爲了節油可以自廢兩缸?閉缸技術了解一下

為了節油可以自廢兩缸?閉缸技術瞭解一下

上個月月底,我見到了李宇春,當然了,李宇春並沒有見到我。

因為這場盛大的凱迪拉克XT4發佈會被各路汽車媒體和李宇春的粉絲包圍的水洩不通。

由於我在活動場館外圖口腹之慾吃了頓快餐延誤了入場時間,被擋在了觀眾席外圍的草地上,只能欣賞大家的剪影了▼

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精彩的節目被擋去了一半,我依然能感受到活動現場熱烈的氣氛,那麼四缸發動機停掉兩缸,發動機還能不能正常工作呢?

我們今天就來討論一下這個技術問題,反正李宇春並沒有時間理我。

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這次凱迪拉克XT4上市,我認為帶來最大的一個技術驚喜就是發動機的閉缸技術,在國內首次將四缸機的閉缸技術進行了量產。

那麼,之前還有其他什麼車型採用過閉缸技術呢?

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君越的3.0 V6發動,搭載過6缸變3缸的技術,也是通用的產品,我們之前為客戶淘過這款車。

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克萊斯勒的HEMI 5.7 V8發動機,8缸變4缸,我們之前也為一位客戶淘過一臺Jeep指揮官,搭載的就是這款閉缸發動機。

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奧迪的S6搭載的4.0T V8發動機,也是8缸變4缸,很巧,這個我們也給客戶淘過!

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另外還有本田的3.5 V6 VCM發動機。

可以發現,此前的閉缸技術基本上是用在6缸以上的發動機的,雖然大眾的EA211也推出了4變2的ACT技術,福特的三缸機也推出了3變2(簡直黑科技),但是這些技術目前並沒有在國內上市。

所以,這一次又是通用集團率先把最先進的技術引入到了國內,非常有誠意。

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圖:凱迪拉克XT4上搭載的閉缸發動機

那麼!到底發動機是如何實現閉缸的呢?

這是本期我們著重想要和大家討論的話題,下面我們分幾個問題來展開。

1、閉缸的時候就有一半的活塞不動了嗎?

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活塞連桿和曲軸形成一個曲柄連桿機構,也就意味著只要曲軸在轉動,活塞依然要按照既定的運動規律進行運動,依然要進行↑↓↑↓的活塞運動。

2、那麼閉缸閉的是什麼?

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首先必須要讓閉缸的幾個氣缸停止噴油和點火,這樣才能減少燃油消耗。

這麼做很簡單,只要停掉這幾個缸的噴油嘴和火花塞就可以了,通過電控就能搞定。

但是,如果配氣機構依然按照原來的狀態進行工作的話,整個發動機還在完成這幾個缸的泵氣工作,依然會消耗能量,這樣做下來,就會發現閉缸幾乎不能帶來節油效果。

這就好比,公司生意差的時候,4個人的工作交給2個人做就可以了,但是另外兩個人雖然不幹活不拿提成,但是依然拿著相當的底薪,這樣並沒有為公司省多少錢。

所以,要做到真正的閉缸,起碼要把2位“放假”員工的底薪也給停掉一部分(機械摩擦並不能完全停掉)才划算,反正氣缸的工作並不受《勞動法》保護。

那怎麼實現呢?就是把它們的氣門徹底關上,讓兩個缸變成封閉的氣室,等於是變成了兩個空氣彈簧在發動機裡自己瞎折騰。

3、通過什麼方法關閉氣門?

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上面的問題都說清楚了,閉缸要有效果,必須要關閉氣門。

那麼能關掉氣門的方式有哪些呢?

從上面的圖我們可以看到頂置凸輪軸發動機的一般配氣結構,主要由凸輪軸、氣門搖臂、氣門挺柱組成。

只要我們能改變其中一個環節的運動關係,就可以讓氣門被彈簧死死的壓在氣門座上了。

所以,方法不外乎就是從凸輪、氣門搖臂、氣門挺柱下手。

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早期的閉缸原理主要是在挺柱上下手的,通過油壓來實現挺柱的調節。

如通用的3.0 V6發動機和克萊斯勒的HEMI V8發動機。

實現的手段呢,比較複雜,上面的圖就是挺柱裡面的結構,大家就看個熱鬧吧。

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而本田VCM發動機採用的是改變氣門搖臂的做法,很精妙的設計來實現搖臂運動的連接與斷開,同樣也做到了關閉部分氣門的作用。

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剩下的方案就是通過改變凸輪軸了,如果凸輪軸不凸了,變成一個圓形狀,氣門不就不動了嘛。

大眾的ACT閉缸技術和凱迪拉克XT4上的閉缸技術就是這個原理。

在凸輪軸上有一個調節機構,可以左右移動凸輪軸,使得不同的工況下,有多種樣式的凸輪會壓在氣門搖臂上,實現不同的氣門運動軌跡。

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我們其實可以很容易地從XT4的發動機宣傳圖上看出這個功能,聽了上面的介紹是不是可以輕鬆看明白了?

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那麼,綜合上面的三個方法,其實可以發現,閉缸技術和可變氣門升程技術有著很深的關聯。

本田的VCM是基於VTEC技術發展而來的,大眾的ACT是基於AVS可變氣門技術發展而來的。

同理可得,寶馬的Valvetronic也很容易改出閉缸技術來,不過由於寶馬的Valvetronic是一個電機控制整條凸輪軸的。

所以,在寶馬的直列發動機上一旦進行閉缸就等於所有缸都堵上,直接會熄火,各位可以腦洞一下這個場景。

不過,寶馬的V型發動機上基本可以做到零成本升級閉缸技術,只要設定一下Valvetronic的程序就可以了,比如V12熄火一半變成一個L6在工作,照樣可以非常平順地運轉。

4、汽車什麼時候可以閉缸?

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閉缸的技術我們已經交代清楚了,那麼一臺車在什麼時候會進入閉缸狀態呢,其實XT4的官方資料也給出了答案。

XT4在行駛時,發動機分為四缸高性能模式/四缸經濟模式/兩缸超經濟模式,那麼其中的兩缸超經濟模式是在高速低負載的時候才會啟動。

記住,“高速”、“低負載”這兩個條件必須同時達到才可以。

高速,意味著發動機工作在比較高的轉速,預計會在3000轉上下。

那麼在這種條件下閉缸之後才可以不引起明顯的NVH變化。由於活塞運動並不受閉缸的影響,所以發動機零件的慣性力不會有任何區別,這方面的振動不必擔心。

不過,發動機的點火次數的的確確是減半了,點火頻率也減半,這是2缸下的最大變化。

但是一臺2缸3000轉的發動機的點火振動頻率,其實和一臺4缸1500轉的發動機是一樣的,我們平常開車轉速在1500轉的時候車很安靜,所以高速狀態下並不會因為發動機變成了2缸模式而使得整臺車變成摩托車,大家大可放心。

其次,是低負載條件,只有2缸工作,代表著發動機只有兩個活塞在做功,最大功率減半。

但是由於這臺通用的2.0T發動機具有177kW的最大功率,擁有著非常充足的動力儲備,在單缸最優化的設計下,兩個氣缸就足以滿足100km/h勻速行駛所需的功率了。

所以,只要車主在高速行駛時佛系開車,XT4就可以很容易地通過兩缸超經濟模式省下不少油費來。這臺車官方綜合油耗為百公里7.2升,作為一臺緊湊級SUV來說,這個成績是很優秀的。

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寫在最後:信春哥,得永生!


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