誰動了我的氣缸 凱迪拉克XT4發(fā)動機(jī)解析

凱迪拉克XT4（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）的的心臟：Ecotec 2.0T發(fā)動機(jī)

在我們生活的地球上，走過百年的汽車公司并不多。其中，凱迪拉克作為美國豪華車的代表品牌，一直給我們留下“大排量自吸”的印象，似乎與“節(jié)能減排”毫無關(guān)系。但近年來，隨著全球氣候變化和排放法規(guī)的升級，這些原本偏愛“大排量”的車企也開始折騰小排量發(fā)動機(jī)。隨著凱迪拉克XT4車型的正式上市，通用汽車第八代Ecotec發(fā)動機(jī)系列也正式加入戰(zhàn)斗。我們今天要講的2.0T Ecotec發(fā)動機(jī)，就是打響第一槍的排頭兵。它的秘密武器是一種技術(shù)，可以安靜地關(guān)閉兩個氣缸，而不會被注意到。

——第八代Ecotec 2.0T發(fā)動機(jī)及其“閉缸技術(shù)”

搭載在凱迪拉克XT4上的2.0T發(fā)動機(jī)是通用第八代Ecotec系列發(fā)動機(jī)的首款產(chǎn)品。按照之前的命名方式，這是2.0T大功率版本的發(fā)動機(jī)。用來和競爭對手的低功率發(fā)動機(jī)競爭，總感覺像是“田雞賽馬（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）”。

為了讓它在市場上一炮而紅，通用還為它配備了對車輛性能有積極影響的動力技術(shù)，比如雙渦管電子泄壓閥渦輪增壓器和35MPa燃油直噴系統(tǒng)。

-緩解遲滯:雙渦卷電動減壓閥渦輪增壓器

渦輪增壓發(fā)動機(jī)響應(yīng)速度慢是很多消費者不買的主要原因之一。通用在第八代Ecotec發(fā)動機(jī)中采用了“雙渦管渦輪增壓器”來解決這個問題。

雙渦管渦輪增壓系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)采用閉缸技術(shù)的發(fā)動機(jī)。同時，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高性能工況時，也有助于提高車輛的動態(tài)響應(yīng)速度，使最大扭矩“來得比平時早”。

-高壓燃油噴射:35MPa燃油直噴系統(tǒng)

此前，雖然通用在國產(chǎn)車型中也采用了高壓缸內(nèi)直噴技術(shù)，但噴射壓力為20MPa。這套35MPa燃油直噴系統(tǒng)是通用汽車首次在國產(chǎn)車型上應(yīng)用。要知道，法拉利的812superfast還有一個高壓直噴系統(tǒng)，噴射壓力為35MPa。與許多仍停留在20MPa水平的競爭對手相比，通用高壓噴射技術(shù)相對先進(jìn)。

與頂置直噴的設(shè)計相比，側(cè)置直噴的優(yōu)點是容易形成滾流，有助于提高燃油效率。但是燃油也容易濺到氣缸壁上，造成濕壁效應(yīng)。此前通用為了解決濕壁效應(yīng)問題，在上一代發(fā)動機(jī)中采用了頂置直噴設(shè)計，但在這一代2.0T發(fā)動機(jī)中并沒有看到這樣的設(shè)計，或許是考慮到頂置直噴會占用更多空小時，從而做出讓步。

通用的秘密武器：Tripower可變氣門管理技術(shù)

-重中之重:Tripower可變氣門管理技術(shù)

如今，全球排放法規(guī)越來越嚴(yán)格。除了美歐相繼出臺的限制燃油車排放和排放的管理措施外，我國將于2021年正式實施“國六A”排放法規(guī)。

如果我們繼續(xù)減少發(fā)動機(jī)氣缸的數(shù)量，似乎很難在短時間內(nèi)實現(xiàn)動力和排放之間的平衡。因此，福特、通用甚至奔馳等公司開始在小排量發(fā)動機(jī)上增加發(fā)動機(jī)閉缸技術(shù)，讓車輛更加節(jié)能。

眾所周知，發(fā)動機(jī)閉缸技術(shù)最初起源于可變氣門升程技術(shù)。這項技術(shù)通過切換凸輪軸上不同高度的凸輪來改變發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣門的升程，從而達(dá)到一套發(fā)動機(jī)有兩種不同工況的目的。

在兩級可變氣門升程的基礎(chǔ)上，總工程師在2、3缸的進(jìn)氣凸輪軸上增加了無升程的零角度凸輪，在2、3缸的排氣凸輪軸上也增加了相應(yīng)的零升程凸輪。這樣，2號和3號氣缸的進(jìn)氣門和排氣門就可以在低負(fù)荷工況下完全關(guān)閉，進(jìn)入雙缸超經(jīng)濟(jì)模式。又稱“閉缸”。

然而，它與本田的i-VTEC可變氣門升程技術(shù)有一些不同，與寶馬的Valvetronic電子氣門技術(shù)和菲尼迪的VVEL系統(tǒng)有巨大的不同。畢竟后兩種技術(shù)可以實現(xiàn)氣門的無級變速，讓發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)更加靈活多變。

值得一提的是，這個系統(tǒng)可能不會像大多數(shù)人想的那樣，在高速公路巡航時切換到雙缸超經(jīng)濟(jì)模式。它是為了應(yīng)對城市中低速條件下，如下坡或長途出租車，駕駛員加大油門時的低負(fù)荷狀態(tài)而設(shè)計的。這主要是因為在高速巡航的狀態(tài)下，車輛需要更強(qiáng)的動力來保證車輛前進(jìn)，也就是說“兩缸不能動”。

但即使有了這項技術(shù)，凱迪拉克XT4在閉缸狀態(tài)下的油耗也不可能減半。畢竟發(fā)動機(jī)的負(fù)荷沒有變化，也就是說還需要做同樣的功才能讓車輛前進(jìn)。同時，保持工作的1號、4號氣缸需要拖動“懶得動”的2號、3號氣缸繼續(xù)運(yùn)動，也需要消耗一些能量。

-兩大問題:如何平衡振動和熱量？

辯證唯物主義哲學(xué)告訴我們“萬物分為兩部分”，所以任何優(yōu)秀的新技術(shù)都必然存在一些問題。那么，閉缸技術(shù)帶來了哪些問題呢？簡單來說，主要有兩種:振動平衡和熱平衡。

至于為什么中間的2號和3號氣缸是關(guān)閉的，而不是兩端的1號和4號氣缸，根據(jù)工程師的說法，外缸更容易找到振動平衡點，可以在一定程度上減少氣缸關(guān)閉帶來的NVH問題。

同時，當(dāng)發(fā)動機(jī)進(jìn)入閉缸狀態(tài)時，2號、3號氣缸不工作就不會產(chǎn)生熱量，而外側(cè)的1號、4號氣缸會繼續(xù)工作產(chǎn)生高溫，容易導(dǎo)致發(fā)動機(jī)氣缸體內(nèi)熱量不均。長此以往，不可避免地會因為加熱不均勻而導(dǎo)致缸體變形。

-延伸閱讀:氣缸關(guān)閉技術(shù)是凱迪拉克首創(chuàng)的？

雖然近年來氣缸關(guān)閉技術(shù)被提及的越來越多，但它的歷史實際上比許多人想象的要長得多。作為這項技術(shù)的先驅(qū)，凱迪拉克早在二戰(zhàn)時期就開始在大排量發(fā)動機(jī)上嘗試“變缸”。

這是汽車行業(yè)第一個量產(chǎn)的發(fā)動機(jī)閉缸技術(shù)。從名字可以直觀地看出，這個系統(tǒng)可以讓八缸發(fā)動機(jī)在八缸、六缸、四缸三種不同的工作模式下運(yùn)行，在一定程度上可以節(jié)省油耗。

即使在美國這樣的“汽車大國”，也有相當(dāng)一部分人感到不舒服，于是很多人開始將目光轉(zhuǎn)向當(dāng)時更節(jié)能的6缸和4缸車型，這也影響了很多大排量發(fā)動機(jī)汽車企業(yè)的銷量。

當(dāng)時八缸發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷工況下關(guān)閉兩個或四個氣缸絕對是非常先進(jìn)的技術(shù)，但是研發(fā)周期太短，導(dǎo)致很多工藝和技術(shù)不成熟，所以在實際使用中存在很多可靠性問題，沒有達(dá)到凱迪拉克官方的預(yù)期。

最終，凱迪拉克為所有搭載L62發(fā)動機(jī)的車型刷了這套系統(tǒng)，讓它們可以屏蔽這一創(chuàng)新技術(shù)，永久工作在八缸模式。雖然第一次嘗試失敗，但也為凱迪拉克繼續(xù)深耕閉缸技術(shù)積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。

-編輯摘要

從大眾到福特，再到現(xiàn)在的凱迪拉克XT4，這項技術(shù)最初是為了讓大排量發(fā)動機(jī)更省油而發(fā)明的，但現(xiàn)在在排放法規(guī)和環(huán)保要求的作用下，它又重新煥發(fā)了活力。據(jù)通用官方披露，凱迪拉克XT4的Ecotec 2.0T發(fā)動機(jī)不僅達(dá)到了將于2021年亮相的國VI -A標(biāo)準(zhǔn)，還提前達(dá)到了將于2023年實施的國VI -B標(biāo)準(zhǔn)。套用趙本山小品《賣拐》里的臺詞，這些車企現(xiàn)在都在學(xué)著先回答。

此前有觀點認(rèn)為，內(nèi)燃機(jī)時代即將結(jié)束，只有電氣化才能實現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能減排。如今，這種說法似乎變得不那么絕對了。對于像通用這樣有著深厚技術(shù)沉淀的車企來說，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)依然沒有達(dá)到瓶頸。但是隨著閉缸技術(shù)的發(fā)展，看來四缸和三缸發(fā)動機(jī)在未來還是會有很大的發(fā)展空。也許有一天，我們能再次看到雙缸發(fā)動機(jī)合上一缸的神奇操作？只是單缸會搖成什么樣，這是另一個問題。

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