技术解析第八代Ecotec:凯迪拉克如何让发动机练就“闭气功”?

  • 2018/10/12
  • 车云网

小排量科学家会武术,大排量流氓挡不住……

如果不是当年的石油危机,或许美国汽车厂商永远都不会拿“省油”当回事儿,但世界就是充满了巧合,曾经视大排量发动机为圭臬的美国人,现在在节能减排方面比谁都积极,不但率先吃了电动车的螃蟹(特斯拉),甚至在传统的燃油发动机上也下足了功夫。

刚刚在8月底上市的豪华运动SUV——凯迪拉克XT4,便搭载了凯迪拉克旗下最新的发动机产品——第八代Ecotec 2.0T可变缸涡轮增压发动机

这款发动机,在不考虑可变缸技术的前提下,就已经具备很多亮点,比如说它的单缸最优设计理念,燃烧系统针对发动机排量和气缸数量进行的设计和优化,以及继承的那些高效节能技术:

如双涡道电动放气阀涡轮增压器、由20MPa提升至35MPa的燃油直喷系统、用电子水泵与电控球阀模块组成的ATM主动热管理系统、线性可变排量机油泵(区别于两段式变排量机油泵)和主动电控碳罐泵等,使这款发动机具备了低排放、低油耗、低速高扭等特点,提前满足了国六B污染物排放标准。

当然,在这些技术之中,这款发动机最特殊也是最出众的能力,无疑是那个能让发动机自由施展“闭气功”的可变缸技术

这个可变缸技术,通过Tripower可变气门管理系统来实现,在这个系统中,一根三段式滑动进气凸轮轴和一个两段式滑动排气凸轮轴起到了关键的作用(下图)。

在三段式滑动进气凸轮轴上,设计有两个滑动轴套,每一个滑动轴套,都由两个电磁阀控制,其中一个电磁阀控制轴套向左移动,另外一个电磁阀控制轴套向右移动,每个控制轴套的移动行程可以分为三段,这也就意味着这款发动机拥有三种工作模式

1、当发动机处于四缸高性能模式时,两个控制轴套会移到让气门拥有最高工作行程的那一端,此时,发动机四个气缸的四个进气气门,都拥有最高且一致的气门升程(如下图所示);

负责2、3缸的进气端凸轮轴,有高低零三个升程设计。负责2、3缸的进气端凸轮轴,有高低零三个升程设计。

2、当发动机处于四缸经济模式时,两个控制轴套会移动到中间的位置,此时,发动机的四个气门都以低升程模式工作,发动机则主要兼顾动力和效率平衡;

3、当发动机处于两缸超经济模式时,两个控制轴套会移动到和发动机高性能模式相反的另外一端上。此时,发动机1、4两缸的气门,依然是以低升程模式工作,但是2、3两缸的气门,则进入了零升程的工作状态(上图最右端),并且缸内喷油停止。

负责1、4缸的进气端凸轮轴,有高低低三个升程设计。负责1、4缸的进气端凸轮轴,有高低低三个升程设计。

相对应的,由于发动机的排气凸轮轴不需要升程要求,所以只需要标准升程和零升程设计就可以,也就是说,排气凸轮轴只需要在2、3两缸的位置各有一个电磁阀,控制排气凸轮轴控制轴套的左右两段式移动就可以(下图)。

当2、3两缸的进气门处于零升程状态时,排气门也进入零升程状态,也就是说,当XT4的发动机以两缸模式工作时,“闭气”的2、3缸的进气和排气门,都是关闭的状态。

依靠这套可以依据外部需要自由调整三种发动机工作模式的Tripower可变气门管理系统,XT4的Ecotec发动机在高效性能、强劲动力、排放和燃油经济性几个方面可以获得理想的均衡

比如说,该发动机最大功率为177千瓦,可在1500~4000转/分钟范围内持续输出高达350牛•米的峰值扭矩,百公里加速时间最快7.6秒,但最低油耗仅为7.2升(理论上可节省多达15%的燃料),实现了中小排量发动机用性能在豪华品牌中的逆袭。

除此之外,和这部高性能发动机搭配的,还有在XT4整车上配置的诸多新技术,比如说主动闭合式进气格栅、Air DAM气坝(降低车重以及空气阻力)、Splitter Lip导流唇(降低空气阻力同时加强车身在高速行驶状态下的稳定性),一并赋予了这款车具有出色的燃油经济性和动态性能。

车云小结:

在十年前,你很难想象,曾经只配给入门车型的中小排量发动机,现在已经集各种先进技术于一身,成为各个级别车型的主流动力单元。这里面,2.0L排量的增压发动机甚至已经成为中流砥柱,所以,眼下各个品牌都把最好的技术拿给这些发动机。

对凯迪拉克来说,迎合时代潮流也是大势所趋,所以它在保证基本技术与时代同步的前提下,把曾经只配备给那些大排量发动机(L62 V8)和V6发动机上的停缸技术,逐渐下探到2.0T这个黄金段位的发动机上,并且XT4这款车型还是全系标配该技术,这可以看做是凯迪拉克在这个级别发动机中的“独门绝技”

在实际驾驶过程中,车云菌特别关注这款发动机在低速工况下的震动以及4/2两缸工作状态切换时的反馈——通过从上海到苏州一路上以乘客身份在后排的感受,再加上自己从苏州开回上海的直观体验,车云菌只能说这款发动机的2缸工作模式真的很难被“侦测”到,除了仅仅有一次车辆在掉头时出现扭矩不足的问题之外,其它集中于市区的正常工况下,这款发动机和一个常规4缸增压发动机工作起来几乎没什么差别

在车云菌看来,眼下中小排量发动机通过配置各种新技术,促使自己达到更高的燃效水平和性能级别,这是好事情,但凡事不能走极端,这个路线图终归还是要受成本和技术制约触及最终天花板的

就拿XT4这款会“闭气功”的发动机来说,其技术非常领先,但发动机进入2缸模式的前提条件比较严格,一是发动机转速必须位于1200rpm~2500rpm区间内,二是变速箱档位尽可能要处于3挡或者3挡以上(3档以前转速波动很大),所以,车云菌很看好未来轻混和电动技术在XT4这个级别车型上的应用。


更多评论 收起评论

我要说

欢迎您!

退出