凯迪拉克XT4发动机技术解析,最少两缸驱动,提前达国六B排放标准

凯迪拉克XT4已经在成都车展之前正式上市,新车定位为豪华紧凑型SUV,共推出7款搭载2.0T+9AT动力总成的车型,指导价区间为25.97万-39.97万元。在凯迪拉克的现有产品体系中,XT4虽然处于入门级市场,但是它所搭载的却是凯迪拉克乃至通用汽车的最前沿科技,而其中最为核心的自然就是带有闭缸技术的第八代Ecotec 2.0T发动机,这也是XT4直接对标宝马X1、奔驰GLA、奥迪Q3的主要信心来源之一。

这台2.0T发动机是通用汽车第八代Ecotec发动机系列首款产品,它基于单缸最优理念和通用的全新模块化架构开发而来,目前已经由上汽通用在上海的动力总成工厂生产。该发动机应用了Tripower可变气门管理技术、双涡管电控泄压阀涡轮增压器、35MPa燃油直喷系统等最新技术,在排放方面还提前满足了国六B标准。

Tripower可变气门管理技术

Tripower可变气门管理技术是这台发动机的最大亮点,凯迪拉克XT4 备受关注的“四缸高性能模式”、“四缸经济模式(降低进气门升程)”、“两缸超经济模式(2、3气缸停止做功、俗称闭缸)”三种发动机工作模式,正是通过这项技术实现的。

凯迪拉克XT4搭载的2.0T发动机采用直列四缸结构,点火顺序为1-3-2-4。Tripower可变气门管理技术通过同时改变四个气缸的进气门升程与喷油量,使发动机在缸高性能模式与四缸经济模式切换。进入两缸超经济模式后,2、3气缸会停止做功,俗称闭缸。这时2、3气缸的进气门排气门将持续处于关闭状态,喷油也会停止。虽然活塞还会受到曲柄连杆组的推动继续运动,但是已经不会继续产生动力,所以仅有1、4两个气缸工作来驱动车辆。

众所周知,气门开闭是由凸轮轴转动控制的,原理是椭圆形状的凸轮具有半径不等长特性,旋转到长半径侧会将气门杆顶起。当凸轮长半径所在的位置与气门杆接触时,气门杆被顶起的程度最大,对应气门开启最大的时机。转动到短半径一侧时因为需要使气门保持关闭,它周围都不应该与气门杆有接触,所以短半径必然要小于凸轮轴心到气门杆顶端的距离。

Tripower可变气门管理技术利用这项原理,为一个气门杆配备多个凸轮,系统会根据发动机当前所处的工况自动选择适合的凸轮来控制气门开度。前文提到,这台2.0T发动机只会关闭2、3气缸,所以使进排气门持续保持关闭状态的无升程凸轮仅为2、3气缸的进排气门提供,而为实现发动机进气门升程可变功能,全部进气门都需要配备高升程凸轮和低升程凸轮。1、4气缸因为需要一直工作,配备的则是固定升程排气凸轮。

总结下来,这台2.0T发动机的进气凸轮轴上,为2、3气缸配备的是高升程凸轮、低升程凸轮和无升程进气凸轮,1、4气缸配备的是高升程凸轮和低升程凸轮。在排气凸轮轴上,2、3气缸配备的是标准凸轮和无升程凸轮,1、4气缸仅配备了标准凸轮。

进气凸轮轴的1、2气缸与3、4气缸凸轮分别被集成在两个轴套上,每个气缸对应的气缸盖顶端都设有一个控制进气凸轮轴套的可伸缩电磁阀,因为两个电磁阀控制一个轴套,所以采用了一个控制左滑、一个控制右滑的方式。排气凸轮轴上的2、3气缸采用了单独的集成轴套,所以控制排气凸轮轴套的电磁阀会同时控制左滑和右滑。

双涡管电动放气阀涡轮增压器

凯迪拉克XT4搭载的2.0T发动机采用了双涡管电动放气阀涡轮增压器,相比传统单涡管结构,双涡管涡轮增压器可以通过延缓排气交汇的方式,减少排气干涉导致的脉冲势能损失及振动,对提升涡轮响应速度也有一定帮助。该发动机还应用了电控泄压阀,可以更精准的控制开启时刻及开度。

值得注意的是,凯迪拉克XT4的双涡管涡轮增压器接通1、4气缸的涡管在前端又分为两个独立气道。这样涡轮增压器在2、3气缸关闭的情况下,也能实现双涡管效果,利用损失较小的排气脉冲势能及时推动涡轮运转。1、4两个前端涡管又在与2、3涡管交汇之前汇合,这样又避免了排气间隔不一导致的振动。

35MPa燃油直喷系统

凯迪拉克将这台发动机的燃油直喷系统喷射压力从主流的20MPa提升至35MPa,达到了更好的雾化效果,从而使得燃烧更加充分,降低颗粒物的排放。为使发动机拥有更小的垂直高度,并为凸轮轴套电磁阀提供充足的布置空间,喷油嘴采用了侧置布局。这样的设计在避免湿壁的表现上可能不及通用此前推出的垂直喷油嘴布局,但是在与进气滚流的混合效果上却要更好。

ATM主动热管理系统

这台发动机还搭载了ATM主动热管理系统,它由电子水泵与电控球阀模块组成,通过各式温度传感器来了解各个部位对温度的实际需求,精确调整冷却系统各环路的流量。此外,ATM主动热管理系统在发动机冷起动时,也有助于冷却液更迅速的升温。

结语

在排放法规日益严苛的今天,闭缸技术早已不再是大排量发动机的专利。经过大众与福特的铺垫,凯迪拉克为排量比它们更大的2.0T发动机配备闭缸技术似乎没有引起任何非议,而且从这款发动机应用的一系列技术与最终的成熟表现来看,确实没有辜负消费者对它的厚望。未来,凯迪拉克XT4能否借此为重新分割豪华紧凑型SUV市场再增添一份竞争力,也让人非常期待。


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车系: 凯迪拉克XT4
标签: 技术解析
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