发动机的斯芬克斯之谜,是如何被凯迪拉克XT4轻松破解的?
2018-09-19   Myautotime

在西方,有这样一个著名的谜题,叫“斯芬克斯之谜”,是这样问的:

什么动物幼年时是四条腿走路,长大后用两条腿走路,而到了老年时则要用三条腿走路?

没错,答案就是人。

幼年人类不会行走,只能靠四条腿来爬;长大后腿部肌肉发达,可以用两条腿走路,等到了晚年,体力不支,就要借助“拐杖”,于是就成了“三条腿”。

尽管后世把“斯芬克斯之谜”的概念,用在了社会学、心理学等范畴上,但对于一个长久跟汽车打交道的人来说,“斯芬克斯之谜”无疑也可以用在发动机技术上,尤其是发动机变缸技术。

事实上,无论是幼年、成年,还是老年的人类,都选择了一种最佳的、也是最适合自己的动力策略,而对于每一个喜欢汽车的人来说,总希望有一台“聪明”的发动机,它可以“因势利导”,选择最佳的工况,实现最低的能耗。

同时,在日益严苛的排放法规面前,一台“高效率、低油耗和低排放”的发动机,成为很多车企挥之不去的“鱼和熊掌”情结。

过去,为了实现“又要马儿跑得快”、“又要马儿吃的少”的目的,很多车企只能在车重、排量,乃至缸数上做文章,以至于想要拥有一台驾驶乐趣充沛,又能够达到节油减排标准的高效能发动机,似乎是一个不太好权衡的悖论。

不过,随着8月29日新豪华运动SUV—凯迪拉克XT4的上市,车友们终于等来了一台“聪明”的发动机——全新2.0T可变缸涡轮增压发动机。

一台聪明的发动机是怎样炼成的?

就像火箭设计轨道前都需要上千万次的运算一样,发动机作为工业化产品,同时又是整车最为核心的部件,其生产研发过程自然更要遵循科学原理才能变得“聪明”。

凯迪拉克XT4搭载的这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机的整机开发理论就是严格按照单缸最优策略进行设计的。

这是目前行业先进的驱动系统开发策略,在单缸效率最优设计基础上,通过不同数量的气缸组合,使车辆达到最佳性能表现。

该款发动机是通用汽车第八代Ecotec发动机系列的代表之作,即当单缸排量在0.33-0.5L时,此时汽缸内既不会产生较高的热效率损失也不会发生空余做功的爆震,从而达到燃烧效率最高。

对2.0T发动机而言,单缸排量控制在0.5L时,就可以实现最佳的燃油经济性。

这就像是在一场4×100m接力赛中,这个团队正好是世界短跑排名前4位的选手:博尔特、布雷克、盖伊和鲍威尔,当每一个队员都是全世界跑的最快的选手,毋庸置疑,这支队伍的实力也是世界最强的。

这个简单的例子揭示了部分与系统的关系,“每个气缸”是部分,整个发动机是“系统”,单缸最优理念,也是让每个缸体发挥出最出色的状态,从而让整个系统的动力效能达到最优的设计目标。

其实性能与节能可以完美统一

为了遵循单缸最优理念,达到整机效率最优,通用打造这台发动机时为其加持了多种技术,比如创新运用的Tripower可变气门管理技术,由滑动凸轮轴、执行器、位置传感器、燃油喷射系统和电子控制单元组成。

我们都知道,可变气缸可以在不需要大功率的输出时,控制关闭一部分气缸,以减少燃油消耗。

之所以要把Tripower可变气门管理技术单拎出来说,就是因为这个技术将可变气门升程技术“更进一步”细化:在中间两个气缸中增加第三组无升程凸轮,独创出“三段式滑动凸轮轴”,在某些工况下切断两个气缸的进气和喷油,即“两缸超经济模式”。

这也使得这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机可以实现三种不同的工作模式:“四缸高性能模式”、“四缸经济模式”和“两缸超经济模式”

并且Tripower可变气门管理技术并不是把某些气缸简单的关闭或者停止,而是在切断喷油和进气之后,中间两个气缸的活塞仍然在曲轴的带动下照常工作,只不过此时并没有发生任何燃烧,并且可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”、“两缸超经济模式”三种工作模式,这也使得全新2.0T可变缸涡轮增压发动机在性能和节能上实现了兼顾。

不仅如此,为了配合达到最佳燃油经济性,这款发动机的燃烧室采用了最佳缸径冲程比,并匹配了35MPa的高压直喷系统及高滚流气道,同时综合考量重量控制、布置优化、性能表现等需求,选择不同数量的气缸组合,达到最优整车匹配。

当然,为了保障变缸工作的效率,这就要说到这台发动机全球首创采用电子水泵+电控球阀模块组成的ATM主动热管理系统。

这一系统可结合发动机分流式水套设计,通过ECU直接控制水泵转速及智能热管理模块的球阀角度,可以智能、精确控制冷却系统各环路的流量,进而满足对系统热量的精确管理,实现快速暖机,机油加热,停机冷却的功能。

加上35MPa高压直喷系统、双涡道单涡轮增压器、全铝缸盖集成排气歧管等前沿动力科技的辅佐,满足对系统热量的精确管理,进一步优化燃油效率与动力性能。

同时,这样的设计也使得全新2.0T可变缸涡轮增压发动机实现了汽油蒸汽由传统的被动脱附升级为主动脱附,通过发动机标定控制的优化,使得油箱油气抽吸在发动机全部运行工况下都能进行,实时冲洗碳罐,蒸发排放大幅降低(67%),满足国六B这一严厉的排放法规要求。

重塑了中小型豪华SUV的效能标杆

除了技术方面的给力,凯迪拉克XT4能够做到领先同级,也是得益于自身品牌在发动机研发方面进行模块化建设。

作为豪华品牌,其很早就确立了模块化进行产品打造的发展思路,在此前凯迪拉克相关的活动中,很多媒体都注意到其发动机核心零部件上都有二维码,这就是模块化时代标准的证明。

毫无疑问,模块化作业依靠先进的数字化工作平台、虚拟仿真技术以及物联网应用,在严谨的生产制造流程下,不论是发动机还是整车的生产作业都更加科学,产品或者发动机的精密性与可靠性都有着充分保障。

所以,在技术和模块化生产的双双加持下,凭借这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机,凯迪拉克XT4有着超越同级的产品力。其最大功率达到177kW,峰值扭矩高达350N·m,百公里加速时间最快仅需7.6秒。

另外,整车为全新2.0T可变缸涡轮增压发动机匹配了9速Hydra-Matic手自一体变速箱,保证了整车动力输出更加平顺,同时也照顾到了燃油经济性,使得整车百公里综合油耗低至7.2L。

应当说,得益于全新2.0T可变缸涡轮增压发动机的加持,凯迪拉克XT4也为其他豪华品牌在发动机研发方面提供了一种全新的技术路线;对细分市场而言,它重塑了中小型豪华SUV的效能标杆,在保证低油耗水平的同时能让用户体验到更高的驾驶乐趣。

全新2.0T可变缸涡轮增压发动机成功破解了发动机界的“斯芬克斯之谜”,而凯迪拉克XT4也是首款搭载该全新系列发动机的重磅产品。

我们有理由相信,这只是刚刚开始,未来全新系列发动机将在上汽通用跨品牌全面推广应用,继凯迪拉克XT4之后,还会有更多惊喜等待着消费者。

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