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发动机很废油?这个技术最多能省20%的油耗

05-22 11846 李劭行  

燃油经济性是目前内燃机研发的首要目标,法律法规不会要求发动机能有多强劲的输出,但是对于氮氧化物、颗粒物的排放却有着明确的要求,所以燃油经济性、排放是内燃机最大的考验。

 


所以很多汽车厂商推出各种手段,目的是为了在不降低功率的前提下保证发动机能满足更严格的排放法规要求,其中双喷射、提高压缩比、高滚流进气道等都是办法,但今天要说的是另外一个办法——闭缸。

 

与其利用各种手段挤牙膏式减排,闭缸会不会是一个比较简单粗暴的方法?闭缸技术在很多大排量多气缸车型上会看到,主要是在车辆巡航或者低负载低转速情况下关闭部分气缸,达到节能减排的目的;而目前凯迪拉克上的四缸发动机上也能关闭两个气缸,在低负载时使用两个气缸运转。

 


有趣的是,这项技术在排量越大,气缸数越多的发动机上效果会越明显,当然,也不是说小排量的发动机效率不高,理论上小排量发动机是更高效、省油的,因为他们的摩擦损耗更小,而且重量、体积都更小。所以闭缸技术并不能让效率已经很高的小排量发动机提升效果如大排量发动机般明显。

 

让大排量发动机的效率接近小排量发动机这就是闭缸技术的目的,它的作用就是让车辆具备完全可调的气缸关闭能力。比如说一台V8发动机,可以通过电脑控制只运行一个气缸或者8个气缸,或者1-8个气缸任意组合,这就是动态闭缸技术的神奇之处,但是一般情况下很多厂家为了统一设计或者使得这项技术更加可靠,会让固定的气缸关闭,而某些气缸会长期运行,通过闭缸技术可以做到理论极限以及最大效率的提升。

 


其中一种方式是通过关闭进排气门实现闭缸,而关闭进排气门的方式也有很多,这里主要说的是使用锁止销的方式,由于进排气门的结构近似,所以在关闭某个气缸时,会同时关闭它的进排气门。

 


发动机正常工作时和平常一样,凸轮轴通过摇臂来控制气门开关,锁止销会起到铰链的作用,随着凸轮转动,摇臂以锁止销为支点摆动,下压开启气门;锁止销通过液压作用保持在固定的位置,而锁止销是可以进行实时控制的,当你想要关闭这个气缸时,就可以通过锁止销来实现。

 


液压油会从油路进入锁止销(类似活塞设计,左右皆可有液压油),将锁止销推开,不再和摇臂连接,当凸轮轴再转过来时,就变成了摇臂以气门为支点,将摇臂从另一边压下,这样气门就不会被打开,气缸也不会点火。

 

理论上这个技术可以以任意的气缸数和气缸组合进行闭缸,所以电脑检测到当前工况所需要的的最少气缸数,比如在高速续航时,也许只需要两个气缸就可以满足动力需求,而且因为它可以动态控制任意气缸的关闭和点火,所以可以通过选择最佳的点火顺序做到良好的运转平衡,因此和一般用在四缸机和八缸机上的闭缸技术相比较,动态闭缸技术的平衡性更好,效率也更高,也不用担心因为缺少了某个气缸会导致震动等现象。

 


最重要的原因是只运行1个气缸的泵气损失会小很多,如果从节气门开度的角度考虑,当发动机只运行1个气缸时,为了让它吸入足够的空气,节气门要相对开得大一些;如果多个气缸同时工作,每次就不需要那么大的进气量,节气门开度相对单缸工作时就要相对小一些。节气门开度变小,意味着发动机要做更多的功来吸气,而发动机的泵气损失等于(排气压力Pe-进气压力Pi)x排量V,所以我们可以知道进排气压力的作用,如果进气压力非常高,等式中括号里的数值就会变小,意味着泵气损失更小,或者排气压力非常小,泵气损失也会减少。

 


这就意味着能量能够得到最大化使用,如果所有的压力都用来做有用功,当排气门打开时排气压力就为零,当然这是理想化状态。进气时同理,如果外界空气的压力很高,发动机不需要浪费大量的能量去吸入空气,那么发动机的运转效率就会更高,这是只使用单个气缸和多个气缸产生相同功率的最大优势,节气门开度更大,泵气损失更小。节气门开度很小时,有点类似减震器的工作原理,从很小的开口吸入空气会产生热量,进一步浪费发动机的能量。

 


另一个原因是:发动机在低负载下多缸工作时从气缸套流失的热能更多。如果低负载时每个气缸产生的热量只有平时的一小部分,而气缸套的散热能力不变,和高负载运行时相比,多缸低负载流失热量的比例更高,发动机在负载较高时运转更有效率,虽然烧了更多的油,但是也产生了更多的马力,所以可以通过闭缸技术来避免这些功率的损失。在维持低负载的马力需求时,也提高了燃油经济性。

 


上文说过,这项技术在气缸数越多的发动机上效果越明显。假设我们有一台16缸的发动机,但是这时候的运转负载很低,这时的节气门几乎处于微弱打开状态,16个气缸同时运行和单个气缸运行相比,泵气损失的差距是比较大的,所以单缸运行的效率会高很多。

 

采用闭缸技术的另一个好处在于发动机的进排气门都关闭了,而且气缸内没有点火,因为气缸内部没有空气进出,所以其他气缸是没有泵气损失的。

 


根据某些研究,闭缸技术可以减少7%-15%的二氧化碳排放,降低10%-20%的油耗,而且这些数字会随着发动机的体型变得更优秀,越大排量,越多缸数的发动机表现会越出色,但小排量发动机不会有大排量发动机般变化明显。

 


这项技术省油最核心的原因是减少了泵气损失,减少了泵气损失发动机的效率自然就提高了,而大排量多缸发动机在低负载时的泵气损失要比小排量发动机更大,所以闭缸技术应用在大排量发动机上作用更加明显。除了以上这种方式以外,还有很多诸如切换凸轮闭缸的技术,只是实现手段上的不同,但作用是一样的。

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全部评论
所长别开枪是我
2020-05-23日本
自从看了到了你,我每天都靠着营养快线续命。
佐兰
2020-05-23
好文章
寒冰147227752
2020-05-22
凯迪拉克的车一直都是我不屑一顾的车型
喜欢科普文
大军490
2020-05-22
老司机 又交作业了
车,有钱人装逼的神器,穷人代步的工具
垃圾车,不要来害我大天朝国民了
消费者集中买一台车的时候四儿子就忘乎所以了
正天笑谈
2020-05-22
凯迪拉克,这一次会不会崛起还是国人说了算
一家人开上这车去旅行一定很棒
确实是一辆很好的车
玩车教授
2020-05-22
Bill Tu
2020-05-22
第一第一
手速很快,点在看的速度也很快么?
价廉物美、外观帅气优雅、驾驶质感出众,是工薪阶层家庭购车首选。
学习了
Bill Tu
2020-05-22
第一第一
Ansion
2020-05-22
四缸车变成三缸的会抖吗
李鸿伟9077
2020-05-22
又一款好车即将问世,期待中……
蝈蝈Expo
2020-05-22
凯迪拉克车不错的,朋友有一辆,口碑不错
叫哦哦哦哦
2020-05-22
凯迪拉克这车不是拿来开的,是用来玩的,哈哈
现在合资车就是在吃老本,配置低,性价比低,外观老土,唯一还能支持消费者购买欲的就是因为合资车这三个字了
小吴
2020-05-22
666
仙禽异兽
2020-05-22
希望多写点这样的文章
现在汽车销量都不好吧
玩车教授
2020-05-22
V8 5.0 Motorsports
2020-05-22
顶科普贴。
给硬核小编点个在看吧!
yvi815
2020-05-22
凯迪拉克汽车还是可以的 动力强劲 油耗低 非常不错的家用车
非洲二哥0733
2020-05-22
只有不断地改款才能跟上激烈的车市
王汪汪
2020-05-22
闭缸技术真牛
Johnny dong
2020-05-22
我喜欢自吸大排量的车所以从不考虑油耗问题 我在乎的是百公里加速多少时间[呲牙]
铜轩O
2020-05-22
现在凯迪拉克的车满大街的在跑,省油耐用,维修保养便宜,可以省很多事。
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