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路博潤：停缸技術與凸輪定相

2017-01-04 09:39:40 來源：路博潤作者：中國潤滑油網瀏覽次數(shù)：1982

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摘要：在當今搭載汽油發(fā)動機的輕型乘用車內，我們發(fā)現(xiàn)一部分車采用了停缸技術，而更多的車輛采用了氣門機構凸輪定相技術。這兩種技術都是在發(fā)動機處于運行階段時工作且都可以在提升燃油經濟性的同時為駕駛員提供充足的備用功率。

在當今搭載汽油發(fā)動機的輕型乘用車內，我們發(fā)現(xiàn)一部分車采用了停缸技術，而更多的車輛采用了氣門機構凸輪定相技術。這兩種技術都是在發(fā)動機處于運行階段時工作且都可以在提升燃油經濟性的同時為駕駛員提供充足的備用功率。

1981年，通用汽車首次將停缸技術用于凱迪拉克 V-8 發(fā)動機，該發(fā)動機有4缸、6缸和8缸三種配置。相對原始的電子控制系統(tǒng)、糟糕的發(fā)動機使用感受以及當時的技術限制等問題使得駕駛員抱怨連連，該技術很快就退出市場了。2004年，克萊斯勒再次推出改進后的停缸技術，命名為 MDS（多排量系統(tǒng)），應用于體積較大的推桿 V-8 發(fā)動機，比如用于乘用車的5.7升赫米 V-8。

通用汽車的停缸技術首次出現(xiàn)在2005年，最初被稱為“按需排量”，現(xiàn)在已更名為“主動燃油管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)只能在負荷較輕的工況中使用，工作原理如下：當發(fā)動機電子控制器發(fā)出信號后，電磁閥將發(fā)動機潤滑油引導至8缸中4缸上經改進的進氣和排氣液壓挺桿。同時，噴油器也會接到指令，停止向目標氣缸噴油。

▲ 克萊斯勒赫米 V-8 發(fā)動機剖面和 MDS液壓停缸裝置

因此，每個目標氣缸都會在一次做功沖程后關閉排氣閥和進氣閥，將排氣隔離在缸內。接著，活塞對這些定量的氣體進行壓縮和擴張，就像彈簧一樣。停工的氣缸不會產生任何功率，但有助于節(jié)省燃油。根據(jù)美國環(huán)保署（EPA）的聯(lián)邦測試規(guī)范，該技術可以將每加侖英里數(shù)（mpg）提升5-8%。

這樣一來，由于節(jié)流閥擴大了開口，V-8 發(fā)動機中剩下的4個氣缸才能以更高的效率工作。如有需求，功率也可以迅速地儲藏于閑置氣缸。與搭配液壓凸輪從動件的更加復雜的頂置凸輪（OHC）氣門相比，停缸技術更為簡潔便宜，尤其當它與推桿/液壓挺桿氣門機構搭配后。

現(xiàn)已公開的 OEM 部件成本為100美元左右，有的甚至還不到這個價位。本田在 SOHC V-6 汽油發(fā)動機中使用了該技術，命名為“主動氣缸管理”，主要特色是使用電磁閥來鎖定、解鎖凸輪從動件。然而當6個氣缸中的3個被閑置后，發(fā)動機的運行帶來明顯的震動，本田只能采用主動電機構件來抵消多余的震動，以此消除車內噪音。戴姆勒的停缸技術名為“主動氣缸控制”，最早于2001年應用于戴姆勒 V-12 汽油發(fā)動機。

隨著硬件使用的普及，硬件成本也在不斷下降，于是可變氣門正時（VVT）技術之一的凸輪定相技術成為了大受歡迎、成本低廉的節(jié)油減排技術，而且它也能提供理想的功率與扭矩。在正常駕駛中，凸輪處于基本設定狀態(tài)，進氣閥和出氣閥開度略微重疊（進氣閥和排氣閥都開啟），功率容量有限，此時可實現(xiàn)最佳的燃油經濟性和最少的排放。

當發(fā)動機控制器發(fā)出信號后（駕駛員突然踩下加速踏板），液壓凸輪相位器便將持續(xù)不斷地向前和向后旋轉凸輪軸。在一個電子控油閥的指令下，被加壓的發(fā)動機潤滑油將被引導至內部包含葉片的相位器。至少進氣凸輪（可能也有排氣凸輪）會在主驅動鏈輪內以一個大約50度的范圍進行相位調整，從而改變閥門正時。關閉閥門有提前和延后兩種模式可選。

提前或旋轉的凸輪位可以造成更多的閥門重疊，從而加強高轉速工況下的進氣能力。事實上，駕駛員還可以暫時切換至“競速凸輪位”，以增強功率的輸出。此外，更高的容積效率還會提升燃油經濟性。不過可惜的是，在液壓凸輪相位器完成旋轉前有一段延遲（可能是0.5秒或更多）。另外，發(fā)動機潤滑油的情況（包括夾帶空氣、泡沫、粘度、清潔度和管路壓力等）也可能對凸輪相位器的性能和反應能力產生重大影響。

使用性能級別或粘度錯誤的發(fā)動機潤滑油可能損害凸輪相位器的正常工作，液壓停缸系統(tǒng)也會受到影響。凸輪相位器的啟動和速度似乎取決于加速踏板開度的改變。也就是說，踩得太慢、太輕不會使凸輪相位器啟動旋轉，只有用力、快速地踩到底才有用。為了解決液壓/機油凸輪相位器的緩慢問題，Delphi 于2011年3月公布了全電子相位器 e-Phaser，它可以達到通常反應速度的3倍，當然成本也增加了。