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发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

2018-12-11 09:15 来源: 澎湃新闻网

纵观汽车发展历史,人类对于动力源的探究一直在继续,但是,从19世界中叶热转化机械动力的理论提出,到1876年科学家奥托创制成功第一台往复活塞式内燃机,汽车发动机的样子基本已经定型,并且一直延续到现在。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

形式的延续,并不代表技术的一尘不变,背后蕴含着理念的转变,现在的主流四缸发动机,动力早就超越了过去8缸甚至10缸发动机,而且油耗还低。工程师们用一项项创新,颠覆着传统观念里更大的动力需要更多燃油的理论,朝着大马力发动机也可以更省油的理念前行,那么,这个看似“冲突”的理念背后,有着怎样的技术支撑呢?恰巧,前不久刚刚上市的凯迪拉克XT4凭借着全新2.0T可变缸涡轮增压发动机,很好地诠释了这个理念。2.0升的排量,压榨了177千瓦,百公里综合油耗却仅有7.2升,而且还满足最新的国6排放。它是怎么做到这些的呢?让我们来一探究竟。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

“单缸最优”理念,带来了高效表现

提到凯迪拉克XT4搭载的这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机,就不得不从它的设计理念来说起。别看每台发动机的排量都相同,但是数据表现却千差万别,这就是发动机内部的秘密。缸径的大小,升程,活塞的设计,燃烧室的形状,气门开度与点火的时间,等等一系列的精确设计,最后就会反映在发动机的各个地方,复杂而又繁琐。于是乎,通用的工程师整合全球优势资源,基于行业内领先的“单缸最优”理念,既按照整车需求和客户需求为车辆设定尺寸最匹配的发动机,在“单缸效率最优”设计基础上,通过不同数量的气缸组合,使车辆达到更佳性能。根据数据来看,单缸的排量在0.33L到0.5L时,燃烧热效率最高,这样就可以根据搭载车辆的特点,来选择由多少个气缸来组合,使得每个气缸都达到至高的燃烧效率,因此XT4上搭载的这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机,每个缸都是0.5L的排量。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

各项先进技术加持,“兼得”也能百变为现实

有了这个设计理念做指导,那么剩下的事就是如何来实现“更大马与更低油耗”这个“鱼与熊掌兼得”的理想了。

首先是如何实现更大动力的问题。虽然直喷技术不是什么新鲜事物,但是由于受到喷油轨设计强度与材料的限制,还有喷油口精度的问题,一般在喷射压力上不太容易有突破,这也限制了燃烧时每个气缸的输出压力。与常规的直喷系统不同,这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机配备了35MPa高压直喷系统,相比主流发动机20MPa的喷射压力,大大提高了单次喷射进入气缸的燃料,使得雾化效果更好,燃烧热效率更高。为此,油轨的壁厚与材料都作了升级,还使用了超新的激光打孔技术,提高了喷油嘴的精度,保证了可靠性,这也是这台发动机能够有177千瓦最大功率的原因之一。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

提高了动力,下面就是怎样降低油耗,这台发动机之所以称为可变缸涡轮增压发动机,就是因为它搭载了一套Tripower可变气门管理技术,通过三段式凸轮轴的巧妙设计,ECU控制单元可以根据实际驾驶情况控制气门的开启状态与开闭状态,这样以来,它就可以让一台发动机在不同工况下有三种不同的模式:深踩油门加速时,发动机进入“四缸高性能模式”,此时动力响应更快,输出更澎湃;在城市道路中低速行驶时,发动机进入“四缸经济模式”,动力输出既能满足城市工况下的需求,又能比上一代发动机节油约5%;高档位小油门稳速行驶时,发动机进入“两缸超经济模式”,此时发动机会自动关闭两个气缸,杜绝了不必要的燃油浪费。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

有了更加智能的工况选择,但是在诸如冷启动,没有暖机的情况下,燃油经济性还是会受到很大影响,怎样使得发动机尽可能工作在更佳温度区间呢?通用的工程师给出了一套ATM主动热管理系统的解决方案。这套技术方案的最大亮点就在“主动”上面,它是由电子水泵+电控球阀模块组成,可以直接通过“大脑”ECU来控制水泵的转速与球阀的开度,也就意味着,每时每刻,通过发动机的工作温度,可以进行连续精确调节,实现快速暖机,机油加热,停机冷却的功能。

发动机也可以“变魔术”?看凯迪拉克怎么诠释“兼得”的魅力

此外,还有一个让涡轮增压发动机“头疼”的问题:放气阀的压力控制,在这台发动机上也很好的得到了解决。众所周知,在涡轮工作的时候,会建立很高的压力,但是在低速的情况下,往往很难快速建立压力,这时候就需要控制放气阀,而且如何控制连续变化的压力,是一个较难解决的问题。面对这个难点,通用的工程师为这台发动机上配备了电动放气阀涡轮增压器,由ECU统一控制,可以实现连续精确的调节。在不同的工况下,可以通过放气阀的精确开闭,迅速建立压力,改善油耗,性能上兼顾低速高扭矩和高速大功率。

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