發動機也可以「變魔術」？看凱迪拉克怎麼詮釋「兼得」的魅力

形式的延續，並不代表技術的一塵不變，背後蘊含著理念的轉變，現在的主流四缸發動機，動力早就超越了過去8缸甚至10缸發動機，而且油耗還低。工程師們用一項項創新，顛覆著傳統觀念里更大的動力需要更多燃油的理論，朝著大馬力發動機也可以更省油的理念前行，那麼，這個看似「衝突」的理念背後，有著怎樣的技術支撐呢？恰巧，前不久剛剛上市的凱迪拉克XT4憑藉著全新2.0T可變缸渦輪增壓發動機，很好地詮釋了這個理念。2.0升的排量，壓榨了177千瓦，百公里綜合油耗卻僅有7.2升，而且還滿足最新的國6排放。它是怎麼做到這些的呢？讓我們來一探究竟。

單缸最優理念，帶來了高效表現

提到凱迪拉克XT4搭載的這台全新2.0T可變缸渦輪增壓發動機，就不得不從它的設計理念來說起。別看每台發動機的排量都相同，但是數據表現卻千差萬別，這就是發動機內部的秘密。缸徑的大小，升程，活塞的設計，燃燒室的形狀，氣門開度與點火的時間，等等一系列的精確設計，最後就會反映在發動機的各個地方，複雜而又繁瑣。於是乎，通用的工程師整合全球優勢資源，基於行業內領先的單缸最優理念，既按照整車需求和客戶需求為車輛設定尺寸最匹配的發動機，在單缸效率最優設計基礎上，通過不同數量的氣缸組合，使車輛達到最佳性能表現。根據數據來看，單缸的排量在0.33L到0.5L時，燃燒熱效率最高，這樣就可以根據搭載車輛的特點，來選擇由多少個氣缸來組合，使得每個氣缸都達到最高的燃燒效率，因此XT4上搭載的這台全新2.0T可變缸渦輪增壓發動機，每個缸都是0.5L的排量。

各項先進技術加持，「兼得」也能百變為現實

有了這個設計理念做指導，那麼剩下的事就是如何來實現「更大馬與更低油耗」這個「魚與熊掌兼得」的理想了。

首先是如何實現更大動力的問題。雖然直噴技術不是什麼新鮮事物，但是由於受到噴油軌設計強度與材料的限制，還有噴油口精度的問題，一般在噴射壓力上不太容易有突破，這也限制了燃燒時每個氣缸的輸出壓力。與常規的直噴系統不同，這台全新2.0T可變缸渦輪增壓發動機配備了35MPa高壓直噴系統，相比主流發動機20MPa的噴射壓力，大大提高了單次噴射進入氣缸的燃料，使得霧化效果更好，燃燒熱效率更高。為此，油軌的壁厚與材料都作了升級，還使用了最新的激光打孔技術，提高了噴油嘴的精度，保證了可靠性，這也是這台發動機能夠有177千瓦最大功率的原因之一。

提高了動力，下面就是怎樣降低油耗，這台發動機之所以稱為可變缸渦輪增壓發動機，就是因為它搭載了一套Tripower可變氣門管理技術，通過三段式凸輪軸的巧妙設計，ECU控制單元可以根據實際駕駛情況控制氣門的開啟狀態與開閉狀態，這樣以來，它就可以讓一台發動機在不同工況下有三種不同的模式：深踩油門加速時，發動機進入「四缸高性能模式」，此時動力響應更快，輸出更澎湃；在城市道路中低速行駛時，發動機進入「四缸經濟模式」，動力輸出既能滿足城市工況下的需求，又能比上一代發動機節油約5%；高檔位小油門穩速行駛時，發動機進入「兩缸超經濟模式」，此時發動機會自動關閉兩個氣缸，杜絕了不必要的燃油浪費。

有了更加智能的工況選擇，但是在諸如冷啟動，沒有暖機的情況下，燃油經濟性還是會受到很大影響，怎樣使得發動機儘可能工作在最佳溫度區間呢？通用的工程師給出了一套ATM主動熱管理系統的解決方案。這套技術方案的最大亮點就在「主動」上面，它是由電子水泵+電控球閥模塊組成，可以直接通過「大腦」ECU來控制水泵的轉速與球閥的開度，也就意味著，每時每刻，通過發動機的工作溫度，可以進行連續精確調節，實現快速暖機，機油加熱，停機冷卻的功能。

此外，還有一個讓渦輪增壓發動機「頭疼」的問題：放氣閥的壓力控制，在這台發動機上也很好的得到了解決。眾所周知，在渦輪工作的時候，會建立很高的壓力，但是在低速的情況下，往往很難快速建立壓力，這時候就需要控制放氣閥，而且如何控制連續變化的壓力，是一個較難解決的問題。面對這個難點，通用的工程師為這台發動機上配備了電動放氣閥渦輪增壓器，由ECU統一控制，可以實現連續精確的調節。在不同的工況下，可以通過放氣閥的精確開閉，迅速建立壓力，改善油耗，性能上兼顧低速高扭矩和高速大功率。

考慮了動力輸出，考慮了降低油耗，剩下還有最重要的一點就是怎樣改善排放。確實，在全球節能減排的大背景下，如何應對苛刻的排放法規，是一台優秀的發動機必須要面對的挑戰。我們都知道，內燃機的排放主要是CO（一氧化碳）、HC+NOx（碳氫化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳煙）等有害氣體含量。而由於燃油具有很強的揮發性，因此汽車上都會有一個碳罐裝置，碳罐一般裝在汽油箱和發動機之間，在常溫下燃油箱經常充滿蒸氣，燃料蒸發排放控制系統的作用是將蒸氣引入燃燒並防止揮發到大氣中，這個過程起重要作用的是活性碳罐貯存裝置。但是即便如此，在不同的工況下，碳管的能力也是有限，很難在全部時候都進行吸附。為了解決這個問題，通用的工程師在這台發動機上又進行了創新，採用了智能主動電控碳罐泵。首次應用電子泵，利用高轉速的特點，加上自潤滑的特性，直接由ECU來控制，實現汽油蒸汽由傳統的被動脫附升級為主動脫附，燃油蒸發幅度降低了67%，同時，電腦還可以根據壓差來制定診斷系統，進行智能診斷，輕鬆滿足國六及全球最嚴厲的加州蒸發排放法規要求。

高度集成化，重量更輕，耐久更強

輕量化作為汽車設計的一個永恆話題，一直以來都是一個追求平衡的過程，重量更輕，強度更高，才能進一步的帶來燃油經濟性等方面的優勢。通用在這台全新2.0T可變缸渦輪增壓發動機上也動了很大的「手腳」。首先是最新高壓鑄造的鋁合金剛體，經過缸體結構與壁厚的優化，重量減輕了21%。而排氣歧管與全鋁缸蓋的集成，使得整機布置更加緊湊，重量也減輕1到2公斤。在強度方面，龍門式缸體結構，集成度更好，能承受較大的機械負荷。油底殼也採用了複合材料，韌性與強度方面都得到了不小的提升。

總結：

作為通用汽車第八代Ecotec發動機系列的代表之作，凱迪拉克XT4搭載的這台2.0T可變缸渦輪增壓發動機整合了全球優勢資源，薈萃先進驅動科技，在保持強勁動力的同時，提升了燃油經濟性，減小了污染物排放，完成了一系列「兼得」的任務，引領了現代發動機設計的新趨勢。同時，作為首個搭載該全新系列發動機的重磅車型，凱迪拉克XT4也將為消費者帶來「更性能、更節能、更智能、更環保」的產品優勢。

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