为满足节能减排的环保需求,不少车厂都在各自的发动机上研发各式各样的节油科技,气缸休眠技术(可变排量)便是其中之一。如凯迪拉克L62 V8-6-4发动机可以切换到8缸、6缸或4缸模式下;戴姆勒克莱斯勒HEMI V8发动机,可以休眠4个气缸,变成V4发动机;通用近期研发的DSF系统,能够休眠6个气缸,由8缸发动机机变成2缸;大众的ACT,能够关闭4缸发动机中的2个气缸。 1、什么是气缸休眠技术? 所谓气缸休眠技术,是指当发动机工作在小负荷状态时,通过一系列的“手段”让部分气缸停止工作(休眠),剩余的气缸正常工作。这项技术的目的是为了降低油耗。 以汽油机进行说明,要让气缸正常进行工作,必须给气缸供应两种物质:燃油、空气。反过来,要让气缸休眠(不工作),也可以从这两种物质下手:断油 + 断气,这也是目前众多厂商主流的方式。 “断油”对于现在的电喷发动机来说,相对简单。因为燃油喷嘴其实是电磁阀,电磁阀通电则喷油,不通电就不喷油。所以只要发动机控制单元不发出喷油信号,就可以实现“断油”。 “断气”相对复杂。因为发动机的进、排气门是气体进入、排出气缸的必经之路。所以,只要让进、排气门不打开,就可以实现“断气”。目前各厂商有着各自的办法,如本田的方法是通过塞柱的移动,断开摇臂与凸轮轴之间的联动关系,让摇臂不再顶开进、排气门,实现“断气”。 为便于理解,假设一组数据:有一台4缸发动机,带动一辆车在5挡以60km/h的速度行驶,发动机转速1500rpm,发动机的输出功率是20kW。基于这个假设进行分析: (1)省油秘籍一:泵气损失减小 无气缸休眠时:4个气缸同时工作,发动机节气门开度是10°。由于这个时候节气门开度小,造成节气门后真空度大,气缸必须克服较大的阻力才能把空气吸到气缸内部,消耗了较多的能量,造成燃料消耗大。(不好理解的话,想想用吸管喝饮料时,用手捏着吸管是不是更难吸了) 先做个知识铺垫:一般来说,提高发动机负荷率可以提高燃油经济性(发动机负荷率是指某一转速下,发动机实际输出的功率与发动机能够输出的最大功率之比)。下面是某转速下发动机负荷率跟油耗率的关系示意图。负荷率在80%~90%时,油耗率最低,意味着此时燃油经济性最高(油耗率越低,燃油经济性越高)。 2个气缸休眠时:为了让发动机的转速继续为1500rpm、功率继续保持在20kW,剩下的2个气缸中每个气缸必须输出的功率为10kW,这个时候负荷率为10÷15=66.7%。 (3)省油秘籍三:燃烧传热面积小,传热损失减小,热效率提高 燃油在气缸内燃烧后,热量传递至气缸壁、缸体,然后被冷却系统带走,燃油的能量变成了热量被带走,没有转化成有效的机械能。 无气缸休眠时:4个气缸的气缸壁均进行热传递; 2个气缸休眠时:传热面积减半,传热损失减小,循环热效率提高,燃料燃烧的能量更多的转化为机械能,有利于降低油耗。 优点:低油耗,省油钱 不同厂商、不同排量对该技术的应用,节油效果有所差异,该技术大约能降低5%-10%的油耗。一辆综合油耗8L的车,年均开2万公里,每年节省约480~960元,对于小排量经济型轿车来说,效果还是比较明显的。 缺点:购车、用车成本的增加 气缸休眠技术使用了更为复杂的发动机机械构造以及与之匹配的控制策略,必定会带来整车成本的提升,而这些必然会转嫁到消费者身上。与此同时,复杂的技术带来了发生故障的可能性,也会提高维修保养成本。 为满足日益严格的排放、油耗法规和提升产品竞争力,各大车厂不断挖掘发动机节油的潜能,气缸休眠技术逐渐向小排量发动机进行应用。但是要想发挥气缸休眠技术的优势,还得结合缸内直喷、稀薄燃烧、能量回收、轻量化等节油技术,才能由量变引起质变。 文/文车圈,from车域无疆。 (本文系作者个人观点,不代表一点资讯的观点和立场) |
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