革命尚未成功 深入解析大众1.4TSI汽缸关闭技术

版权声明：本文版权为网易汽车所有。
在活塞式内燃机技术几乎已经达到瓶颈之后，若想再从发动机技术革新上榨取出些许的节油效果，都是非常困难的。对于那些V8、V6或是气缸更多的发动机来说，在巡航时候自动关闭一部分气缸，称之为汽缸关闭技术，能够显著降低这些油老虎的油耗，但是，当这项技术应用在4缸发动机上又会是怎样的表现呢？大众日前就推出了世界首款带气缸关闭技术的TSI发动机，当然网易汽车《技术大讲堂》向来是辩证看问题的，对于此项技术，我们坚决不能迷信，为什么这样说？且看下文。


什么是“气缸关闭技术”？
顾名思义，这一技术就是在多缸发动机正常运转过程中，随机或者指定停止为某几个气缸供应燃油，以达到减少燃烧，降低富余功率，最终实现节油的目的。这一技术在化油器时代，是几乎无法完成的任务，只有多点电喷时代，这一技术才迎来了春天。而目前最为前沿的缸内直喷技术，更是实现这一能力的最佳载体，因为喷油嘴可以精确控制绝不向这一气缸内喷油，自然就避免了额外的燃油消耗。大众首先将TSI发动机应用此功能，正是出于这一考虑。
而正是因为目前大众1.4TSI发动机在国内的推广普及程度较高，因此这一技术的诞生，对于整个中国汽车消费者都有着切身利益的影响。
TSI关闭气缸的原理
当1.4TSI发动机的转速在1400rpm到4000rpm之间，扭矩输出在25~75Nm范围，气缸关闭功能才启动，2号、3号气缸被关闭。NEDC测试工况下有70%的行驶路段上都处于这一状态。当驾驶员用力踩下油门踏板，2号和3号气缸就会自动重新启动，运动模式下汽缸关闭功能则会暂时停止。


实现这一技术的原理其实很简单——在凸轮轴上下功夫。目前的VVT可变正时技术就是通过改变凸轮轴相位来实现的，这一次又拿凸轮轴开刀，看来凸轮轴的日子确实比较难过。
在普通的凸轮轴上，驱动2号、3号两个气缸的凸轮首先多设计了一个蜗槽结构，固定也与以往的同轮轴体铸造在一体的形式不同，而是通过花键固定在上面。功能实现则是可以通过上方四组控制杆的调整驱动蜗槽结构，推动凸轮沿着轴向移动位置。


在凸轮移动位置之后，2号、3号气缸不仅失去了燃油喷射，更失去了进排气气门的开合，处于完全密闭状态，这就实现了所谓的气缸关闭。
排量小了一半，节油效果能省一半？
正如文章开头提到过的，我们要辩证的看问题，绝对不能迷信技术的鼓吹。即便是排量缩小了一半，但是节油效果却根本无法达到理想状态下的节油50%，这究竟是为什么呢？
根据大众官方公布的数据，应用了汽缸关闭技术的1.4TSI发动机，在NEDC新欧洲行驶循环测试中，每百公里平均油耗降低0.4L。结合自动启停功能后，平均每百公里油耗能够降低0.6L。如果发动机保持中度转速，（3挡或4挡车辆以50km/h行驶）时，每百公里平均可节油近1L。

不同挡位/车速下的节能效率
回复该发言

读到这里，那些期待着能将百公里油耗降低3L或4L的朋友可能要失望了吧？没错，这项技术在目前大众设计的工作模式下，是根本无法实现那么显著的油耗改善的，那么推出这一技术的出发点何在？——降低排放。
其实降低排放才是大众基于推出这项看似还不太成熟的技术的出发点。它可以使得满足欧V排放的发动机直接满足异常严苛的欧VI排放标准，可以令1.4TSI在未来相当长一段时期内不通过大面积升级即可继续销售，目的还是延长产品线的生命力。
大众在延长产品线的生命力方面的造诣，中国的消费者应该是感受颇深吧？
为什么不能迷信它？凭什么说它不成熟？
大众的拥趸们最有可能问的两个问题，我想在这里做一解答。因为这项技术虽然可以迅速在国内铺展，为大家带来油耗的进一步降低。但是，许多潜在的问题确实无法忽视的。首先便是振动问题，做减法这么简单的原理，之所以此前从没有其他厂商的4缸机涉足，原因就在于4缸机已是发动机振动控制的一个底线，3缸发动机或者是2缸发动机的自平衡能力较差，所以会带来较大的发动机振动。而4缸发动机在关闭两个气缸之后，已然成了2缸机，与双缸摩托车的工作方式几乎无异。


尤其是大众此次推行该技术的1.4TSI发动机，只能关闭居中的2号和3号气缸，1号和4号气缸永远保持工作。由于1号气缸和4号气缸的点火时序完全一致，因此可以做到发动机扭矩下降不会很大，但是工作模式就完完全全类似单缸四冲程发动机，也就是摩托车常用的工作方式，振动控制的难度可想而知。
其次便是发动机内部热能分布的问题，正常情况下，4个气缸永远工作，无论是缸体还是进排气系统的温度都是相对均匀而稳定的。而应用了关闭气缸技术之后，停止点火的2、3两个气缸，温度会骤然降低，造成缸体内部温度分布产生变化，容易产生局部温度降低至工作温度以下的情况，造成内部热变形而导致潜在的烧机油或者是摩擦加剧。
第三便是该技术工作时致命的制约——密闭的气缸。前面对于原理的叙述我们提到，关闭气缸实际上是停止驱动进排气气门，这样一来在气门挺杆弹簧的作用下，这两个气缸的所有8个气门完全关闭，形成了密闭容器，但是活塞还是要继续做往复运动，正如我们常见的注射器原理，如果我们堵住注射器的针口，那么推动注射器活塞将是非常困难的，这便是强大的内阻来源，这也就很好的揭示了为什么排量降低一半，而油耗为什么无法降低一半——仅剩的两个工作气缸，在继续推动车子前进的同时，还需要付出额外的动力去继续带动两个不工作但消耗巨大能量的锁闭气缸。当然这一显著问题也是可以迎刃而解的，就是保持一个微小而恒定的气门升程，保持气缸长通状态即可。
总而言之，我们听说一项新技术的时候，绝对不能轻易迷信，哪怕是大厂的作品，更要冷静分析。行文至此，我们一方面希望国内的大众1.4TSI能够尽快实现自动启停和气缸关闭的普及，但是我们只是不希望做小白鼠。欢迎各位网友对此踊跃发表您自己的看法以及见解。


无论发动机、变速箱还是底盘、悬架，《技术大讲堂》用深入浅出的语言全方位的向你阐述汽车各方面的先进技术。看过《技术大讲堂》后你会对汽车有着更加全面的了解，4S店的销售人员很难再用那些听上去神乎其神的技术名词忽悠你，你将成为一个真正的汽车技术达人。
回复该发言