發動機可變氣缸技術

          來源:網絡   發布時間:2022-08-04   瀏覽:194次  

          可變氣缸技術是指能夠根據道路情況或者駕駛員駕駛狀態對發動機氣缸工作狀態進行調節的一項節能新技術,在不需要大功率的輸出時,控制關閉一部分氣缸,以減少燃料消耗。


          通常情況下用于多氣缸大排量發動機,如V6、V8、V12等發動機,因為這些汽車在日常行駛時并不需要大功率的輸出,特別是在越來越擁堵的城市,大排量多氣缸的搭配就顯得有點浪費,而小排量又無法滿足人們對于駕駛樂趣的需求,于是為了解決這樣的矛盾,可變氣缸技術應運而生,當然,今天的小排量發動機領域也同樣開始應用可變氣缸技術。

          目前具有代表性的可變氣缸技術有可變氣缸管理、多段式排氣量調節系統、主動式可變氣缸管理系統。


          一、可變氣缸管理??

          可變氣缸管理(VariableCylinderManagement,VCM)是本田公司所擁有的一種可變氣缸管理技術,它可以在行駛時將發動機的個別氣缸關閉,讓一臺3.5L V6發動機在3缸、4缸、6缸之間變化,排量則在1.75~3.5L之間變化,如下圖所示。這種技術的發動機安裝在第8代和第9代本田雅閣汽車3.5L上。

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          VCM技術可以智能地管理汽車發動機,當汽車進行爬坡、加速、起步等全負荷工作時,發動機的6個氣缸會全部投入工作;當汽車以中速巡航狀態行駛時,工作的氣缸數會減半,即只有3個氣缸工作;在高速巡航時,為了保證汽車的動力輸出,運行氣缸的數量會增加至4個。由于系統會自動關閉非工作缸的進氣門和排氣門,所以可避免與進、排氣相關的吸排損失,并進一步提高了燃油經濟性。

          在3缸工作模式下,后排氣缸組被停止工作。在4缸工作模式下,前排氣缸組的左側和中間氣缸正常工作,后排氣缸組的右側和中間氣缸正常工作。關閉氣缸后,停止工作氣缸中的火花塞會繼續點火,從而盡量避免火花塞的溫度損失,防止氣缸重新工作后因不完全燃燒而造成火花塞油污。VCM系統采用電子控制,對節氣門開度、車速、發動機轉速、自動變速器擋位選擇及其他因素進行監測,以針對各種工作狀態確定適宜的氣缸啟用方案。此外,該系統還會確定發動機機油壓力是否適合VCM進行工作模式的切換,以及催化轉化器的溫度是否仍會保持在適當范圍內。

          為了使氣缸啟用或停用時的過渡能夠平穩進行,系統會調整點火正時、線控節氣門的開度,并相應地啟用或解除變矩器鎖定。對于汽車來說,駕乘人員基本不會察覺氣缸在變化。


          二、多段式排氣量調節系統??

          多段式排氣量調節系統(Multi-DisplacementSystem,MDS)是奔馳特有的發動機技術。由于奔馳和克萊斯勒的“聯姻”,克萊斯勒5.7LHemiV8發動機采用了MDS技術,通過對發動機負荷、工況的判斷,能夠以4缸或8缸運轉,發動機對稱關閉4個氣缸,剩下的4個氣缸則組成了一臺V4發動機,使發動機依然能夠保持較好的平順性,如下圖所示。

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          具有MDS的5.7LHemi發動機安裝在大切諾機上。MDS的核心在于奔馳掌握了如何提高電控裝置反應速度以及用于控制系統的更加成熟的算法等先進技術,但氣門挺柱卻是實現氣缸禁用最重要的機械設備。這種特殊的兩件式滾輪挺柱的內部機構和外部套筒并非硬性連接,當發動機處于8缸工作狀態的時候,它的內外兩部分被兩個受到彈簧作用力的鏈接銷鎖死,這時挺柱的內外部分都隨凸輪軸轉動從而可以推動頂桿正??刂茪忾T開合。

          然而,當機油溫度傳感器感知發動機處于輕負荷的情況時,控制電腦會接通電磁閥電源,電磁閥通電后把更高的機油壓力傳遞到與其相對應的挺柱并將鏈接銷推入,從而使挺柱內部與套筒分離,此時外部的套筒隨著凸輪軸運轉,而內部的推桿已經失去了作用。最終的結果就是頂桿失去了推動力,從而氣門的彈簧機構就可以保證氣門一直處于關閉狀態。氣門關閉后,氣缸內部的火花塞放電以及燃料注入的工作也將停止,發動機最終處于4缸工作狀態。

          MDS使發動機工作氣缸在8缸和4缸之間切換,它最大的好處就是提高了發動機的燃油經濟性??巳R斯勒對其進行的長期測試表明,在市區和高速公路行駛時,MDS的使用率分別為17%和48%,總體平均使用率為40%,這樣在各種行駛條件下,預計燃油經濟性總體將提高10%。

          MDS的另外一個成功之處就是氣缸的切換可以在0.04s內安靜地完成,如此靈敏的切換速度使得MDS真正具有了實用價值。因為只有靈敏的切換才能實實在在地達到節油的目的,才能讓駕駛員不會為了適應它而去改變駕駛習慣,同時只有靈敏、安靜的切換才不會影響到乘坐的舒適性。


          三、主動式可變氣缸管理系統??

          主動式可變氣缸管理系統(ACT)是由德國大眾公司所研制的,可變氣缸技術首次被使用在小排量車型上,如下圖所示。第2、第3缸的4個凸輪各自對應一個ACT電磁閥,在工況允許的情況下,電磁閥將正常工作的凸輪切換至零角度凸輪,氣門停止工作,第2、第3缸停止噴油。

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          當發動機轉速在1250~4000r/min之間,即轉矩輸出在25~100N·m時,ACT就會啟動。這一轉速和轉矩范圍十分寬泛,幾乎涵蓋了歐洲行駛循環下近70%的駕駛狀態。當駕駛員踩下油門踏板時,兩個氣缸就會重啟。

          值得一提的是,借助油門踏板傳感器和智能監測軟件,該系統可探測出不規律的駕駛狀態。如在車流中穿行或在鄉村道路上高速行駛的情況下,氣缸關閉功能將被禁用。駕駛員可從車速表和轉速表之間的多功能顯示器上得知汽車當前是2缸運行還是4缸運行。

          該系統可在發動機中低負荷運轉狀態下關閉第2缸和第3缸,因此能夠將歐盟行駛循環的油耗降低0.4L/100km左右。在第3擋或第4擋以50km/h的速度勻速行駛時,其油耗降低可達1L/100km。即使在第5擋以70km/h的速度行駛,該系統也可將油耗降低0.7L/100km。


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