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谁动了我的气缸 凯迪拉克XT4发动机解析

2018-09-19  

1、凯迪拉克XT4的的心脏:Ecotec 2.0T发动机

在我们所处的地球上,走过百年岁月的车企并不算多。其中凯迪拉克作为美系豪华车的代表品牌,一直给我们留下的都是“大排量自吸”这种印象,似乎和“节能减排”并不沾边。但近几年全球气候变化与排放法规的升级,让这些原本偏爱“大排量”的车企也开始折腾小排量发动机。随着凯迪拉克XT4车型正式上市,通用第八代Ecotec发动机系列也正式加入战局。我们今天要聊的这款2.0T Ecotec发动机,正是打响第一枪的排头兵。它的秘密武器,是一个能神不知鬼不觉悄悄关闭两个缸的技术。


-第八代Ecotec 2.0T发动机和它的“闭缸技术”

此次搭载在凯迪拉克XT4车型上的2.0T发动机(28T)是通用旗下第八代Ecotec系列发动机的首款产品。根据此前一贯的命名方式来看这是一款2.0T高功率版本的发动机,用它来跟竞争对手的低功率发动机对阵,总觉得有一些“田忌赛马”的味道。




为了能让它在市场上一炮而红,通用也为之配备了像双涡管电控泄压阀涡轮增压器、35MPa燃油直喷系统等对车辆性能有积极影响的动力技术。

-缓解迟滞:双涡管电动泄压阀涡轮增压器

涡轮增压发动机的响应速度慢是很多消费者不买账的主要原因之一。而通用在第八代Ecotec发动机上则采用了“双涡管涡轮增压器”来解决这一问题。



反映到车辆上,双涡管涡轮增压系统有助于提升车辆的动力响应速度,让最大扭矩“比平时来的更早一些”。

-高压喷油:35MPa燃油直喷系统

此前通用在国内车型上虽然也使用高压缸内直喷技术,但都是20MPa(也就是200Bar)的喷射压力,这套35MPa(350Bar)燃油直喷系统还是通用第一次在国内市场的车型上应用。要知道,法拉利的812superfast也的高压直喷系统喷射压力也是35MPa,相比很多仍停留在20MPa级别的对手而言,通用的这项高压喷射技术也算比较领先了。



相比顶置直喷设计,侧置直喷的优势在于容易形成有助于提升燃油效率的滚流。但是,它也同样容易让燃油溅在缸壁上造成湿壁效应。此前通用已经在上一代发动机上采用顶置直喷设计来解决湿壁效应的问题,但在这一代2.0T发动机上却没有看到这样的设计,或许是考虑到顶置直喷会占用更多的空间从而做出的让步。

2、通用的秘密武器:Tripower可变气门管理技术

-重中之重:Tripower可变气门管理技术

如今全球的排放法规愈发苛刻,除了美国、欧洲相继出台限制燃油车排量和排放的管理办法之外,我国也即将在2020年正式实施“国六-A”排放法规。


如果继续降低发动机缸数,短时间似乎很难实现动力和排放的平衡。所以,像福特、通用甚至奔驰等车企就开始在小排量发动机上再加一个发动机闭缸技术,从而让车辆更加节能。





众所周知,发动机闭缸技术(又称为可变缸技术,下文统称为闭缸技术)最初源自于可变气门升程这项技术。该技术通过切换凸轮轴上高低不同的凸轮来改变发动机进排气气门的升程,从而达到让一套发动机拥有两种不同工况的目的。

在两段式可变气门升程的基础上,通用的工程师们又在2、3号气缸的进气凸轮轴上加入了一个没有升程的零角度凸轮,同时在2、3号缸的排气凸轮轴上也加入了相应的零升程凸轮。这样一来就使得2、3号气缸的进气门与排气门能够在低负载工况下完全闭合,进入两缸超经济模式。也就是我们俗称的“闭缸”。


但它与本田的i-VTEC可变气门升程技术有一些区别,更与宝马的Valvetronic电子气门技术和英菲尼迪的VVEL系统有着巨大的差异。毕竟后两者的技术可以实现气门的无级变化,让发动机的工作状态更加灵活多变。

值得一提的是,这套系统可能并不像大多数人想的那样是在高速公路巡航状态下才切换到两缸超经济模式,它是为了应对城市内中低速工况下驾驶员收起油门时的低负载状态,比如下坡或是长距离滑行。这主要是因为在高速巡航状态下,车辆需要更强的动力来保证车辆前行,说人话就是“两缸拽不动”。

但即便有了这项技术,也不可能让闭缸状态下的凯迪拉克XT4油耗减半。毕竟发动机的负载没有发生变化,也就是仍然需要做同样多的功才能让车辆前进。同时继续保持工作的1、4号气缸需要拽着“懒得动”的2、3号气缸继续运动,这也需要消耗一些能量。

-两大难题:如何平衡振动与热量?

辩证唯物主义哲学告诉我们“事物都是一分为二的”,所以任何一个优秀的新技术也一定存在着一定的问题。那么,闭缸技术所带来的问题是什么呢?简单来说主要有两个:振动平衡与热量平衡。


至于为什么选择关闭中间的2、3号气缸,而不是两头的1、4号气缸,据工程师表示是因为外侧气缸更容易找到振动平衡点,能在一定程度上降低闭缸带来的NVH问题。

与此同时,当发动机进入闭缸状态后,2、3号气缸不工作也就不会产生热量,而外侧的1、4号气缸继续工作产生高温,这就容易引起发动机缸体的热量不均匀。长此以往,难免会因为受热不均导致缸体出现变形。



-编辑总结

从大众到福特,再到如今的凯迪拉克XT4,这项原本为了让大排量发动机更加节油而发明技术,如今却在排放法规和环保要求的作用下重新焕发出勃勃生机。据通用官方透露,凯迪拉克XT4搭载的这套Ecotec 2.0T发动机不仅满足2020年即将登场的国六-A标准,甚至超前达到了2023年才实施的国六-B标准。套用赵本山小品《卖拐》中的台词,这些车企现在都学会抢答了。

而此前一直有论调认为内燃机时代已经快要结束,只有电气化才能实现进一步节能减排。如今,这种说法似乎也开始变得不再那么绝对。像通用这样有深厚技术沉淀的车企,内燃机技术仍然没有达到瓶颈。而随着闭缸技术的发展,似乎未来四缸、三缸发动机仍有很大的发展空间。说不定某一天我们还能看到两缸发动机,再闭一个缸的神奇操作呢?只不过单缸工作会抖成什么样,这就是另一个问题了。