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原标题:发动机可变缸到底是一种什么技术？

 雅斯顿原创文章 | 孑羽

虽然目前全球的纯电动新能源汽车搞得风生水起，可内燃机依然是汽车的主流动力，在未来相当长的一段时间内，它仍将占据重要地位。所以众多有实力的车企也并未放弃已步入瓶颈期的发动机技术，即使知道再取得突破性进展的可能性不高，但不积跬步，无以至千里，就算在降低油耗与提升效率上只能带来0.*%的改善，也会成为未来实现无限可能的助力。

为了实现汽油发动机低油耗、高效率的终极目标，世界各国汽车厂商给出了不同的答案。日系品牌中以节油见长的丰田“Dynamic Force Engine”直列四缸2.5L直喷发动机，基于TNGA平台架构，热效率可达41%；搭载了众多业内领先涡轮增压技术的大众1.5TSI发动机，则体现了欧洲厂商发动机技术路线由小排量化（Downsize）向适度小排量化（Rightsizing）转变；而上个月刚上市的凯迪拉克XT4所搭载的第八代Ecotec 2.0T可变涡轮增压发动机，便是通用交出的最新答案。

作为通用汽车第八代Ecotec发动机系列首款产品，凯迪拉克XT4搭载了众多领先科技，但最受瞩目的依然还是基于“单缸最优”理念和全新模块化架构打造而成的全新2.0T可变涡轮增压发动机，它除了具备低排放、低油耗、低速高扭等优势以外，还提前满足了最新国六B的排放标准，而这一系列成果的取得离不开各项创新技术的加持。

其中最让人好奇的便是这套 “Tripower”可变气门管理技术，相较于传统的机械式凸轮轴+气门，这项技术搭载了首创的三段式滑动凸轮轴，可以对气门实现智能多级化控制，并根据实际驾驶情况选取最佳气门升程，适时切换“四缸高性能模式”、“四缸经济模式”和“两缸超经济模式”（闭缸）三种工作模式，以达到动力与排放的完美平衡。

只通过文字描述可能对于不了解发动机结构的人而言，脑海中并没有什么画面感，也很难想象它到底是如何实现的，所以结合下图来解释这些技术就再合适不过了。由图我们可以看到，当上方的凸轮高度不同时，下方的气门开度就会发生相应的变化，而凯迪拉克XT4的三段式滑动凸轮轴便是利用这一特点，来实现改变气门的升程。

在发动机高负荷运转时，可使用较大的气门升程增加进气量，从而改善发动机的动力输出；在低负荷时则使用较小的气门升程，限制进气量，以达到减少喷油量提升燃油经济性的目的；而在巡航或滑行工况下时，只需直接切换到没有升程的凸轮上，即可将第2、第3缸的气门关闭，来实现两缸超经济模式，不过这一超经济模式，在高速巡航状态下是无法使用的，因为两缸根本拽不动。

而在发动机闭缸工作时，关闭了一半的气缸，理论上来讲该工况下油耗要降低约50%，但事实是2、3缸虽然不做功，可每一个活塞都通过连杆与曲轴相连，只要曲轴运动，所有活塞一样会随着曲轴继续做往复运动，这也就消耗了部分能量。不过总体来讲油耗还是有所减少的，官方给出的数据是：闭缸工况下，燃油经济性提升15%。

只是同时关闭两个气缸也会带来新的问题。由于中间的2、3缸停止了做工，就不会产生热量，而此时两端的1、4缸继续工作会产生大量热量，这会直接导致发动机缸体热量分布不均匀，长此以往很可能导致缸体变形。

为了解决这个问题，通用给这套发动机配备了ATM主动热管理系统。与传统发动机采用的机械式水泵+石蜡节温器相比，通用采用的是电子水泵+电控球阀模块组成的智能管理系统，它配有6路独立的冷却循环，可以智能、精确控制冷却系统各环路的流量和流向，从而满足对系统热量的精确管理，以达到平衡发动机不同部件各自的最佳温度，并实现加速暖机，减少冷却损失、降低油耗，亦可在停机后对增压器继续进行冷却。

此外，该款发动机还是目前通用汽车在中国推出的首款搭载了35MPa燃油直喷系统的驱动系统，此前通用在国内车型上使用的高压缸内直喷技术都是20MPa的喷射压力。更高的喷射压力可以使燃油雾化的效果更好，与空气结合更为均匀，以达到更充分的燃烧效果，热效率也越高。

不过更大的喷油压力对喷油嘴、进油管以及高压汽油泵的设计和可靠性都提出了更高的要求。此款喷油器使用的是最新的激光打孔技术，大幅提高了打孔精度，而且每个单件都完成了近5亿次循环耐久试验及多种油品的适配性试验，确保了燃油系统的可靠性。

除了以上这些技术以外，通用第八代Ecotec发动机还采用了“双涡道电动放气阀涡轮增压器”来解决涡轮迟滞的问题；为了打造轻量化，它还将排气歧管集成到铝合金缸盖来实现紧凑设计，并采用了大量铝合金材料和复合材料，实现发动机的重量比上一代减轻14%；再加上全可变排量机油泵、智能主动电控碳罐泵等智能电气化科技的加持，该发动机的动力性能表现更出色，特别是在低扭表现上，1500rpm就可输出峰值扭矩，在城市路况下有更好的动力响应，而它的燃油经济性相较上一代反而提升了7.5%-10%。

可以看到，为了实现动力与燃油经济性之间的最佳平衡，这个已走过百年岁月的车企巨头做了许多努力，也将一些科技上的想象变为了现实，虽然这些技术可能不具备划时代意义，但也是经历过无数次失败并积累经验教训后才取得的成果，值得肯定。

图 | 来源于网络

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