在燃油發動機百年的發展過程中，如何兼顧動力性能與燃油經濟性始終是工程師們努力的目標和方向。縱覽歷年來的經典發動機，我們不難發現從發動機的配氣系統上做文章，是一件事半功倍的事情。
目前在配氣系統方面主要採用的是氣門正時（VVT）和氣門升程（VVL）兩種技術流派，甚至有一些車型會同時搭載正時和升程兩種技術。不過最近亮相的東風悅達起亞全新一代中型車K5凱酷搭載的Smartstream系列1.5T發動機中配備了一項"黑科技"——連續可變氣門持續開啟時長CVVD。今天我們就來和經典的豐田VVT-i來做一番對比，看看它與CVVT/CVVL究竟有什麼不同？
發動機是如何"呼吸"的
發動機和人一樣，想要正常工作時需要"呼吸"的，以最常見的四衝程發動機為例，經過進氣-壓縮-點火做工-排氣4個衝程，將熱能轉化為機械能來產生動力。
而汽油燃燒做功就需要發動機的配氣機構提供新鮮空氣，並將燃燒後的廢氣排出，這一套動作就可以看做是人體吸氣和呼氣的過程。
從工作原理上講，配氣機構的主要功能是按照一定的時間來開啟和關閉各氣缸的進、排氣門，從而實現發動機氣缸換氣補給的整個過程。一套配氣機構一般由凸輪軸和氣門組組成，凸輪軸則由氣門傳動組帶動。凸輪的轉動就形成了對氣門開/閉的控制，也就讓發動機能夠進行正常的"呼吸"。
氣門正時調節技術和它的翹楚——豐田VVT-i
現在我們知道了發動機如何通過氣門呼吸，接下來我們就來看看如今的發動機是如何通過控制氣門開啟時間，來降低油耗並提升效率的。
對於沒有可變氣門正時技術的普通發動機而言，進、排氣門開閉的時間都是固定的，但是這種固定不變的氣門正時卻很難顧及到發動機在不同轉速和工況時的需要。
可變氣門正時和升程技術就是為了讓發動機在各種負荷和轉速下自由調整"呼吸"，從而提升動力表現，提高燃燒效率。下面我們主要來說說豐田的可變氣門正時系統——VVT-i。
雖然可變氣門正時技術在各個廠商的名稱有所不同，但是基本原理大同小異。簡單來說就是通過在凸輪軸的傳動端加裝一套液力機構，從而實現凸輪軸可以在一定範圍內的角度調節，這就相當於對氣門的開啟和關閉時刻進行了調整。
豐田的VVT-i系統由ECU協調控制，發動機各部位的傳感器實時向ECU報告運轉情況。由於在ECU中儲存有氣門最佳正時參數，所以ECU會隨時對正時機構進行調整，從而改變氣門的開啟和關閉時間，或提前、或滯後、或保持不變。
當發動機由低速向高速轉換時，電子計算機就自動地將機油壓向進氣凸輪軸驅動齒輪內的小渦輪，這樣，在壓力的作用下，小渦輪就相對於齒輪殼旋轉一定的角度，從而使凸輪軸在60度的範圍內向前或向後旋轉，從而改變進氣門開啟的時刻，達到連續調節氣門正時的目的。
但豐田的VVT-i系統只能實現氣門開閉時間節點，氣門升程是固定不可變的。也就是說凸輪軸的凸輪型線只有一種，這就造成了該升程不可能使發動機在高速區和低速區都得到良好響應。傳統汽油機發動機的氣門升程——凸輪型線設計是對發動機在全工況下的平衡性選擇。其結果是發動機既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。但得到了全工況下最平衡的性能，所以這也是為什麼很多豐田車主都會覺得自己的車是挺省油，但中高速時開起來總覺得"沒勁兒"。
於是為了進一步挖掘傳統內燃機的潛力，發動機工程師們在VVT的基礎上研發出可變氣門升程技術VVL，來實現控制氣門開啟角度。
韓系的新發明——不同技術路線的CVVD
VVT是控制氣門的打開時間，VVL是控制氣門打開大小，但它們都無法進行氣門持續期的調節，導致不能實現最優化的空氣燃燒比，且不能兼顧性能與燃油效率的平衡。
於是起亞掏出了這樣一個全球獨一無二的技術——CVVD連續可變氣門持續期技術。豐田的VVT-i技術，只能改變氣門打開的時機，而控制不了打開的時長，時長決定於曲軸和凸輪軸轉速的同步率。而VVL則是只能控制氣門打開的大小，卻不能控制打開的時機。但CVVD技術卻通過控制打開氣門的時長，同時實現了VVT和VVL的功能。那麼起亞是怎麼做的呢？
前面我們有提到，凸輪每旋轉一圈就會頂起一次氣門，如果凸輪軸的旋轉速度持續保持恆定，每次氣門被頂開的時間也一定是恆定的。但如果凸輪軸旋轉時的角速度一直在變化，比如前半圈快後半圈慢，那就可以實現凸輪軸旋轉一圈總時長不變的情況下改變氣門被頂開的持續時間。
為了讓凸輪軸的旋轉速度不恆定，起亞在凸輪軸上又增加了一組通過螺紋杆連續調節的偏心機構。當偏心機構的圓心與凸輪軸圓心重合時，凸輪軸旋轉速度保持恆定，而一旦圓心不重合，凸輪軸就會以快慢快慢的節奏旋轉。
我們知道目前發動機循環分為三種，分別是基本的奧託循環，油耗率優先的阿特金森循環、性能型的米勒循環，通常發動機會選擇其中之一來設置固定的氣門開啟時間。CVVD技術的優勢在於突破單一固定的循環模式，可根據定速行駛、加速行駛等行駛條件。CVVD實現了合理控制氣門開啟持續時間，也就能根據情況自由的實現更適合的發動機循環。
對於應用了CVVD技術的發動機，在發動機輸出功率較低的定速行駛情況下，可將吸氣氣門的開啟時間持續至壓縮衝程的中後期，以此減少壓縮時產生的阻力，有效改善油耗；相反，車輛加速行駛時，CVVD技術將在發動機壓縮衝程初期便關閉吸氣氣門，最大限度地增加燃燒所需的空氣量，由此提升發動機扭矩，有效改善加速性能。不僅如此，CVVD技術還能將發動機的有效壓縮比在4:1至10.5:1範圍內進行靈活調整，實現可變壓縮效果，兼顧高效、經濟與動力性能。
CVVD與VVT-i：你會的我都會，你不會的我也會
即使起亞的CVVD和豐田的VVT-i，更像是數學中集合的概念，也就是CVVDVVT-i。雖然可能不嚴謹，但從實際功能和最終效果來看基本是這樣的。
因為豐田的VVT-i作為傳統的可變正時氣門技術，雖然通過電子控制單元（ECU）控制，甚至豐田公司給它取名為"智能可變氣門正時系統"，但它仍然只能控制氣門打開的時機，而不能控制氣門的升程來控制進氣量，這也導致豐田VVT-i在中高速區間的動力表現比較一般。而要實現氣門升程則需要再結合VVL技術才行，但如此一來配氣系統的複雜度和成本就變得不可控了。
而起亞的CVVD技術則在實現了VVT-i基本的打開時機的同時，又通過控制氣門的打開時長，實現了對進氣量的控制，完美集合了VVT和VVL的功能。
據官方透露，搭載CVVD技術車輛的發動機性能可提高4%以上，燃油效率可提高5%以上，而尾氣排放量可減少12%以上。走了一條新路線的起亞CVVD技術，無疑是對豐田VVT-i這樣"老學院派"的一種衝擊，但這也是技術進步的一項裡程碑。CVVD在實際應用中會有怎樣的表現？讓我們期待一下東風悅達起亞凱酷的到來吧！