亞洲新能源汽車(chē)網(wǎng)獲悉，凱迪拉克全新的緊湊型SUV XT4上最引人關(guān)注的莫過(guò)于它全系標(biāo)配的2.0T可變缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是通用第八代Ecotec系列發(fā)動(dòng)機(jī)的首款產(chǎn)品，它最特別的地方在于應(yīng)用了Tripower可變氣門(mén)管理技術(shù)，在特定的工況下，可以由四缸做功切換到兩缸做功，以獲得更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。
    擁有可變缸技術(shù)的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)目前是比較少見(jiàn)的，正是因?yàn)槿绱?，很多人都想知道這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的變缸技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的？什么工況下會(huì)變成兩缸運(yùn)行？這項(xiàng)技術(shù)又是否成熟可靠？所以，這篇技術(shù)解析文章，我們先來(lái)回答大家關(guān)注的這幾個(gè)問(wèn)題。
    變缸技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)？
    通用這臺(tái)全新的2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變缸的方式和奧迪的AVS、本田的VTEC技術(shù)類(lèi)似，都是通過(guò)切換使用不同大小的凸輪，從而改變氣門(mén)的升程實(shí)現(xiàn)變缸，只不過(guò)它不僅可以調(diào)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的大小，還能完全不打開(kāi)中間兩個(gè)缸的氣門(mén)，當(dāng)2、3缸的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的升程同時(shí)為零時(shí)，這兩個(gè)缸就停止了做功。原理其實(shí)非常簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不簡(jiǎn)單。
    在進(jìn)氣側(cè)的凸輪軸上，我們可以看到在1、4缸位置有高、低兩個(gè)不同升程的凸輪，用于改變進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟的大小。而在2、3缸位置除了高、低升程凸輪外，還有一個(gè)無(wú)升程的凸輪，當(dāng)切換到這個(gè)無(wú)升程的凸輪時(shí)，氣門(mén)就不會(huì)被頂開(kāi)，即實(shí)現(xiàn)了進(jìn)氣門(mén)的關(guān)閉。這個(gè)三段式的滑動(dòng)凸輪軸也是這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)首創(chuàng)的結(jié)構(gòu)，此前在其他發(fā)動(dòng)機(jī)上是沒(méi)有的。
    由于排氣側(cè)不需要控制排氣門(mén)開(kāi)啟的大小，只需要在2、3缸進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)配合關(guān)閉這兩個(gè)缸的排氣門(mén)即可，所以在排氣側(cè)的凸輪軸上，只有2、3缸位置有兩個(gè)不同升程的凸輪，分別是有升程的凸輪和無(wú)升程的凸輪，同樣的，切換到無(wú)升程凸輪時(shí)即實(shí)現(xiàn)了排氣門(mén)的關(guān)閉。
    這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)切換凸輪的原理和奧迪的AVS是基本一致的，都是通過(guò)電磁執(zhí)行器頂部的頂針插入螺旋溝槽中，利用螺旋結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向推力推動(dòng)凸輪組左右滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)用不同升程的凸輪去推動(dòng)氣門(mén)。在電磁執(zhí)行器安裝位置的下方（圖中整個(gè)缸蓋為倒置）有一個(gè)位置傳感器，它用于檢測(cè)螺旋溝槽的位置，當(dāng)檢測(cè)到位置滿足頂針頂出條件時(shí)，ECU才會(huì)向電磁執(zhí)行器發(fā)送執(zhí)行命令，防止頂針與螺旋溝槽發(fā)生碰撞。
    由于凸輪組與凸輪軸為花鍵連接，為了保證滑動(dòng)時(shí)每個(gè)凸輪都能夠精準(zhǔn)地對(duì)上氣門(mén)滾子搖臂的位置，和奧迪的AVS類(lèi)似，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)也在凸輪軸內(nèi)設(shè)置了彈簧限位結(jié)構(gòu)。
    通過(guò)應(yīng)用Tripower可變氣門(mén)管理技術(shù)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)四缸高性能模式（進(jìn)氣側(cè)四個(gè)缸全部使用高升程凸輪時(shí)）、四缸經(jīng)濟(jì)模式（進(jìn)氣側(cè)四個(gè)缸全部使用低升程凸輪時(shí)）和兩缸超經(jīng)濟(jì)模式（1、4缸進(jìn)氣側(cè)使用低升程凸輪，2、3缸的進(jìn)、排氣都使用無(wú)升程凸輪時(shí)）。當(dāng)切換到四缸經(jīng)濟(jì)模式時(shí)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升5%，而切換到兩缸超經(jīng)濟(jì)模式時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升15%。
    看到這里可能有人會(huì)有疑問(wèn)，為什么四缸變兩缸，少了一半的氣缸做功，燃油經(jīng)濟(jì)性只是提升了15%呢？那是因?yàn)榧词?、3缸氣門(mén)關(guān)閉了，也不噴油不做功了，但是2、3缸的活塞還是會(huì)被曲軸帶動(dòng)，不斷地在缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生能量的損失。同時(shí)曲軸、凸輪軸、飛輪等零件運(yùn)動(dòng)所需的能耗也并沒(méi)有減少，所以能提升15%的燃油經(jīng)濟(jì)性已經(jīng)是很不容易了。

    什么工況下變缸？

    這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)到底什么時(shí)候會(huì)用上兩缸？這問(wèn)題其實(shí)很難回答，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是否切換成兩缸運(yùn)轉(zhuǎn)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和車(chē)輛的車(chē)速、擋位、油門(mén)的開(kāi)度等因素都有關(guān)系，不能簡(jiǎn)單地概括為多少時(shí)速下就會(huì)切換成兩缸，或者油門(mén)踩多少就會(huì)切換成兩缸。從上面這張官方提供的圖中，我們可以看到只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速處于大約1200-2500rpm（沒(méi)有提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)），并且發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩處于0-60牛米（沒(méi)有提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)）區(qū)間時(shí)，才有可能切換成兩缸運(yùn)轉(zhuǎn)模式。注意，只是有可能，不是一定，1200-2500rpm和0-60牛米屬于切換兩缸模式的必要不充分條件。
    不過(guò)，雖然要實(shí)現(xiàn)變缸的條件非常復(fù)雜，但是并不代表它很難或很少實(shí)現(xiàn)變缸。據(jù)工程師透露，這臺(tái)車(chē)在30km/h以上、擋位處于3擋及以上并且油門(mén)開(kāi)度較小的情況下就能切換兩缸運(yùn)轉(zhuǎn)（同樣為必要不充分條件），在實(shí)際用車(chē)的過(guò)程中，比如平路中低速勻速行駛、下坡緩慢加速行駛、或平時(shí)看到前方有紅燈緩慢減速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)都有可能會(huì)切換成兩缸運(yùn)轉(zhuǎn)，并且切換速度很快，不會(huì)有頓挫、抖動(dòng)或者動(dòng)力輸出突然減弱，駕駛員不會(huì)有任何的感覺(jué)?？偠灾珽CU判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否可以切換成兩缸需要綜合考慮很多的因素，以保證兩缸狀態(tài)下輸出的動(dòng)力足夠滿足駕駛員的需求。值得注意的是，如果油門(mén)完全松開(kāi)了，發(fā)動(dòng)機(jī)是不會(huì)切換成兩缸模式的，工程師表示油門(mén)松開(kāi)時(shí)會(huì)有不同的節(jié)油策略，但具體是什么策略并沒(méi)有細(xì)說(shuō)。
    技術(shù)可靠性如何？
    在高速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)增加這么一套復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，肯定會(huì)讓人擔(dān)心可靠性的問(wèn)題。不過(guò)，擁有類(lèi)似螺旋溝槽和滑動(dòng)凸輪組結(jié)構(gòu)的奧迪AVS技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了十幾年的市場(chǎng)考驗(yàn)，結(jié)構(gòu)的可靠性是比較強(qiáng)的。同時(shí)，凱迪拉克1980年就已經(jīng)在第二代賽威的V8發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了閉缸技術(shù)，所以在變缸的策略調(diào)校上，通用是非常有經(jīng)驗(yàn)的。再加上通用在中國(guó)擁有獨(dú)立的、設(shè)施完善的試驗(yàn)部門(mén)，這臺(tái)全新的2.0T可變缸發(fā)動(dòng)機(jī)在上市之前，就已在中國(guó)進(jìn)行了共計(jì)9種、累計(jì)465萬(wàn)公里的系統(tǒng)耐久性測(cè)試，包括專為T(mén)ripower可變氣門(mén)系統(tǒng)新增的耐久性測(cè)試，所以對(duì)于這臺(tái)全新發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性，大可不必過(guò)于擔(dān)心。
    其他發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)
    在這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)之初，燃油經(jīng)濟(jì)性的重要性就是被放到首位的，因此才會(huì)有可變缸技術(shù)的應(yīng)用。但是單有可變缸技術(shù)肯定還達(dá)不到日漸嚴(yán)苛的油耗法規(guī)的要求，所以在這臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)上，我們還看到了缸蓋集成排氣歧管技術(shù)，保證冷車(chē)啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)可以快速進(jìn)入最高效的工作溫度；35MPa燃油直噴系統(tǒng)，相比上一代的20Mpa直噴系統(tǒng)噴油壓力更高，燃油霧化效果更好，燃燒更充分；全可變排量機(jī)油泵，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)機(jī)油泵的功率消耗，減少能量損失；智能主動(dòng)電控碳罐泵，可以主動(dòng)回收混有燃油的廢氣，使其快速重新參與燃燒；復(fù)合材料油底殼，進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)自重。
    需要注意的是，這臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有延續(xù)上一代Ecotec發(fā)動(dòng)機(jī)的中置直噴結(jié)構(gòu)，而是用回了側(cè)置的直噴結(jié)構(gòu)，噴油嘴位于進(jìn)氣門(mén)側(cè)面，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)頂部增加了可變缸結(jié)構(gòu)后，如果再將噴油嘴置于進(jìn)、排氣門(mén)頂部中間位置，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度就會(huì)很長(zhǎng)，并且頂部的結(jié)構(gòu)會(huì)過(guò)于復(fù)雜。不過(guò)，第八代的Ecotec發(fā)動(dòng)機(jī)后續(xù)還會(huì)推出不帶變缸技術(shù)的機(jī)型，目前仍然不清楚它們是不是都會(huì)用回側(cè)置噴油嘴結(jié)構(gòu)。
    除此以外，因?yàn)橛辛俗兏准夹g(shù)，在2、3缸不做功時(shí)，1、4缸的溫度會(huì)明顯高于2、3缸，使得發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的熱量分別不平均，這就需要更精確的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度控制系統(tǒng)。為此，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)使用了一套電子水泵與電控球閥模塊組成的ATM主動(dòng)熱管理系統(tǒng)，通過(guò)各式溫度傳感器來(lái)了解各個(gè)部位對(duì)溫度的實(shí)際需求，智能精確控制冷卻系統(tǒng)各環(huán)路的流量，使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱可以在穩(wěn)定和高效的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。
    通過(guò)這一系列的節(jié)油技術(shù)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)搭載到凱迪拉克XT4上，官方公布的百公里綜合油耗為7.2升，并可以提前滿足國(guó)六B排放標(biāo)準(zhǔn)。
    在動(dòng)力提升方面，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有投入多少新技術(shù)，畢竟上一代的Ecotec發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力就已經(jīng)足夠強(qiáng)了，通用的工程師也坦言，新一代的發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有打算再提高動(dòng)力參數(shù)，而是將主要精力放在改善排放上。所以在這臺(tái)全新的2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)上，我們只看到雙渦管、雙蝸殼的渦輪增壓器這一項(xiàng)較新的動(dòng)力提升技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)有助于減少排氣干涉，降低渦輪遲滯，使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在更低的轉(zhuǎn)速達(dá)到峰值扭矩，再加上電控泄壓閥的應(yīng)用，有效地改善發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)。
    最終，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為177千瓦，最大扭矩為350牛米，最大扭矩輸出平臺(tái)為1500-4000rpm，搭載到XT4上，官方公布0-100km/h加速成績(jī)?yōu)?.6秒。動(dòng)力參數(shù)和加速表現(xiàn)雖不如ATS-L上的那臺(tái)2.0T，但是在有效降低排放的前提下還能保持這樣的動(dòng)力，實(shí)屬不易。
    可以看到，在各國(guó)各地越來(lái)越嚴(yán)的油耗法規(guī)的逼迫下，現(xiàn)在新推出的發(fā)動(dòng)機(jī)都不得不將燃油經(jīng)濟(jì)性放到了首位，甚至動(dòng)力都得為之妥協(xié)，各個(gè)廠家研究的已經(jīng)不再是如何造出一臺(tái)更高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)，而是努力在節(jié)油和性能之間尋求平衡。在這樣的大環(huán)境下，通用的這臺(tái)第八代Ecotec 2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)算是相當(dāng)不錯(cuò)的，從官方公布的油耗數(shù)據(jù)來(lái)看，可變缸等節(jié)油技術(shù)的應(yīng)用較大幅度地降低了排放，而從XT4的實(shí)際試駕體驗(yàn)來(lái)看，其動(dòng)力表現(xiàn)也沒(méi)有受到特別大的影響，依然是同級(jí)中動(dòng)力較強(qiáng)的。
    不過(guò)，廠家公布的油耗數(shù)據(jù)和加速成績(jī)往往都是在比較理想的工況下獲得的，這臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)到底能不能如廠家說(shuō)的那樣節(jié)油，我們只能爭(zhēng)取盡快拿到試駕車(chē)進(jìn)行性能測(cè)試才能知道。