技术|三缸也不错,两缸更神奇!全球首创的四缸可变两缸魔术已上线
前不久通用汽车集团的四缸可变缸发动机正式首次出现在量产车上,也就是全新紧凑级SUV——凯迪拉克XT4全系搭载的那一款发动机。不过自车型上市以来,就有很多网友对这款发动机提出很多关于运作方式的疑问,也有不少网友在My车轱辘/爱买车后台留言提问。今天不为别的,咱就来解决这个疑问。
为此,通用特地邀请了集团的全球驱动系统部副总裁——麦凯文(Micheal·Carman)为大家系统解答。而轱辘哥也将大家的疑问设置成几个Q&A来为大家快速解答。
外观内饰不作介绍了,包括实际驾驶中的一些细节我网已有试驾报告给到大家:
试驾|作为中小型豪华SUV新秀,凯迪拉克XT4凭什么和德国人掰手腕?
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Q:为什么要可变缸?
A:这件事并不是XT4开的先河,早在3.0L V6版本的RDX、3.7L V6版本的MDX、4.4T V8的宝马7系、克莱斯勒的V8变V4等,包括凯迪拉克自己以前等都有。目的就是高速低扭的情况下能更进一步省油。知其然就是缸越少,相当于对燃油的“基础代谢”越少。另外,闭缸后更少凸轮轴去挤压气门,则意味着理论上更少能量损耗。不过在四缸上运用可变缸,凯迪拉克独此一家。
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Q:怎么实现闭缸的?
A:闭缸一事,无论是先前提到的讴歌还是宝马车型,都非运用电子系统来进行最后干预,XT4也同样不例外。想要通过一些机械方法使部分气缸不进入活塞做功循环,首先我们来看一样东西,这是XT4上的进/排气凸轮轴总成。
众所周知凸轮轴用于控制气门开度(开度可为0)。正常的凸轮轴与气门一一对应。而下图看到这个结构就是凯迪拉克的创新之处,一、四缸采用二段式凸轮轴,分别为高、低凸轮,而二、三缸采用三段式凸轮设计,分别为高、低凸轮和无升程凸轮。
因此,这一副发动机可在四缸16节气门都高开度的情况下正常运作,也可以在四缸16节气门都低开度的情况下运作(四缸节油模式),更可以在两缸8节气门的情况下运作。官方称其为Tripower可变气门管理技术,不要看英文误以为是三种动力混合哈。
相信大家都可以看到蓝色螺旋形状的结构,也就是这台发动机可变气门升程的关键部位,通过插销使凸轮轴的位置滑动,来使凸轮轴部分节可以横向移动,就可实现上述说到的凸轮组合变换。
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Q:好像很厉害的样子!是不是省一半油?
A:直截了当,Nope。
这时有些小伙伴一定会有疑问,气缸既然停止运转,省油效果应该更直接啊。实际上,闭缸技术只是关闭了气门、停止了喷油嘴和火花塞的工作,但活塞并不会和曲轴断开连接,关闭气缸的活塞虽然没有做功,但是因为曲轴在旋转而被反拖,从而上下运动,这当中免不了耗费一些能量。
即便如此,根据国外一些资料测算,在有/无闭缸功能的特定工况下,带有可闭缸功能的发动机可节省7.5%-10%左右的燃油。而这也是在以往六缸、八缸甚至12缸机器上得出的综合比率。而由于由于缸数更小且拥有电子涡轮的缘故,XT4的这台可变缸发动机综合节油效率可达15%左右。
既然可变气门升程(变缸)技术这么好,那为什么那么多车企都不搭载呢?很简单一个原因,技术成本太贵。且大家应该听过可变气门正时技术,也就是本田的i-Vtec、丰田的VVT-i、吉利的CVVT等,这也是一项节油技术,其成本及技术障壁更低,却也能达到变缸技术一半左右的省油效果。所以说一句题外话,定位为紧凑级豪华SUV的XT4能以低于竞争对手这么多的指导价发售,真的很良心了。
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Q:缸体热量怎么控制?毕竟只烧两个缸的时候热量分布不均匀,会不会影响发动机寿命?
A:没错,潇洒的变缸技术背后的确对温控系统有更高的要求,这就要说到XT4首创的电子水泵+电控球阀模块组成的ATM主动热管理系统,其能够智能精确控制冷却系统各环路的流量,配有六路的独立冷却循环,电子系统则用于控制冷却水路的流向和流量,从而更好平衡发动机各处温度。
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Q:变两缸的时候涡轮工作么?听起来这是一款节能取向发动机,性能上又有何特色?
A:变缸的时候也是增压的,涡轮增压最初起意并不是为了性能,而是为了更好利用尚有高温能量的废气。看下面这个宝宝就知道了。
这整一个就是XT4的涡轮,这三个像蓝罐曲奇一样的东西就是涡轮进气口。中间稍大,是用于二、三缸的共同排气,而一、四缸的排气分别位于两侧,因此二、三缸闭缸运行的时候,依旧不影响一、四缸正常运作。且一、四缸的排气道最终会汇合。看下图:
另外就要说到这台发动机当中的35MPa高压直喷系统了,这个M和Pa就是兆帕的意思。此前通用搭载的高压缸内直喷技术都为20兆帕,也处于业界平均水平。更高的喷油压力则带来更好的雾化效果,燃烧效果更充分,也使排放颗粒更少,这就关乎到国字头排放问题了,搭载这台机器的XT4是符合国六标准的。
当然,不要以为它就是一切为照顾节油的软弱玩意,在参数上其输出最大177kW(234PS)的最大功率,350N·m的峰值扭矩在1500转时便可达到,且扭矩平原一直到4000转。使其完成百公里加速仅需7.6秒(典型值)。对于XT4的定位来说,没必要像同级车型做的那么多高低功率版本,真的一款动力就够了,节油、环保、性能统统可满足。
大致上关于变缸技术的重要信息点已经在上面了,当然通用汽车集团的这台全新发动机的技术进步不仅限于这些。还有诸如油底壳轻量化、可变电子机油泵等都是新进步。未来这台发动机还将会搭载到CT6上。还是那句话,在XT4标定比对手低那么多的指导价下,还能给到这么多黑科技的东西,真的很良心了。