法都不同,CVVT、DVVT、VVT-i、MIVEC,都是指可变气门正时,虽然有点小区别,但主体都是一致的。



先让我们看看百度百科对可变气门正时是怎么定义的:

发动机可变气门正时技术(VVT, Variable Valve Timing)是近些年来被逐渐应用于现代轿车上的新技术中的一种,发动机采用可变气门正时技术可以提高进气充量,使充量系数增加,发动机的扭矩和功率可以得到进一步的提高。

怎么样,是不是觉得这个定义非常的坑爹,前半句说了等于没说,后半句干脆把可变气门正时的好处拉来当定义,真的让人对百度百科非常的无语。



还是来看下维基百科是怎么说的吧:

可变气门正时是一种用于**********式*****中的技术,可以调节发动机**********系统的升程、重叠时间与正时(其中一部分或者全部)。

怎么样,是不是觉得这个定义相对百度百科显得专业了那么一点,至少它稍微接近了一点事物的本质,不过很可惜,这个定义也是错误的。可变气门正时技术不能改变进排气系统的升程,能改变进排气系统升程的技术叫做“可变气门升程”。



好了,既然百度百科靠不住,维基百科也靠不住,我们只能相信自己了,靠我们自己来研究下到底什么是可变气门正时。



为了帮助大家理解,我先给可变气门正时下一个不是很严谨的定义:

可变气门正时是一种控制气门提前打开或推迟关闭的技术,它不能改变气门开启持续时间,也不能改变气门开启的升程。



凯旋的CVVT只对进气门开闭时机进行调整,而宝马的Double VANOS/Valvetronic、丰田的双VVT-i都同时对进气门和排气门的开闭时机进行调整。那这是否就说咱们凯旋的可变气门正时系统不如宝马和丰田的呢?






这个问题要看你怎么看,宝马和丰田的确实更精密和复杂一些,凯旋的是简单粗暴。简单粗暴的坏处是发动机的平顺性差一点,好处是在高转高功率的工况下更可靠,更耐用,对动力系统的损耗更小。因为要对进气门和排气门同时进行调节,就需要2套气门正时系统,这在中低转速的时候问题不大,但一旦上到5000转甚至6000转,复杂的气门正时系统出故障的概率大增,而且参与气门运动的机件太多,对动力的损耗也非常显著。民用车也许还体现不出来,但如果是F1的引擎,在19000转的时候呢?情况就没这么简单了。



而且进气门关闭时机的调整对进气效率的影响是最大的,所以PSA只对EW10A的进气门进行了调节,再想想PSA旗下那台1.6 TU5JP4发动机这么多年了也没给加个气门正时系统,我们EW10A用户也该知足了



凯旋CVVT是简单粗暴的,这在下文还会多次提到,越往技术深处讲这一感觉就越深刻,所以凯旋的EW10A,就是为了高转准备的,它在高转下的表现更为激情,也非常的耐操,大家可以尽情的发挥引擎的高转性能。



下面来讲为什么要引入可变气门正时,它对引擎的性能表现会带来什么样的变化。这一章节的内容非常复杂,我尽量化繁为简,还是需要大家多多思考,想象,结合之前发的2段视频,尽量的去理解它。当然如果你理解不了。。。。那请记住这段内容结尾处的结论。




插播一下,大家还记得凯旋EW10A活塞上面的那两个凹槽了吗?大家觉得那两个凹槽对的是进气门还是排气门???看看之前发的视频,活塞运动到上止点的时候,更容易碰到进气门还是排气门?再结合考虑凯旋的CVVT调节的是进气门的开闭时机,大家觉得对的是哪个气门?大家不要小看这个问题,你去问4S的砖家,即使他拆过EW10A,10个里面也保证9个回答不了你。答案还是留到下文揭晓吧。







22012-05-02 21:16IP属地:江苏
诸位,5月4日晚上公司开会,到家已经9点半了,所以今天没法再更新了,大家见谅。。。为了弥补一点,我提前公布上面一个问题的答案吧,那两个凹槽对的是进气门,这是我问了好几个4S技师之后,其中一个以并不很肯定的语气给出的答案。为什么他们拆过EW10A但是无法判断这两个凹槽对的是哪个气门,原因在于安装活塞的时候,活塞连杆上有记号,安装时只需对准记号,所以他们没人考虑过那2个凹槽的问题。



以下内容是我根据网上一篇对可变气门正时讲得比较好的文章进行简化和修改而来红色标注的是比较重要的部分,在开始前大家再看下我之前发的视频,看的时候大家注意观察活塞运行到上下止点的时候气门的开闭时机:

*****



对于一台4冲程发动机,按照很多人的理解,做功冲程末,活塞处于下止点时排气门开始打开,发动机进入排气冲程,直到活塞到达上止点,排气门关闭,进气门打开,发动机进入吸气冲程。当活塞正好运行一周重新回到下止点时,进气门关闭,发动机进入压缩冲程。这样来理解气门的动作是否正确呢?差不多是吧。然而,可能和与人们的直觉不同的是,这样的气门正时效率并不是最优的。让我们先来考虑一下排气门开启的时机。如果让活塞到达下止点之前就提前一点开启排气门会怎么样呢?从直觉上,这时废气仍可推动活塞做功,如果打开排气门开始排气,此时气缸内的压强就会降低,能量的利用率也就降低了,发动机性能也会随之下降。是这样吗?其实也不一定。考虑到活塞在下止点附近时垂直运动距离其实非常短,此时废气推动活塞做工的效果已经非常不明显了,提前一点打开排气门反而可以获得更充裕的排气时间,有助于废气排得更干净。



再来看进气门关闭的时机。如果在活塞越过下止点一定角度,开始压缩冲程之后再关闭进气门(即延迟关闭进气门)会如何呢?直观的感觉可能是,这时活塞已经开始上升,刚刚吸入的可燃混合汽岂不是又要被排出去一部分?性能会不会下降?答案是:只要时机适当,这样做反而可以增加吸气量,改善性能。因为在吸气冲程可燃混合气被活塞抽入汽缸,进气门附近的气流速度可以高达每秒两百多米(什么概念,差不多相当于空气中声音传播速度的60%),而我们前面说过,在下止点附近活塞的垂直运动距离其实非常小,汽缸内体积变化并不大。此时进气岐管内的可燃混合气靠惯性继续冲入气缸的趋势还是占了上风,所以此时可以增大吸气量。



下面论排气门的关闭时机和进气门的开启时机。这时大家可能都想到了,排气时同样会形成高速气流,如果排气门也在活塞越过上止点一定角度之后再关闭,虽然活塞已经开始下降,排气门附近的废气仍就会继续排出(因为废气的惯性)。



同时在活塞到达上止点之前就提前一点打开进气门,有人会问这样废气难道不会涌入进气岐管?事实上,这又是个时机问题,燃烧室内的废气涡流的方向决定了废气短时间内是不会流向排气门对侧的进气门的,于是,一边进气一边排气的局面是完全可以实现的。事情还可以更理想。由于大部分废气在排气冲程中前期就已排出,并且在排气岐管中形成了高密度的高速气流,冲向排气管方向。这部分废气越是远离气缸,对于缸内尚未排出的废气来说,其需要填充的体积就越大,相应的平均压强也就越低。低到什么程度?低到活塞尚未到达上止点之前,缸内压强可能就已经低于进气岐管内可燃混合汽的压强了(也就是负压)。如此看来,进气门也应当提前一点开启才好。



大家请注意,以上关于进气岐管,排气岐管内的气流的评论都属于粗略的理解。更严格的,应当考虑到气体密度波动。前述现象可以用这种波动更科学地解释,气流对汽缸吸气和排气的影响则都与波长和进气岐管、排气岐管的长度的关系有关。所以才会有可变进气岐管、可变排气岐管等技术!这里扯远一点,原厂的调教是非常均衡和保守的调教,是通过无数的实验得出的一个动力、油耗、平顺性最平衡的组合,所以有些TX觉得原厂的进排气不够给力,为了获得更好的动力纷纷去进行进气和排气管的改装。孰不知这样做往往捡了芝麻,丢了西瓜,你可能获得了动力,但可能会失去油耗、平顺性。
相信我,要将民用NA发动机功率在一定范围内做大真的是太简单了,只看发动机账面参数来判断一台发动机先进与否真的是很外行的行为。我希望看完我的这3篇文章的TX,再也不要被一些账面数据很唬人的发动机吓到了。



-----------------------------------5月14日更新------------------------------------




接下来说为什么凯旋只有进气门可变正时。讲完这个你就知道为什么EW10A被称为是高转速发动机,为什么它在高转速表现下如此的激情,而在低转时表现平平。同时你也可以发现所谓的发动机调校不再那么神秘了,工程师们是怎么让同一台发动机具有完全不同的特性的。



上面讲到了进气门和排气门存在着同时打开的情况,这被称为气门重叠,重叠持续的相对时程可以用此间活塞运行的角度来衡量,可以理解为:重叠角度越大,进气门和排气门重叠的时间越长(针对同一转速而言,比如3000转)。









在不同转速的情况下,最优的重叠角度也不同,在高转速下,发动机内进气和排气的绝对时间更短,气流的速度也更高,这个时候就需要更大的气门重叠角度,以便让废弃排得更充分,吸气更充沛。但在低转速下,发动机进气和排气的绝对时间更长,气流的速度相对较慢,气流的惯性也小,如果气门重叠角度过大(为便于理解可以想象一个极端情况,即进气门和

排气门同时打开),废气排气的惯性不足以抵消废气本身的压力,就会导致废气从进气门泻入进气歧管,吸气量反而下降,即使不出现这种情况,也会导致气缸内气流的紊乱,影响吸气量,ECU也会难以对空燃比进行精确控制,结果就是怠速不稳,低扭缺乏。




请注意,在没有可变气门技术的支持下,气门重叠角度的设定一旦确定,就是固定的,不会变化,也就是说不随着转速的变化而变化。所以以前的车子要么设计成低转高扭但是最大功率少得可怜,比如打死奥拓上那台银河系最先进的2.0L铸铁发动机,低扭输出很充沛,但最大扭矩仅仅85KW;要么设计成S2000那种低扭匮乏,但是高转功率惊人的特性。改变气门重叠角度,就是发动机调教中的一种手段。



这时候大家仔细想一想,PSA旗下的车子,塞纳也好,爱丽舍也好,那些没用上可变气门正时技术的,哪一个不是3000转以下萎靡不振,踩过3000转就像打了鸡血一样?凯旋也一样,只是凯旋有进气门可变正时的加持,改善了低扭的输出,让你感觉低速也不是那么的萎靡,但踩过3000转一样像打了鸡血,只是对比不如塞纳和爱丽舍那么明显罢了(因为低扭已经被改善)。造成这种现象的根本原因之一,就是EW10A的配气机构,气门重叠角度就是针对高转速设定和优化的,也就是气门重叠角度比较大。



同时大家是否会有这样的感觉,凯旋怠速在700转的时候,有时候会有怠速抖动的现象,如果稍微加一点油门,维持到800转就不抖了?其实这也是气门重叠角设计得比较大导致的,虽然凯旋有进气门可变气门支持,但700转的时候还是偶有气缸内气流紊乱的现象。



所以为了省油,不到2000转换挡,真的是让EW10A非常难受的,要真正让凯旋进入状态,只有杀进它的中高转速区间,这个时候发动机的进气效率高,ECU能对空燃比进行精确调节,燃烧效率也高,巨大的发动机噪音其实是它欢快工作的表现







到这里也许有人会说,讲了半天依然没讲出来为什么凯旋只配备了进气门可变正时而没有排气门可变正时。莫急,接下来马上会讲到。
32012-05-02 21:16IP属地:江苏
因为排气是一个排挤的过程,依靠活塞向上挤压将废气挤出去,而进气过程是靠活塞下行产生的负压吸入(对气流运行的惯性更加敏感),当然是排挤的过程更加高效了,所以排气的过程不靠可变气门正时系统来调节也是很有效率的,给排气门加入可变气门正时系统,利用那一点点气流的惯性来让排气更加有效率,效果有限。给排气系统加入可变气门正时系统,顶多在低速的时候更有利于燃油经济性,对于发动机中高转速下功率的提升作用很小。同时考虑到增加一套排气门可变正时系统,会增加发动机负担,转速越高功率消耗越大。调节排气门获得的那一点额外功率没准就被机件本身的消耗给抵消了。

所以凯旋考虑到中高转速下机件对动力的损耗,系统的可靠性,只安装进气门可变正时已经足够了。

至于可靠性,不信你可以去找一台进排气门都有可变正时系统的DVVT发动机,和凯旋的CVVT发动机放在一起,同时以5000转的速度运行,看谁先挂

讲到这小结一下:凯旋的EW10A就是为了中高转速设计的。



辛苦各位看到这里,讲了这么多,很可惜我要告诉你,神马可变气门正时系统,神马VVT,CVVT,DVVT,都是唬人的,都是小儿科而已!为什么???



还记得我之前和大家计算过的吗,在3000转的时候,气门开闭一次的时间大概是0.02秒,不管你可变气门正时系统如何牛逼,搞来搞去也就是在这0.02秒的时间内作文章而已,能搞得出什么名堂来?!

要想提高发动机动力,光靠可变气门正时系统是不行的,可变气门正时只是让发动机的输出更加平顺。

那提高发动机动力的猛药是什么呢?



发动机要动力更猛,就需要在单位时间内吸入更多的新鲜空气,喷入更多的燃油进行燃烧。喷油好说,让喷油嘴多喷点,那怎么才能吸入更多新鲜的空气呢?对于涡轮增压发动机来说,通过增压就可以让更多的新鲜空气进入到气缸内,那对于NA发动机呢?



举个例子,在一个刮风的冬天,你房子有南北2扇门,你想开门换换空气,规定你2扇门同时开启的时间只能是0.02秒,那怎么才能让房子内的空气换的更彻底一些呢?答案很简单——把门一下子开大点!



发动机的话,就是把气门直径、气门开启的幅度做得更大一些!

气门开启的幅度称为气门升程(又有叫扬程的),即气门在开启时,往气缸内伸进去的距离。



塞纳的EW10J4最大功率99KW,
凯旋的EW10A最大功率108KW,2者的排量、缸径、冲程完全一样,为什么凯旋多出9KW?除开压缩比、点火优化等因素,EW10J4的进气门升程是8.7mm,排气门升程是8.2mm,EW10A的进气门升程是9mm,排气门升程是8.5mm,这意味着气门每开闭一次,凯旋的发动机能够吸入更多的新鲜空气,发动机喷油量可以更多,功率当然就更大了。



让我们再来看看被誉为“神一样的”EW10J4S,
进气门升程是9.5mm,排气门升程是9.5mm,比凯旋的更大,自然功率就可以做到更高了。



讲到这让我们再回到这系列文章的第二篇(//www.xcar.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=17119907,在第2楼的最后我提过这样一个问题:EW10J4S
的活塞是有4个凹槽,凯旋的EW10A是2个凹槽,而且这4个凹槽比凯旋的EW10A的要深。同样的冲程,同样的压缩比,为什么一个是4个凹槽,一个是2个凹槽,为什么一个深,一个浅



现在你知道原因了吧,两者的压缩比相同,但EW10J4S的气门升程更大,为了避免气门打到活塞,自然需要在活塞上挖4个很深的凹槽了,而凯旋的排气门升程较小,只有8.5mm,所以不需要在排气门对应的活塞一侧上凹槽,只需在进气门对应的活塞一侧挖2个浅的凹槽就足够了。所以凯旋的活塞只有2个凹槽。



好,猛药有了,是不是就可以随心所欲的使用了?很可惜不是,是药三分毒,药越猛,副作用越大。对于发动机,简单的做大
气门直径、增加气门升程,是没办法得到一台功率输出很牛逼的发动机的。你问我为什么?这得从做大气门直径、增加气门升程的副作用讲起。

42012-05-02 21:16IP属地:江苏
-----------------------以下内容2013年8月1日起更新---------------------------------



我们来依次分析下增大气门直径、增加气门升程(气门开启的幅度)这两剂猛药的优缺点。

先来看增大气门直径,优点很明显,就像水管越粗,单位时间进出水量越大,但是TX们,气门是无法无限制做大的,因为气门开在汽缸盖上,气门的大小是受汽缸盖制约的,就现在汽车发动机而言,气门的大小基本都已经达到了汽缸盖可以容纳的极限,所以这条路,已经差不多走到尽头了。



既然增大气门直径困难,那增加气门升程呢?自然吸气自然吸气,汽油和空气的混合气体是被吸入气缸的,一方面要靠活塞下行产生的真空来吸入混合气,另一方面混合气被吸入时本身因速度而产生的能量(冲入气缸时的惯性),以及排气时废气高速排空而带来的气流惯性也有助于将进气门附近的混合气吸进来,也就是吸啜效应。增加气门升程后,等于把房间门打开的角度增大了,而气缸内每次吸入或者排出的气体体积几乎是恒定的,你门的角度开大了,进入气缸的混合气流速就降低了,所携带的能量也小了,同样的你排出的废气流速也降低了,吸啜效应也降低了。这对于增大发动机进气效率,是不利的。



更为致命的是,就如前文所讲,进排气门是存在一个同时打开的时机的,被称为气门重叠角(忘了的同学可以看前文,懒得看的请记住气门重叠角是一定存在的,没有气门重叠角的发动机是效率非常低下的),极端情况是:气流速度低到一定程度,没有了进气的惯性,又没了排气的吸啜效应,导致了进排气流互相干扰,气缸内气流紊乱,废气从进气门排出或者空气从排气门吸入都是可能的,表现为发动机运转不稳,甚至熄火。



那么如何克服这种情况???既然是气门升程大了,导致气体的流速下降,那有没有法子让气体的流速再增加起来呢,有!那就是增加发动机转速,转速提高了,单位时间内发动机完成进排气的频率增加,那气体的流速也被强制性的提高了(每次进排气的打开后吸入和排出的气体体积几乎是恒定的,1000转的时候在0.06秒内完成一次进排气,而3000转的时候要在0.02秒内完成一次进排气,气体的流速大致是1000转时候的3倍)。典型的例子就是F1赛车,F1的发动机绝对的高转速,19000转的,气门升程绝对很大,相应的,怠速你猜猜是多少?答案是——3000转!低于这个速度就等着熄火吧。



好,转速提高了,问题似乎解决了,但真的解决了吗?你不可能让发动机永远在一个比较高的转速下运转吧,等红灯的时候怠速怎么办?把怠速也调高到2000转吗?F1不考虑油耗,民用车可不行。撇开怠速,正常行车的时候,特别是手动挡的,总有转速会比较低的时候,比如1500转的样子,那这个时候就特别容易熄火。这也是为什么往往高转速发动机的手动挡车子容易熄火(高转速发动机,转速越高的时候,完成一次进排气时间就越短,它一定要有一个比较大的气门开启幅度),比较难开的原因。开过塞纳和普桑的TX一定深有感触,塞纳容易熄火,普桑不容易熄火,塞纳要2000转以上换挡,开普桑的很多都是1500转换挡




有人会说了,那凯旋这台高转速发动机的怠速相对应普桑什么的车的怠速,也没有特别高啊,最低也可以到700转左右啊,他又是如何做到的呢?





既然造成低转速时气流紊乱的原因是气门重叠角的存在,那想办法消除这个气门重叠角或者让气门重叠角变得小一点不就可以了。气门重叠角是因为进气门提前打开,排气门推迟关闭造成的,那无非就是让排气门推迟打开,排气门提前关闭,这样就不存在或者只存在轻微的气流紊乱了。当然凯旋是只对进气门进行调解,据非官方资料,EW10A的可变进气门正时调节规律是:怠速推迟开启,维持稳定怠速(为了稳定,发动机此时的效率和功率输出都很低,),到1700转左右提前开启(发动机效率和输出开始增加,这也是为什么凯旋的发动机在1800转的时候就可以输出90%的扭矩的原因,所以手动挡的TX注意了,如果换挡之后发动机转速低于1700转车子是很别扭的,有必要提高换挡转速,个人建议转速2500+以上换挡),直到4600转,让中段加速扭力充沛,4600之后又回到推迟位置。大家再来看下EW10A的工况图吧,注意下1700~1800转的时候的扭矩输出情况。






但是大家注意,虽然可以通过可变气门正时来达到低转速怠速,但这毕竟不是常态,没有负载光怠速的时候还好,如果是在行驶途中,转速低于1700转,发动机是处于一种很别扭的状态。同样是NA高功率发动机,最近很火的丰田86,那台2.0NA发动机有147KW的功率,手动挡车子在低转速的时候也是相当容易熄火,请看车托之家对丰田86驾驶感受的描述:







前天我坐我初中同学的轩逸2.0,那个发动机调校得时速80公里的时候只有1500转,呵呵,可见轩逸的气门升程不大,强调低转高扭,适合城市路况,高转大功率就差了点意思。这和咱们的凯旋不是一路的。
52012-05-02 21:17IP属地:江苏
自占草坪
62012-05-02 21:17IP属地:江苏
自占6楼
72012-05-14 22:08IP属地:江苏
自己顶一下,最近有个号机会,拍了不少发动机照片,更有助于大家理解CVVT和DVVT
82013-08-01 22:17IP属地:江苏
4楼更新了
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