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本田VCM
克莱斯勒MDS
大众ACT
通用DOD
可变气缸经常出现的问题
各大汽车厂商对可变气缸技术的叫法不一样,但是技术核心基本都是相同的,都是在汽车高速行驶的时候,通过电子系统将发动机的部分气缸关闭。
本田VCM
本田公司研发的可变汽缸管理技术叫做VCM(Variable Cylinder Management),它可通过关闭个别气缸的方法,让3.5L V6引擎在3、4、6缸之间变化,使发动机的排量也在1.75-3.5L之间变化,从而达到节油的目的。
在车辆起步、加速或是爬坡等需要大功率的情况下,具有VCM的发动机会让6个气缸都进入到工作的状态。如是汽车处于中速巡航和低发动机负荷工况下,系统会只运转三个气缸即一个气缸组。而在中等加速或是高速巡航以及缓坡行驶时,会有4个气缸运转。
VCM通过VTEC系统关闭进、排气门,以中止特定气缸的工作,与此同时,由动力传动系控制模块切断这些气缸的燃油供给。在3缸工作模式下,后排气缸组被停止工作。在4缸工作模式下,前排气缸组的左侧和中间气缸正常工作,后排气缸组的右侧和中间气缸正常工作。
在不同的模式下,非工作缸的火花塞会一直继续点火,最大限度的降低火花塞温度的损失,防止气缸重新投入工作时因不完全燃烧造成火花塞油污。该系统采用电子控制,并采用专用的一体式滑阀,这些滑阀与缸盖内的摇臂轴支架一样起着双重作用。根据系统电子控制装置发出的指令,滑阀会有选择地将油压导向特定气缸的摇臂。然后,该油压会推动同步活塞,实现摇臂的连接和断开。
VCM系统还对节气门开度、车速、发动机转速、自动变速箱档位选择及其它因素进行监测,以针对各种工作状态确定适宜的气缸启用方案。此外,该系统还会根据发动机机油压力来确定是否适合VCM进行工作模式的切换,以及催化转化器的温度是否保持在适当范围内。为了使气缸启用或停用时的过渡能够平稳进行,系统会调整点火正时、线控节气门的开度,并相应地启用或解除变矩器锁定。最终,3缸、4缸和6缸工作模式间的过渡,会在驾驶员觉察不到的状态下完成。
克莱斯勒MDS
MDS(Multi-Displacement System)是克莱斯勒为HEMI发动机量身打造的多级可变排量控制系统。
实质上MDS与其它的可变排量技术一样,都是依靠关闭相应的汽缸来达到节省能耗的目的。但是HEMI发动机采用的是OHV的结构,凸轮轴山布满了凸轮,这就无法像VCM一样设计复杂的副摇臂和液压控制的连接机构。 HEMI发动机上是由凸轮轴-挺柱-推杆-气门摇臂这些机构串联起来驱动气门的,这样的设计就让如果其中任何一个环节中断,气门就会关闭,但是因为发动机的工况要求,气门的开闭与关闭都必须迅速,这样才能保证发动机的平顺性以及较快的反应速度。以保证发动机原有的乐趣。
所以最终MDS在发动机的挺住设计了独立的滑块结构,滑块与气门推杆相连,在滑块的下方有一个卡销是用来定位的,它使滑块与挺柱成为一体,推动气门推杆或是滑动滑块。而且在专门为卡销设计了独特的油道,依靠润滑系统中的润滑油产生的液压推动卡销,因为卡销本身就带有弹簧,所以当液压消失后会自动回位。
如果发动机正常工作,卡销会卡住滑块使之固定,挺柱直接推动推杆驱动气门摇臂,而当发动机需要关闭气缸时,卡销松开,滑块便能够上下滑动,挺柱上下移动时滑块与挺柱发生相对运动,不再推动推杆,这样一来气门就被关闭,同时ECU停止向该气缸喷油,便达到了“关闭气缸”的效果,实现了“排量可变”。
在MDS技术的支持下,这台5.7L HEMI发动机通过ECU对发动机负荷、工况的判断,能够以4缸或8缸运转,发动机对称关闭4个气缸,剩下的4个气缸则组成了一台“V4”发动机,使发动机依然能够保持较好的平顺性。
搭载MDS系统的HEMI发动机最早于2005年服役,当时搭载在克莱斯勒的300C,Jeep的大切诺基和道奇Charger等车型上,而其品牌下的皮卡和大排量轿车也陆续装备该发动机。不过,克莱斯勒各品牌下的SRT-8高性能车型所使用的6.1L HEMI V8发动机并没有使用MDS技术。
大众ACT
大众ACT(Active Cylinder Management)主动式可变气缸管理系统,是大众在增压+直喷发动机技术的基础上更进了一步的新技术。发动机的运转变得更加高效而节能。
在构造方面,基于大众最新MQB模块化系统打造的全新EA211系列1.4升TSI涡轮增压发动机其实和一般的直列4缸增压发动机差别不大。但是它的进气与排气两根凸轮轴上方安装上了两组啮合系统的控制装置,它们位于负责控制第2和第3气缸、经过特殊设计的螺状凸轮上方,从而构成了ACT系统的机械部件。
在发动机检测到不需要这么多气缸工作时,便会对ACT电子控制单元(位于曲轴总成内)下达指令,让啮合系统中的针状物伸进双轨设计的螺状凸轮件,进而移动整根凸轮轴、让凸轮从原本顶压气门的位置挪开,这样就实现了关闭一些气门的效果。而如果是ACT电子控制单元接收到气门恢复工作的指令,那么负责重新开启气缸的另一根针状物便会工作,重新让凸轮回到原本位置上,再次提供发动机所需的空气与燃料。大众官方表示,根据发动机转速的不同,气缸的停止与重启需要的时间很短,只需要13至36毫秒就可以。
大众的ACT系统的工作区间是发动机转速1250转至4000转之间,而在正常的驾驶情况下,大部分的转速都是处于这个区间的,因此说ACT系统能够很好的帮助发动机节省燃油。根据官方公布的数据来看,搭载了ACT系统的最新一代高尔夫7 的1.4 TSI车型百公里可节油0.4升,同时每公里减少8克的二氧化碳排放量。若是车型还配有Start/Stop怠速熄火系统,那么会省更多。
通用DOD
DOD(Displacement On Demand)即“可变排量技术”,是通用旗下的可变气缸技术
在发动机负荷较小的情况下,能将发动机的6缸燃烧智能切换成3缸燃烧,达到节省燃油、降低排放的双重功效;当急加速或爬坡需要加大动力时,DOD又会启动所有汽缸,快速提升发动机的动力输出能量。其原理和其他可变气缸技术基本一致。
DOD可变排量控制技术的切换速度非常之快,驾驶者不会感觉到发动机切换的变化。
DOD可变排量控制技术是美国通用公司研制的最为实效的节能技术,它是通过细分引擎工作状态,从根本上减少工作缸数,以最直接的方式达到节约燃油的目的。
通用在君越旗舰版的3.0升V6发动机上采用了AFM智能燃油管理技术和DOD可变排量控制技术。在AFM的管理下,君越的V6发动机拥有DOD可变排量控制技术,中央处理器会根据各数码传感器收集到的信息进行综合分析判断,当发动机的载荷较小,不需要那么多的动力时,电脑发出指令,停止半数缸,也就是3个缸的喷油、点火工作,让另外的3个缸继续足以胜任工作。而当驾驶者踩下油门加速,或车辆在自动巡航时遇到上大坡的情况,电脑迅速反应,开启所有气缸投入工作。这一切都是自动进行,DOD状态的切换时间以毫秒记。
可变气缸经常出现的问题
(一)发动机动平衡
可变气缸技术很可能打破发动机原有的动平衡,特别是对于像本田J35发动机,当处在3缸工作状态时,V6发动机只有一侧的3缸处在工作状态,而另一侧的3缸处于从动状态,发动机就会处于不平衡的状态。工程师利用主动控制发动机支座(ACM)很好地解决了这一问题。该系统利用左右两侧的主动液压减震单元,通过施以反向震动以抵消由于关闭气缸所产生的不平衡。加上VCM发动机以横向布置,所以绝不会产生车身左右震动。
(二)可变气缸发动机噪音
可变气缸技术有可能破坏发动机动平衡,使得震动增加,进而增加发动机噪音。本田的工程师除了采用主动控制发动机支座来降低震动,ANC主动降噪功能也同样能降低震动所带来的噪音问题。类似于BOSE的主动降噪功能,ANC同样利用车内音响系统制造反向波来抑制噪声,特别是在中高速行使时能有效降低车厢内的噪音分贝值。