四缸并不是突破 看看XT4如何用“两缸”来袭

不管是雪佛兰、别克还是凯迪拉克品牌,通用几乎在全线品牌以及车型上都全面更新了发动机技术。目前别克和雪佛兰基本完成四缸车型转变成三缸车型,凯迪拉克品牌则由之前的多缸车型逐渐向四缸车型转换,但受到品牌定位的不同,凯迪拉克并未触及到三缸领域,而是直接采用更夸张的“双缸”策略来实现低碳环保特征。

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打造传统动力最佳能耗

同其它豪华品牌一样,实现高效汽车动力单元最容易实现普及的技术就是48V微混技术,但受限于品牌内车型定位的不同,48V这样的微混系统仅仅只能普及到高端车型上,例如全新S320L、A8L等等,这类车型除了拥有高溢价特点外,较大的车身布局也有助于安放体积并不算小的48V微混系统,但要在入门级别车型上除成本因素外,空间因素制约也是大大的弊端。

凯迪拉克XT4作为一款紧凑级SUV同样面临这样的困难,但为了顺应节能减排的大环境,通用开发出来第八代Ecotec 2.0T发动机,虽说这款发动机仍为标准的四缸涡轮增压发动机,但其综合燃油经济性能又达到了三缸车型的水准。

提升内燃机的燃油经济性通常有几种大方向;第一,采用阿特金森循环提升热效率;第二,改变燃料属性;第三,采用闭缸技术减小排量。显然, 凯迪拉克XT4给出的答案是采用了第三种方式,相对于以外的大排量闭缸技术,XT4更为彻底的是从四缸直接减少为两缸,因此从排量上来看直接变成1.0T,燃油消耗自然降低不少。

​变缸技术成熟靠谱

实现发动机变缸其实并不难,毕竟这项技术已经早已在多种品牌大排量车型上实现,通过在凸轮轴上改动加入大小凸轮,从而实现关闭进排气气门往复运动,再加上对喷油嘴实现关闭,因此闭缸的初步原理简单来说就是这样。

当然这台Ecotec并没有在凸轮轴上实现简单的开闭气门,而是采用了高、低两个不同升程的凸轮用于改变进气门开启的大小。进气侧的凸轮轴上,我们可以看到在1、4缸位置有高、低两个不同升程的凸轮,而在2、3缸位置除了高、低升程凸轮外,还有一个无升程的凸轮,当切换到这个无升程的凸轮时,气门就不会被顶开,即实现了进气门的关闭。这个三段式的滑动凸轮轴也是这台发动机首创的结构,此前在其他发动机上是没有的。

由于排气侧不需要控制排气门开启的大小,只需要在2、3缸进气门关闭时配合关闭这两个缸的排气门即可,所以在排气侧的凸轮轴上,只有2、3缸位置有两个不同升程的凸轮,分别是有升程的凸轮和无升程的凸轮,同样的,切换到无升程凸轮时即实现了排气门的关闭。

切换凸轮的原理和奥迪的AVS是基本一致的,都是通过电磁执行器顶部的顶针插入螺旋沟槽中,利用螺旋结构旋转时产生的侧向推力推动凸轮组左右滑动,从而实现用不同升程的凸轮去推动气门。在电磁执行器安装位置的下方(图中整个缸盖为倒置)有一个位置传感器,它用于检测螺旋沟槽的位置,当检测到位置满足顶针顶出条件时,ECU才会向电磁执行器发送执行命令,防止顶针与螺旋沟槽发生碰撞。

通过应用Tripower可变气门管理技术,这台发动机可以实现四缸高性能模式(进气侧四个缸全部使用高升程凸轮时)、四缸经济模式(进气侧四个缸全部使用低升程凸轮时)和两缸超经济模式(1、4缸进气侧使用低升程凸轮,2、3缸的进、排气都使用无升程凸轮时)。当切换到四缸经济模式时,这台发动机的燃油经济性可以提升5%,而切换到两缸超经济模式时,燃油经济性可以提升15%。

减排不止有变缸

闭缸后油是省了,但又会产生一个问题。只有1、4缸做功,2、3不做功,发动机的受热会分布不均(两边热,中间冷),铝合金的缸体就容易会出现变形。而为了避免这个故障出现,凯迪拉克在这款2.0T发动机上搭载了电子水泵与电控球阀模块组成的ATM主动热管理系统。

这个系统的作用是通过9个温度传感器了解各个部位对温度的实际需求,智能精确控制冷却系统各环路的冷却液流量,让发动机和变速箱的不同部件都能在适宜的温度中工作,进而实现车辆长期稳定使用的目的。

温度和变缸都控制好了,自然下面就该说到燃烧系统了,这台发动机采用了35Mpa的侧置直喷喷嘴,这个压力数值比普通的缸内直喷发动机20Mpa燃油压力多了接近一半。好处就是,燃油雾化更好,和空气也混合得更充分。而充分燃烧的汽油产生的颗粒物自然也就更少了,这也变相的降低的污染的排放量。

在涡轮设计上,这台发动机也拥有独特的设计思路来优化两缸与四缸之间切换对涡轮的响应,这套单涡轮双涡管增压器由大牌霍尼韦尔制造,三个进气口的排气涡轮独特进气方式可以更好的应对闭缸后1、4缸的排气脉冲,同时为了精准的实现排气泄压与超增压模式,电子泄压阀的装备可以让ECU实时控制开启时机与开度。

不过只靠改善燃烧还是不够的,所以这款发动机还使用全可变排量机油泵、智能主动电控碳罐泵等等,这些业内领先的智能电气化科技,让XT4满足了国六B污染物排放标准。一研发出来就达到了准备施行的国六标准,看来通用在环保的政策法规上确实花费了不少心思。

全新一代车型的动力系统节能减排上的优化是通用现在最为注重的,同时为了不折损美系车擅长大马力输出的特性,XT4的变缸技术其实采用了一种折中的设计手段,使其动力输出和节能减排两方面都不耽误,同时结合9AT带来的宽泛尺比,无论低速还是高速巡航,XT4都能拥有不错的动力响应,这就是这套Ecotec系列设计的初衷。

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车系: 凯迪拉克XT4
标签: 技术解析
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