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電液推桿尺寸筆記:八缸車的省油秘

作者:147小編 發(fā)布時(shí)間:2022-05-19 16:47:08點(diǎn)擊:252

筆記: 八缸車的省油秘技 Cylinder Deactivation 氣缸休止技術(shù)又稱又稱歇缸、閉缸、斷缸...AFM...MDS...VCM

如果一輛多缸汽車在高速路上能達(dá)到20mpg,而它的一半氣缸關(guān)閉,會(huì)發(fā)生什么?

把一個(gè)6缸發(fā)動(dòng)機(jī)變成3缸?

這就是氣缸休止技術(shù)背后的簡(jiǎn)單想法。

當(dāng)需要發(fā)動(dòng)機(jī)的全部氣缸時(shí), 例如加速、跋涉上坡、拖車時(shí),所有的氣缸都正常工作。但當(dāng)汽車在巡航時(shí),僅有輕微的負(fù)載,關(guān)閉幾個(gè)氣缸肯定會(huì)增加燃油經(jīng)濟(jì)性。并不是說(shuō)這種差異是巨大的。

關(guān)閉一半的汽缸肯定不會(huì)使汽油里程增加一倍,或接近一倍。

但是,在汽油價(jià)格越來(lái)越高的情況下,這一步驟的改善足以使總體運(yùn)行成本有相當(dāng)大的差別。

通用汽車為創(chuàng)新的V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)鋪平了道路,但也失去了方向。在一些老司機(jī)的記憶中,氣缸休止技術(shù)仍然帶有一些污名,而這源于通用。1979年第二次燃料危機(jī)的時(shí)候,通用決定生產(chǎn)一種被稱為V8-6-4的發(fā)動(dòng)機(jī)。正如其名稱所示,這基本上是一個(gè)V8發(fā)動(dòng)機(jī),與通用的許多其他發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。不過(guò),在部分時(shí)間里,它的2個(gè)或4個(gè)氣缸可以關(guān)閉,留下4個(gè)或6個(gè)氣缸在工作。由伊頓開發(fā)的創(chuàng)新的可變排量(也稱為 "模塊化排量")發(fā)動(dòng)機(jī)是所有1981年凱迪拉克的標(biāo)準(zhǔn)配置。據(jù)駕駛條件,V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)可以在4個(gè)、6個(gè)或8個(gè)汽缸上運(yùn)行,根據(jù)需要從一種模式切換到另一種模式,然后再返回。電液推桿

這一基本原則并不新鮮。

二戰(zhàn)期間曾進(jìn)行過(guò)可變排量的實(shí)驗(yàn)。在通用汽車的版本中,一個(gè)微處理器決定在某一時(shí)刻可以省去哪些氣缸。

然后,微處理器向一個(gè)電磁鐵驅(qū)動(dòng)的阻擋板發(fā)出信號(hào),阻擋板改變位置,允許每個(gè)不需要的氣缸的氣門搖臂在與平時(shí)不同的位置旋轉(zhuǎn)。因此,某些汽缸的進(jìn)氣和排氣閥將保持關(guān)閉,而不是正常運(yùn)行。氣門升程器及其相關(guān)推桿像往常一樣在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)上下移動(dòng),但那些不需要的氣門對(duì)仍然空轉(zhuǎn)。

在4個(gè)汽缸運(yùn)行時(shí),只要司機(jī)踩下油門踏板進(jìn)行超車或并線,排量就會(huì)恢復(fù)到全部8個(gè)。這種反應(yīng)是為了讓那些疑慮4缸凱迪拉克是否夠力的司機(jī)放心。并不是說(shuō)他們可以期待有力的反應(yīng)。盡管排量為6.0升,所有8個(gè)氣缸都在工作,但這時(shí)凱迪拉克的發(fā)動(dòng)機(jī)只產(chǎn)生140馬力。這在20世紀(jì)70年代已經(jīng)有了。凱迪拉克告訴客戶,在改變排量時(shí),任何 "感知到的感覺 "都是 "輕微的",因?yàn)椴簧婕皩?shí)際的換擋。按下一個(gè)按鈕,MPG Sentinel顯示有多少個(gè)氣缸在工作。再按一次,顯示屏就會(huì)顯示出即時(shí)的 MPG 油耗。這款創(chuàng)新的新發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性困境的一個(gè)戲劇性的,甚至是部分的解決方案。凱迪拉克聲稱,在高速公路上行駛時(shí),油耗減少了30%。可是,在實(shí)踐中出現(xiàn)了一些棘手的問(wèn)題。不可否認(rèn),V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)是富有想象力的,但也很復(fù)雜。計(jì)算機(jī)控制是一個(gè)新概念,反應(yīng)緩慢,而且還沒(méi)有充分發(fā)展到能夠以適當(dāng)?shù)目煽啃蕴幚磉@種性質(zhì)的任務(wù)。相反,模塊化的排量給許多車主帶來(lái)了無(wú)盡的麻煩,其中許多都與有點(diǎn)原始的燃油噴射系統(tǒng)有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油器沒(méi)有切斷未使用的氣缸的燃料,而是繼續(xù)向它們提供燃料,導(dǎo)致汽油積聚。弗利特伍德豪華轎車堅(jiān)持使用V8-6-4,直到1984年。電液推桿

但對(duì)于其他凱迪拉克車型,它在1982年被一個(gè)新的傳統(tǒng)的HT-4100 V-8取代。1982年,凱迪拉克還有其他的想法來(lái)提高燃油經(jīng)濟(jì)性,包括首次推出的4缸Cimarron。一些麻煩的V8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)后來(lái)被改成傳統(tǒng)的V-8發(fā)動(dòng)機(jī)。

1999年在歐洲銷售的全尺寸梅賽德斯奔馳車有了新的東西:主動(dòng)汽缸控制系統(tǒng)??梢酝S肰8或V12發(fā)動(dòng)機(jī)中的一半汽缸。梅賽德斯的系統(tǒng)使用雙臂來(lái)驅(qū)動(dòng)每個(gè)閥門,由計(jì)算機(jī)控制。這對(duì)臂既可以鎖在一起,也可以分開,以保持閥門正常運(yùn)行或使其保持關(guān)閉。這時(shí),燃油噴射系統(tǒng)比通用汽車的V8-6-4時(shí)代要復(fù)雜得多。計(jì)算機(jī)控制也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。電液推桿

盡管在21世紀(jì)來(lái)臨之際,燃油經(jīng)濟(jì)性并不是一個(gè)主要問(wèn)題,但大型發(fā)動(dòng)機(jī)似乎有可能成為氣缸休止技術(shù)的候選者。

在V8-6-4失敗的二十多年后,通用又推出了一種更為復(fù)雜和可靠的停缸形式。

按需排量(DoD)首先安裝在2005年雪佛蘭TrailBlazer和GMC Envoy SUV的5.3升V8發(fā)動(dòng)機(jī)上,當(dāng)車輛處于輕載狀態(tài)時(shí),按需排量可以關(guān)閉一半的氣缸,當(dāng)駕駛員踩下油門踏板加速時(shí),或檢測(cè)到需要額外的動(dòng)力時(shí),再將其恢復(fù)。

按需排量關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火順序中的每一個(gè)其他氣缸。特殊的可折疊氣門升程器被安裝在四個(gè)特定的氣缸中。這些排量提升器有一個(gè)由油壓驅(qū)動(dòng)的彈簧式鎖銷。螺線管可以增加油壓,使受影響的閥門的銷子移開,并使每個(gè)De-ac升降器的頂部塌縮--不再接觸其推桿。當(dāng)需要更多的動(dòng)力時(shí),油壓被移除,升程器被鎖回其全長(zhǎng)配置。通用聲稱,配備按需排量(DoD)的SUV的燃油經(jīng)濟(jì)性提高了8%。按需排量很快就進(jìn)入了選定的通用汽車V-6發(fā)動(dòng)機(jī),如龐蒂克G6等車型。

當(dāng)克萊斯勒在2005年車型中引入現(xiàn)代的Hemi V-8時(shí),對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的擔(dān)憂開始增加。克萊斯勒有一個(gè)解決方案,即為5.7升發(fā)動(dòng)機(jī)配備多排量系統(tǒng),以另一個(gè)名字命名的氣缸休止技術(shù)。2005年新推出的克萊斯勒300C和道奇馬格努姆,以及道奇公羊皮卡和杜蘭戈SUV都配備了Hemi動(dòng)力。多排量Hemis也可以進(jìn)入大切諾基和指揮官,以及2006年的道奇Charger。像其他可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,克萊斯勒的系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使汽車或卡車在開始時(shí)所有8個(gè)氣缸都能發(fā)揮作用。在時(shí)速18英里以上,如果發(fā)動(dòng)機(jī)以中等轉(zhuǎn)速輕度巡航,一半的汽缸可以關(guān)閉,直到需要它們?cè)俅渭铀倩蚺榔聲r(shí),無(wú)論何時(shí)負(fù)荷增加。特殊的升程器在油壓的作用下被塌縮。因此,在這種頂置氣門設(shè)計(jì)中,發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸與作用于選定氣門的推桿脫離。據(jù)克萊斯勒稱,8缸和4缸之間的切換可在40毫秒內(nèi)完成,而且沒(méi)有燃料進(jìn)入未使用的氣缸??巳R斯勒聲稱,多排量發(fā)動(dòng)機(jī)在這種半自動(dòng)V8發(fā)動(dòng)機(jī)上的燃油經(jīng)濟(jì)性提高了10%至20%。電液推桿

從2005年的奧德賽開始,本田在其3.5升i-VTEC("i "代表 "智能")V6發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用了氣缸休止技術(shù)--又稱可變氣缸管理技術(shù)。當(dāng)需要高輸出時(shí),該發(fā)動(dòng)機(jī)在所有6個(gè)氣缸上運(yùn)行。當(dāng)巡航和輕載時(shí),3個(gè)汽缸中的一組被空轉(zhuǎn)。不需要的汽缸在這段時(shí)間內(nèi)被密封起來(lái),最大限度地減少內(nèi)部泵的損失。一旦需要全功率,額外的閥門就會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài),其氣缸開始接受燃料。在本田的VCM V6中,液壓回路由兩個(gè)系統(tǒng)組成,每個(gè)系統(tǒng)都能提供驅(qū)動(dòng)同步活塞所需的壓力,使不需要的閥門失效。這是通過(guò)分離兩個(gè)串聯(lián)的搖臂來(lái)實(shí)現(xiàn)的,這兩個(gè)搖臂與每個(gè)閥門一起工作,使其保持關(guān)閉。本田的控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)節(jié)氣門位置、車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)速度,以及自動(dòng)變速器的齒輪選擇,以確定車輛是在巡航還是在減速。當(dāng)這些3個(gè)汽缸空轉(zhuǎn)時(shí),該系統(tǒng)還改變了點(diǎn)火時(shí)間,并打開和關(guān)閉變速器的變矩器鎖止,以抑制6缸和3缸操作切換間的顛簸現(xiàn)象。后來(lái),雅閣和領(lǐng)航員車型也可以獲得VCM。本田聲稱:"3缸和6缸模式之間的平滑、無(wú)縫切換,對(duì)駕駛者來(lái)說(shuō)幾乎是難以察覺的"。電液推桿

除了本田的V6發(fā)動(dòng)機(jī)外,大多數(shù)停缸技術(shù)都應(yīng)用于美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的卡車V8發(fā)動(dòng)機(jī),盡管各種通用的V6發(fā)動(dòng)機(jī)也受益于該技術(shù)。然而,這些系統(tǒng)并沒(méi)有像其他一些提高燃油經(jīng)濟(jì)性的方法那樣得到廣泛的關(guān)注。

啟動(dòng)/停止操作主要在混合動(dòng)力汽車中引入,啟動(dòng)/停止是在特定條件下停用發(fā)動(dòng)機(jī)的另一種方式。當(dāng)車輛停下來(lái)時(shí),它的發(fā)動(dòng)機(jī)就完全關(guān)閉了。觸摸油門踏板,它就會(huì)迅速再次啟動(dòng),準(zhǔn)備行動(dòng)。與汽缸停用相比,更多的未來(lái)車輛可能會(huì)采用這種相對(duì)初級(jí)的技術(shù)作為燃油經(jīng)濟(jì)性措施。電液推桿

新的氣缸休止技術(shù)可以在SKYACTIV-G 2.5升發(fā)動(dòng)機(jī)中找到,2018款馬自達(dá)CX-5和2018款馬6上提供,馬自達(dá)唯一一家在北美的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)上提供氣缸停用技術(shù)的制造商。四缸氣缸休止技術(shù)的挑戰(zhàn)是,在兩個(gè)氣缸上運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)更容易引起振動(dòng)。馬自達(dá)的突破性解決方案是在六速SKYACTIV-DRIVE自動(dòng)變速器內(nèi)使用一個(gè)支點(diǎn),確保兩缸和四缸運(yùn)行之間的無(wú)縫過(guò)渡。

當(dāng)不需要發(fā)動(dòng)機(jī)的全部動(dòng)力時(shí),氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)有選擇地禁用一些氣缸,以提高燃油經(jīng)濟(jì)性并減少二氧化碳排放。當(dāng)功率要求不高時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)不以峰值水平運(yùn)行。節(jié)氣門進(jìn)氣量最小,氣缸的進(jìn)氣量更難。不僅需要更多的力量來(lái)克服內(nèi)部真空,而且氣缸也不能完全充滿空氣。由于氣缸中的空氣較少,燃燒壓力就會(huì)降低。這種情況通常被稱為抽氣損失,會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

氣缸休止技術(shù)通過(guò)關(guān)閉進(jìn)氣和排氣閥并切斷對(duì)某一特定氣缸的燃料噴射,有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)的排量。停用的氣缸中的活塞壓縮被困的氣體,并被推回,因此理論上消耗的凈功為零。其余的汽缸通過(guò)在更高的燃燒壓力下工作來(lái)補(bǔ)償不活躍的汽缸造成的動(dòng)力損失。因此,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)上的給定負(fù)荷,節(jié)氣門更開放,使氣缸平均有效壓力更接近最佳水平,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。電液推桿

在美國(guó)企業(yè)平均燃料經(jīng)濟(jì)性(CAFE)標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)下,制造商要新的方法來(lái)提高其車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。

為了停用氣缸,由ECM控制的螺線管會(huì)移動(dòng),使所需氣缸的氣門搖臂與各自的推桿脫離。通過(guò)與推桿分離,這些氣缸的閥門不再接受凸輪軸提供的機(jī)械升力,因此將保持關(guān)閉。V-8-6-4發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)是通過(guò)早期的電子燃料噴射方式實(shí)現(xiàn)的,這種方式被稱為 "節(jié)氣門體噴射",燃料從節(jié)氣門體的一個(gè)點(diǎn)供應(yīng)給所有汽缸。當(dāng)氣缸被停用時(shí),ECM減少了燃料的噴射量,但該系統(tǒng)不可能切斷對(duì)特定氣缸的燃料。一般說(shuō)來(lái),該系統(tǒng)因ECM的計(jì)算能力不足和節(jié)氣門體噴射技術(shù)缺乏精確的燃料控制而出現(xiàn)了駕駛性能問(wèn)題。

三菱實(shí)施一個(gè)被稱為 "調(diào)制排量 "的汽缸停用版本。基于與凱迪拉克設(shè)計(jì)相同的原則,設(shè)計(jì)了一個(gè)四缸發(fā)動(dòng)機(jī),能夠停用其中的兩個(gè)汽缸。這兩種設(shè)計(jì)都沒(méi)有受到公眾的歡迎,停用氣缸的做法在若干年內(nèi)仍然不受歡迎。

今天包括梅賽德斯奔馳、克萊斯勒、通用、本田和大眾在內(nèi)的公司重新發(fā)明了氣缸休止技術(shù),包括可變氣門正時(shí)和可變壓縮在內(nèi)的想法。今天的發(fā)動(dòng)機(jī)采用兩種凸輪軸配置中的一種:推桿設(shè)計(jì)或頂置凸輪設(shè)計(jì)。電液推桿

對(duì)于這兩種設(shè)計(jì),氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)氣和排氣閥,并停止向停用的氣缸噴射燃料。對(duì)汽缸停用的所有組件的控制來(lái)自ECM。ECM從幾個(gè)傳感器獲取信息,以決定何時(shí)啟動(dòng)汽缸停用。決定因素通常是車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和節(jié)氣門位置。

克萊斯勒和通用在特定的V6和V8推桿發(fā)動(dòng)機(jī)中采用了氣缸休止技術(shù)。這兩家公司都使用一種特殊類型的液壓升降器來(lái)暫停停用氣缸的進(jìn)氣和排氣閥的驅(qū)動(dòng)。這可以防止旋轉(zhuǎn)的凸輪軸產(chǎn)生的提升運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化為選定的推桿及其各自的閥門。液壓提升器可以被認(rèn)為是氣缸中的一個(gè)柱塞;氣缸接觸并跟隨凸輪葉的上下運(yùn)動(dòng)。柱塞位于氣缸(或升降器主體)的頂部,將升力從凸輪軸轉(zhuǎn)移到推桿上,然后再轉(zhuǎn)移到閥門上。柱塞通常不會(huì)在升降器主體內(nèi)移動(dòng),因?yàn)橹黧w內(nèi)充滿了油。在用于停缸的特殊液壓升降器中,柱塞被允許折疊到升降器體內(nèi),從而防止凸輪葉的提升運(yùn)動(dòng)到達(dá)閥門。這是在允許高壓油流入升降器主體時(shí)實(shí)現(xiàn)的,它使鎖銷脫離并允許柱塞塌陷。高壓油的供應(yīng)是通過(guò)一個(gè)由ECM控制的電子螺線管開啟和關(guān)閉的。只要沒(méi)有來(lái)自凸輪軸的力量推動(dòng)氣門打開,氣門彈簧就會(huì)使一個(gè)氣缸的氣門保持關(guān)閉。

頂置凸輪(OHC)發(fā)動(dòng)機(jī):奔馳、本田和大眾都在OHC發(fā)動(dòng)機(jī)中使用了氣缸休止技術(shù),從四缸到V12都有。電液推桿

奔馳和本田使用類似的系統(tǒng)。與部署在克萊斯勒和通用汽車推桿式發(fā)動(dòng)機(jī)中的那些系統(tǒng)一樣,梅賽德斯和本田的系統(tǒng)依靠螺線管,根據(jù)ECM信號(hào)控制高壓油流。與推桿系統(tǒng)不同的是,這兩個(gè)制造商的OHC系統(tǒng)利用特殊的搖臂來(lái)控制停用氣缸的閥門運(yùn)動(dòng)。對(duì)于可以停用的氣缸中的每個(gè)閥門,有兩個(gè)獨(dú)立的搖臂,它們直接挨在一起,共享同一個(gè)支點(diǎn)。其中一個(gè)搖臂與凸輪軸持續(xù)接觸,就像一個(gè)正常的搖臂。第二個(gè)搖臂則與氣門持續(xù)接觸。

本田全鋁SOHC 60度V6發(fā)動(dòng)機(jī)的較新型號(hào)采用了兩個(gè)進(jìn)氣閥葉,使本田的i-VTEC技術(shù)在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時(shí)都能發(fā)揮作用。第三個(gè)零升程葉只連接到后組,允許這些汽缸的進(jìn)氣閥關(guān)閉,有效地使它們停用。在正常操作中,兩個(gè)搖臂的運(yùn)動(dòng)被一個(gè)銷子鎖在一起,因此,影響第一個(gè)搖臂的凸輪軸的升力被轉(zhuǎn)化到第二個(gè)搖臂上,從而打開閥門。在停缸模式下,ECM使電子螺線管通電,從而使高壓油脫離將兩個(gè)搖臂鎖在一起的銷軸。其結(jié)果是,兩個(gè)搖臂現(xiàn)在彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng):第一個(gè)搖臂繼續(xù)跟隨凸輪,但這種運(yùn)動(dòng)不會(huì)傳遞給第二個(gè)搖臂,因此閥門不會(huì)移動(dòng),在氣門彈簧的壓力下保持關(guān)閉。

大眾使用的是一個(gè)完全不同的系統(tǒng)。用一種特殊的、多件式的凸輪軸設(shè)計(jì),使用像套筒一樣套在主軸上的短部分。在這些套筒上,有兩個(gè)不同的葉型,供一個(gè)氣門使用,還有一個(gè)螺旋形的槽,被切割到套筒上。當(dāng)氣缸需要停用時(shí),一個(gè)銷子從安裝在凸輪軸上方的電磁執(zhí)行器上落下,它與旋轉(zhuǎn)的凸輪套筒上的螺旋槽相配合。套筒沿著螺旋槽的路徑跟隨銷軸,使套筒向左或向右移動(dòng)。在正常操作過(guò)程中,氣門搖臂將遵循套筒上的一個(gè)葉形輪廓,它的形狀與正常的凸輪葉一樣。當(dāng)套筒在進(jìn)入汽缸停用模式時(shí)發(fā)生軸向移動(dòng),氣門搖桿開始跟隨第二個(gè)葉形輪廓,這根本不是一個(gè)凸輪形狀,而是完全圓形的,一個(gè) "零升程 "葉。搖臂保持與凸輪套筒的連續(xù)接觸,但現(xiàn)在跟隨的是一個(gè)不提供升程的葉子;因此,各個(gè)閥門仍然關(guān)閉。電液推桿

美國(guó)能源部EPA估計(jì),氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)可提高約7.5%的燃油效率,但制造商目前提供的系統(tǒng)聲稱效率提高了20%。

有氣缸休止技術(shù)選項(xiàng)的汽車包括本田奧德賽、雅閣和PILOT;大眾波羅BlueGT;奧迪A1、A3和A8L;雪佛蘭Impala、Suburban、Silverado、Tahoe、Caprice、Camaro和Corvette Stingray。

......

氣缸休止技術(shù)并不完全是一項(xiàng)新的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),但通用汽車在20多年前首次在一些凱迪拉克車型上使用它。說(shuō)實(shí)話最初迭代的汽缸停用系統(tǒng)的操作不僅苛刻,而且這些系統(tǒng)還極易發(fā)生故障,結(jié)果是大多數(shù)客戶不喜歡和不信任汽缸停用系統(tǒng)。電液推桿

然而,一些汽車制造商已經(jīng)花了很大力氣來(lái)消除這些錯(cuò)誤,其結(jié)果是現(xiàn)代汽缸停用系統(tǒng)現(xiàn)在相當(dāng)可靠。

氣缸休止技術(shù)指在發(fā)動(dòng)機(jī)輕載時(shí)停用V型發(fā)動(dòng)機(jī)的一些汽缸,以滿足一些市場(chǎng)或管轄區(qū)日益嚴(yán)格的排放法規(guī),最明顯的是在加州。作為一個(gè)實(shí)際問(wèn)題,通用開發(fā)的第一個(gè)氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)早于縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的趨勢(shì),然后通過(guò)強(qiáng)制感應(yīng)和其他發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料管理策略來(lái)提高縮小后的發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。盡管如此,在V8和V6上停用一些氣缸的想法在通用于2005年發(fā)布的 "按需排量 "系統(tǒng)滿足生效的排放法規(guī)方面發(fā)揮了很大作用。

該系統(tǒng)首先在2005年的雪佛蘭開拓者和GMC Envoy上實(shí)施,5.3L第四代發(fā)動(dòng)機(jī)可以停用左側(cè)的第1和第7個(gè)氣缸以及右側(cè)的第4和第6個(gè)氣缸,在某些工況下留住四個(gè)氣缸來(lái)產(chǎn)生動(dòng)力。當(dāng)這個(gè)系統(tǒng)正常時(shí),工作得很好;事實(shí)上,由于開拓者、Envoy和類似的SUV只需要大約25馬力就能在平坦的道路上保持110公里/小時(shí)的巡航,這些發(fā)動(dòng)機(jī)在停用50%的汽缸時(shí)提供了出色的燃油經(jīng)濟(jì)性,并大大減少了排放。電液推桿

不需要深入研究恢復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)完全運(yùn)行的復(fù)雜的使能條件,只是說(shuō)同樣的汽缸總是被停用,而且當(dāng)所有各自的使能條件得到滿足時(shí),汽缸的停用和重新激活都自動(dòng)發(fā)生。

2005年后不久,通用汽車將他們的按需排量系統(tǒng)更名為 "主動(dòng)燃料管理",

主要原因是

  • 吉普/克萊斯勒/道奇在半成品發(fā)動(dòng)機(jī)上引入了幾乎相同的氣缸停用系統(tǒng),他們稱之為 "多排量系統(tǒng)";
  • 本田/謳歌引入了自己的氣缸停用系統(tǒng),他們稱之為 "可變氣缸管理"。

你可能會(huì)問(wèn),為什么上述任何一項(xiàng)很重要?

因?yàn)殡m然上述系統(tǒng)在汽車工程方面代表古老的技術(shù),但這些系統(tǒng)構(gòu)成了新的氣缸休止技術(shù)的基礎(chǔ),不再總是停用同一汽缸。

這種系統(tǒng)的一個(gè)例子被稱為 "動(dòng)態(tài)燃油管理",它在2019年初首次出現(xiàn)在通用汽車的5.3L和6.2L發(fā)動(dòng)機(jī)上,又稱L84和L87發(fā)動(dòng)機(jī),這引出了一個(gè)問(wèn)題:

動(dòng)態(tài)燃油管理系統(tǒng)有什么新功能?

討論具體細(xì)節(jié)之前,值得一提的是,高油耗不僅是所有氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)共同特征,它也是一個(gè)在所有應(yīng)用中抵制所有糾正嘗試的條件。

簡(jiǎn)而言之,這個(gè)問(wèn)題涉及到這樣一個(gè)事實(shí):

活塞環(huán)需要壓縮和燃燒壓力才能工作,因?yàn)榛钊h(huán)的彈簧張力不足以以足夠的力量將其推到氣缸壁上,從而在其密封面和氣缸壁之間建立和保持一個(gè)積極的密封。因此,活塞的設(shè)計(jì)使壓縮壓力和燃燒壓力都能從活塞環(huán)后面施加巨大的力量,將活塞環(huán)推到氣缸壁上,這就是使活塞環(huán)能夠電液推桿

  • 包含燃燒壓力;
  • 在很大程度上防止氣缸壁上的油滲過(guò)活塞環(huán)進(jìn)入燃燒室。

鑒于上述情況,安裝了氣缸停用系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)高油耗是不足為奇。

當(dāng)氣缸停用時(shí),確?;钊h(huán)有效運(yùn)作的機(jī)制被移除。換句話說(shuō),這意味著當(dāng)汽缸停用時(shí),機(jī)油控制僅僅依賴于活塞環(huán)的彈簧張力,事實(shí)證明,這是一個(gè)不太成功的策略。

然而通用與德爾福聯(lián)合,似乎至少找到了解決高油耗的部分辦法。

動(dòng)態(tài)燃油管理系統(tǒng),即德爾福所說(shuō)的 "動(dòng)態(tài)跳火",不僅有能力在停用的汽缸中捕獲低壓燃燒荷載,而且還能以固定和幾乎無(wú)數(shù)的組合或模式停用不同的汽缸。

在實(shí)踐中,該系統(tǒng)使用八個(gè)油控制電磁閥,每個(gè)電磁閥控制每個(gè)氣缸的兩個(gè)閥門。

因此,當(dāng)任何給定的汽缸被停用時(shí),控制系統(tǒng)禁用該汽缸的燃料供應(yīng),但不是在該汽缸發(fā)生燃燒之前。

這樣做的結(jié)果是,由于系統(tǒng)停用了兩個(gè)閥門,大部分的燃燒壓力被保留在停用的氣缸內(nèi),在那里,壓力協(xié)助活塞環(huán)進(jìn)行有效的油控制。當(dāng)停用的汽缸被重新激活時(shí),控制系統(tǒng)首先打開排氣閥以排空被困的廢氣,然后再重新激活進(jìn)氣閥,使重新激活的汽缸恢復(fù)到壓縮/燃燒排氣/進(jìn)氣循環(huán)的正常運(yùn)行。

該系統(tǒng)與以前的汽缸停用系統(tǒng)相比,最大的優(yōu)勢(shì)在于,通過(guò)能夠在隨后的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中停用不同的汽缸對(duì),該系統(tǒng)可以減少,甚至消除固定汽缸對(duì)停用時(shí)在不同發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷下出現(xiàn)的NVH問(wèn)題。電液推桿

盡管大多數(shù)V8發(fā)動(dòng)機(jī)本質(zhì)上是平衡良好的,但在V8發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)發(fā)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅在很大程度上是由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷決定的,因此當(dāng)相同的汽缸總是被停用,而不管發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷如何,停用的汽缸所帶來(lái)的動(dòng)力損失會(huì)使一些振動(dòng)頻率更加復(fù)雜。

停用氣缸中的被困廢氣作為一種 "彈簧",在很大程度上平衡了停用氣缸中活塞的向上慣性運(yùn)動(dòng)與正常氣缸的正常壓縮壓力,這減少了一些扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。雖然這不能解決因停用的氣缸失去動(dòng)力貢獻(xiàn)而產(chǎn)生的振動(dòng),但控制系統(tǒng)可以通過(guò)在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中停用不同的氣缸對(duì)來(lái) "調(diào)出 "大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),而當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)荷決定了在任何特定的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中停用哪些氣缸。

在通用動(dòng)態(tài)燃油管理系統(tǒng)的維護(hù)、保養(yǎng)、維修和編程問(wèn)題方面,第三方維修行業(yè)沒(méi)有大量的技術(shù)信息,但由于該系統(tǒng)仍然非常新,許多第三方維修廠不太可能很快就會(huì)遇到這些系統(tǒng)。

可是, 對(duì)于老式的氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)就不能這么說(shuō)了。

工作原理

  • "AFM "代表通用汽車的主動(dòng)燃料管理系統(tǒng)
  • "MDS "代表Jeep/克萊斯勒/道奇使用的多排量系統(tǒng)。
  • "VCM "代表本田/謳歌使用的可變氣缸管理。

從工程角度來(lái)看,通用使用的AFM系統(tǒng)和吉普/克萊斯勒/道奇使用的MDS系統(tǒng)在所有方面和目的上都是沒(méi)有區(qū)別的。

這兩個(gè)系統(tǒng)都使用油控制螺線管來(lái)移動(dòng)氣門升程器中的彈簧銷,以有效地縮短氣門升程器。電液推桿

在實(shí)踐中,控制可停用氣缸的氣門升程器由內(nèi)外兩部分組成,通過(guò)用加壓的發(fā)動(dòng)機(jī)油移動(dòng)鎖銷,可以相互耦合或脫鉤。

當(dāng)氣門升降器的兩個(gè)部分被鎖在一起時(shí),升降器的有效長(zhǎng)度就會(huì)減少,這意味著升降器不能打開氣門。

然而,應(yīng)該注意的是,當(dāng)汽缸停用啟動(dòng)時(shí),機(jī)油控制電磁閥的操作是定時(shí)的,以使排氣閥首先停用,從而使停用的汽缸能夠截留汽缸內(nèi)最后一次燃燒事件的廢氣。

還要注意的是,雖然通用新的DMF(動(dòng)態(tài)燃料管理)系統(tǒng)也有這一功能,但舊的AFM和MDS系統(tǒng)不能在不同時(shí)間禁用不同的汽缸對(duì)。

正如前面提到的,將廢氣困在被禁用的汽缸內(nèi),既能減少機(jī)油消耗,又能減少發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng),但這些系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是,汽缸每次只停用10分鐘,然后再恢復(fù)V8全速運(yùn)行1分鐘,從一種運(yùn)行模式過(guò)渡到另一種模式的時(shí)間不到250毫秒。從理論上講,10分鐘/1分鐘的周期可以無(wú)限期地持續(xù)下去。

當(dāng)然,前提是所有的啟用條件都得到滿足,但請(qǐng)注意,在停用汽缸期間要保持火花,以防止火花塞積碳結(jié)垢。

同樣,本田/謳歌使用的VCM系統(tǒng)也使用可移動(dòng)的鎖銷,這些鎖銷由油控制電磁閥管理。

然而,主要的區(qū)別是,VCM系統(tǒng)使用鎖銷使搖臂組件與凸輪軸從動(dòng)件脫鉤,而不是使氣門升程器塌陷,這與搖臂上的鎖銷用于激活/停用本田的VTEC系統(tǒng)的方式基本相同。電液推桿

常見的氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)問(wèn)題

機(jī)油服務(wù)警告

由于所有的汽缸停用系統(tǒng)都使用加壓的發(fā)動(dòng)機(jī)油和機(jī)油控制電磁閥,所有這類系統(tǒng)都需要大量的干凈的、未受污染的高級(jí)機(jī)油供應(yīng),以便按設(shè)計(jì)工作。

事實(shí)上,這些系統(tǒng)的大多數(shù)問(wèn)題直接源于機(jī)油供應(yīng)和/或機(jī)油壓力控制問(wèn)題。

這意味著你最有可能看到的癥狀和問(wèn)題可能包括以下一個(gè)或多個(gè)方面:

機(jī)油消耗量過(guò)大和/或火花塞結(jié)垢

盡管將廢氣截留在停用的汽缸中已經(jīng)在一定程度上減少了機(jī)油消耗,

但許多具有汽缸停用功能的通用汽車和吉普/克萊斯勒/道奇汽車的司機(jī)仍然認(rèn)為其車輛的機(jī)油消耗過(guò)高。

檢查PCV系統(tǒng),以確定是否有(燒機(jī)油)任何機(jī)油通過(guò)該系統(tǒng)被拉入進(jìn)氣系統(tǒng)中。

檢查以確定是否有油霧通過(guò)位于曲軸箱內(nèi)的AFM(主動(dòng)燃料管理)系統(tǒng)的泄壓閥被吸入進(jìn)氣系統(tǒng)。

請(qǐng)注意,在長(zhǎng)時(shí)間的高速行駛條件下,這種情況更容易發(fā)生,在大多數(shù)情況下,油霧會(huì)聚集在活塞環(huán)槽中,在那里部分轉(zhuǎn)化為碳沉積物,更加增加了機(jī)油消耗。這種情況也會(huì)導(dǎo)致火花塞結(jié)垢,并因火花塞過(guò)熱而造成火花塞故障。

對(duì)這些情況的補(bǔ)救措施包括用重新設(shè)計(jì)的裝置更換挺桿(氣門)蓋,和/或在曲軸箱內(nèi)靠近泄壓閥的地方安裝一個(gè)機(jī)油導(dǎo)流板,以防止油霧進(jìn)入閥門。其他補(bǔ)救措施包括拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)以清理活塞槽,或在活塞環(huán)在其槽中卡住時(shí)更換活塞。電液推桿

請(qǐng)注意,更換活塞環(huán)和/或活塞通常不能解決中長(zhǎng)期的問(wèn)題,因?yàn)闅飧卓?壁不再是圓形或平行的。

失火(缺缸)和/或機(jī)械噪音

這些情況幾乎無(wú)一例外地是由骯臟的、退化的或被污染的發(fā)動(dòng)機(jī)油引起的,它阻止了搖臂和氣門升程器中鎖銷的自由移動(dòng),無(wú)論涉及到何種應(yīng)用或OEM制造商。

問(wèn)題是,即使一個(gè)或多個(gè)汽缸可能由于機(jī)械部件的粘連或結(jié)合而無(wú)法完全停用,ECU仍將執(zhí)行各種扭矩控制策略,以防止駕駛員發(fā)現(xiàn)過(guò)渡到降低功率模式。

在實(shí)踐中,ECU將繼續(xù)對(duì)所有未停用的氣缸執(zhí)行所有必要的扭矩控制策略,這可能會(huì)導(dǎo)致車輛涌動(dòng)或蹣跚。

其他可能的癥狀可能包括嚴(yán)重的失火和/或氣門升程器類型的噪音和其他機(jī)械聲音,特別是在本田的應(yīng)用上,如奧德賽車型。

應(yīng)該注意的是,這些問(wèn)題沒(méi)有快速和簡(jiǎn)單的解決辦法:有效的維修通常需要拆卸受影響的部件,以清理油泥和其他沉積物。

注意,本田/謳歌通過(guò)使用高度先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)支架和通過(guò)工廠安裝的音響系統(tǒng)進(jìn)行噪音抑制,來(lái)解決 "正常 "的停缸噪音。

過(guò)渡太明顯

一些老司機(jī)抱怨,他們可以感覺到正常模式和弱功率模式之間的過(guò)渡,在大多數(shù)情況下,無(wú)法解決這個(gè)問(wèn)題。電液推桿

制造商已經(jīng)注意到了這種抱怨,因此,他們已經(jīng)開發(fā)了軟件更新,其中包含了一些策略來(lái)平滑過(guò)渡。

在某些情況下,這些策略包括瞬間改變點(diǎn)火時(shí)間和燃料輸送策略,以及適應(yīng)啟用條件,以減少停缸系統(tǒng)可以或?qū)⒁\(yùn)行的次數(shù)。每當(dāng)遇到這種抱怨時(shí),第一步最好是檢查描述這些和類似投訴的TSB(長(zhǎng)家技術(shù)公告)。

盡管如此,從OEM制造商那里獲得所需的軟件補(bǔ)丁和更新,也可以說(shuō)是一種挑戰(zhàn)(麻煩)。

帶有氣缸休止技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗量過(guò)大以及昂貴是客戶抱怨的最常見的問(wèn)題。

因此,重要的是要解釋:

  • 機(jī)油消耗是這些系統(tǒng)運(yùn)行的不可分割的部分;
  • 教育客戶這些系統(tǒng)如何工作,減少客戶在車輛上可能遇到的一些最常見的問(wèn)題。

ref

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