身處這個視電動如魔法的時代，依然有人對內燃機技術念念不捨。不光是有，且有很多。看過許家印老闆投資的千萬級超跑柯尼塞格，如何用高度電氣化的Freevalve 系統做到驚人性能，你應該知道：內燃機的動力和效能，很大程度上取決於吸入空氣的能力。

普通的機械氣門正時系統，進氣門開啟動作是定死不變的，但內燃機在不同工況下所需的理想進氣量並不相同。這對矛盾使得設計時必須兩頭考慮，這限制了內燃機綜合表現——動力和效率——的提升。

最最基本​​的凸輪軸氣門正時系統長這樣，發動機曲軸（最終輸出動力的軸）轉2 圈，上面的凸輪軸轉1 圈。氣門由凸輪軸上的凸輪凸起部分頂開，這樣氣門開閉動作就與發動機運轉的相應時機相匹配。進排氣門各自的開啟時段，正好對應四個衝程中的進氣沖程和排氣沖程。

缺點也很明顯，所有東西都是定死不變的。如前面所解釋的，面對不同工況下的不同需求，“不變”不是好事。

別急著說自己看不懂，放心，即便你完全不懂內燃機的四個衝程，也並不影響你了解可變氣門技術的神奇——本質不過是工程師們大開腦洞，用奇思妙想攻克空間幾何問題。

可變的開門時機

雖說四個衝程中，進氣-壓縮-做功-排氣，進、排氣都有對應的衝程，但真實的進排氣動作時間並不與相應衝程100% 對應。因為在高轉速時，各個衝程時間極短，我們希望進氣門早一點開、排氣門晚一點關，進排氣門有一點點時間是同時開著（術語叫氣門重疊角），這樣可以讓此時的進氣更充足、排氣更徹底。然而在低轉速時，進排、氣時間都很充裕，氣門重疊角又不宜過大，否則進氣門吸進來的空氣又被同時開啟的排氣門排出去了，導致進氣不足。

（overlap：真實運轉中，進氣門與排氣門開啟會有很小的重疊）

這樣就產生了第一對矛盾：高轉速時氣門重疊角要大一點，低轉速時又需要減小重疊角。落實到氣門動作上，大重疊角需要進氣門開啟提前一點，小重疊角則需要進氣門滯後一點。

於是為了實現兼顧，可變氣門正時系統VVT被發明出來。人們在原有凸輪軸基礎上，在凸輪外側安裝了一個可旋轉一定角度的相位調節器。進氣門凸輪軸相對於整個正時系統的角度可以變化，進氣門開啟的早晚時機也就可以調節，從而實現可變的氣門重疊角。

VVT 用於進氣門的效果最明顯（下面其他可變氣門技術同理），後來也開始在排氣門上應用VVT，進、排氣兩側都有VVT 的系統，就會被稱為雙VVT 或DVVT。現在多數汽車大廠都掌握（或者獲得）了VVT 這項技術，各家命名有所不同，比較著名的像豐田的VVT-i、寶馬的VANOS 等等。

（右上角：VVT 實現氣門重疊角可變）

可變的氣門開度

與可變氣門正時要解決的問題類似，基礎的機​​械氣門結構，氣門打開的幅度（術語叫氣門升程）是固定不變的：凸輪的物理凸起有多高，氣門就會被“頂開”多大。

但不同的工況下，內燃機所需的最佳充氣速度是不同的。比如低轉速時，進氣門開啟時間較長，需要進氣過程盡量緩和綿長，這樣可以讓油氣混合得更均勻，提高燃燒效率；而高轉速時，進氣門開啟時間很短且發動機通常處於高負荷，本來就需要更多空氣，所以需要進氣效率盡可能高、盡快吸入充足空氣。

這又是一對矛盾，設計內燃機需要平衡高低轉速時的需要，妨礙了內燃機進一步提高效能。於是，可變氣門升程系統VVL出現了。實現氣門升程可變，各家有自己的獨門方法，最著名的當然是本田引以為豪的VTEC技術。

VTEC 早在1989 年就誕生了，在今天看來，本田的做法其實非常簡單：一個凸輪的形狀是固定的，那我另加一個高轉速專用凸輪不就得了？在傳統結構基礎上，VTEC 增加了一個對應更高升程的“大”凸輪。在更高轉速需要更強動力時，撥動一個鎖止銷，即切換到高升程凸輪。本田以簡單但精巧的純機械結構，輕鬆實現了氣門升程的兩級可調。

（本田VTEC 的基本原理）

憑著VTEC，本田在日系車輝煌的90 年代打造了一系列著名高性能引擎，VTEC 也成了本田粉絲的信仰所在。

幾十年過去，VVL 可變氣門升程已經為多數品牌所掌握，有些還通過各種獨門方法，實現了能夠無極連續調節的可變升程（VTEC 是兩級可調）。典型如寶馬的看家技術Valvetronic、日產的VVEL，用電機控製手段，實現了全程連續可調的可變氣門升程。

基於可變氣門的進氣調節技術，這幾十年來，大體上就是VVT可變正時和VVL可變升程兩大類。在實現了電機控制的無極調節後，繼續優化VVT和VVL的價值已經不大，兩段調節的本田VTEC到今天依然在發光發熱。至於柯尼塞格使用的Freevalve技術，徹底去掉了機械正時傳動，全面由電子系統直接控制氣門，雖然效果拔群，但成本和可靠性難以用於大眾市場。

然而對於一些之前在內燃機領域相對落後的車企，跳過VVT 和VVL 直接研發“新東西”，就是一個劃得來的選擇。

可變的開門時長

2020年，現代在這個時候拿出了自己的得意之作：可變氣門持續期CVVD技術。這是第一個實現無極調節進排氣門正時與持續時長的氣門控制技術。

可以這麼理解，VVT是調節“氣門開啟那段時間”出現得早一點還是晚一點，VVL是調節氣門開啟幅度的大小，而VVD是調節“氣門開啟那段時間”的持續時長（也就同時控制了開門動作的早晚）。至於C代表的是無極、連續可調（continuously）。

現代這個CVVD 技術，首先是可以變相改變進氣門開啟的時機，覆蓋了傳統VVT 調節氣門重疊角的功能；和VVL 相比，可變氣門升程的根本目的是改變進氣效率、調整單位時間進氣量、最終調節進氣量，而CVVD 可調節的氣門持續時長同樣能達到這一效果。只不過VVL 是改變開門幅度大小，VVD 是改變門開啟的時長。

VVT 和VVL 都好理解，VVT 改變氣門打開的早晚，把對應的凸輪偏轉一個角度就是了；VVL 改變氣門打開的幅度，切換到一個凸起更大的凸輪就好了。VVD 要改變氣門打開的持續時間，而且是無極調節，難道要讓金屬凸輪的形狀連續可變嗎？又不是氣球。

CVVD技術要實現的效果看似複雜，基本原理卻也簡單，但細想你又不得不嘆服“這是咋想出來的”。CVVD技術的基礎原理，可以歸納為“軸心錯位會讓物體旋轉過程的半圈變快，另外半圈變慢，而總體轉速不變”。

（注意：三張圖中的紫色桿是始終同步的）

先忽略掉黃色代表的凸輪，橙色連桿是套在藍、紫色桿上，可以延著藍、紫桿自由滑動。以最左邊為例，當橙色連桿向左偏移，偏離原本的共同旋轉中心，如果以紫色連桿為參考系，你會發現藍色連桿在旋轉到左邊半圈時變慢，轉到右邊半圈時又加快，最終轉完一整圈的用時不變，即藍色桿總體轉速還是與紫色桿同步。

調整橙色連桿偏離原旋轉中心的距離，可以改變藍色桿轉到左側時變慢、轉到右側時變快的幅度（或者說改變轉速差），從而實現連續的無極調節。

現在，把紫色桿想像成發動機凸輪軸，所以轉速是始終穩定不變的；藍色代表著控制氣門動作的凸輪，我們要改變的就是它的運動；上面的左右半圈，對應著控制氣門的半圈和另外半圈。把橙色連桿的旋轉中心向一側偏移，凸輪在旋轉到這半圈時速度就會變慢，控制氣門開啟的持續時間變長；但轉到另一半圈時轉速又會加快，“追上”紫色凸輪軸的轉速，於是同步進入下一個整圈。

總之，就是藉助一個第三連桿的偏移，讓旋轉過程的其中一半減速，轉到另一半時再加速（或者反之），所以整體上還是能保持每一圈同步。但氣門控制只與其中的半圈相關，所以控制其中一半的轉速快慢，就可以調整氣門開啟持續期的長短，並且可以做到無極連續可調。

把上面那張動圖，改造為現實中的發動機結構，CVVD 的核心部件就出來了。

與我們熟悉的VVT、VVL 系統相比，現代開發CVVD 技術的時代畢竟更近，所以CVVD 第一個做到了氣門持續時長的連續可變，實現更為接近理想化的發動機進氣控制。

CVVD的實際裝機效果，按照現代的官方數據，動力輸出增加4%、燃油效率提高5%、排放減少12%。看上去似乎不多？請注意這僅僅是增加了一套CVVD部件便獲得的效果，增加的重量和成本很小；由於是純機械系統，可靠性和可維護性也有所保證（發生故障的唯一可能就是機械損壞）。

不管是各類VVT、各種VVL還是新生的VVD，可變氣門控制技術有一個共同特點：賬面提升數據看著不大，但能對全工況都有改善作用。有些新技術紙面效果顯著但應用工況較窄，有些新技術紙面不驚人但惠澤全工況。所以包括CVVD在內，可變氣門技術必然是與其他類型的發動機技術一道使用，比如直噴、比如阿特金森循環、比如EGR廢氣再循環等等。

在全面電動時代到來之前，人類追求理想熱機的道路，就是由這樣一點一滴的進步攜手壘出來的。