關(guān)于凱迪拉克高效可變升程發(fā)動(dòng)機(jī)的性能分析

有關(guān)LSY發(fā)動(dòng)機(jī)的重要參數(shù)如下所示：

1LSY 4缸發(fā)動(dòng)機(jī)

隨著2019款XT4的發(fā)布，凱迪拉克在豪華緊湊型SUV領(lǐng)域的占有率與梅賽德斯奔馳GLA和寶馬X1等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手可謂不相上下。該款發(fā)動(dòng)機(jī)與在其他凱迪拉克車(chē)型上得以應(yīng)用的量產(chǎn)LTG 2.0 L機(jī)型相比，具有全面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。其在美國(guó)田納西州斯普林希爾的新裝配線(xiàn)上生產(chǎn)，在XT4車(chē)型上采用橫向布置，而在CT6車(chē)型上則采用縱向配置。

據(jù)LSY副總工程師Kris Keary介紹，目前凱迪拉克的重點(diǎn)研發(fā)方向在于提高該款LSY發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和低端扭矩響應(yīng)。在1 500 r/min時(shí)，其可實(shí)現(xiàn)350 N?m的全扭矩輸出，并且將該扭矩輸出狀態(tài)持續(xù)到4 000 r/min，以此提高駕駛?cè)の缎?。? 000 r/min時(shí)，LSY還可達(dá)到97%的峰值扭矩。霍尼韋爾生產(chǎn)的小尺寸渦輪增壓器是確保扭矩曲線(xiàn)實(shí)現(xiàn)該輸出狀態(tài)的關(guān)鍵所在。凱迪拉克可以布設(shè)一個(gè)大型渦輪增壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)型相持平的功率數(shù)值，但為此還需權(quán)衡隨之而來(lái)的渦輪遲滯現(xiàn)象，通過(guò)使用該小型增壓器，即可獲得平穩(wěn)的扭矩曲線(xiàn)。與原機(jī)型相比，LSY具有更強(qiáng)的動(dòng)力性能且響應(yīng)更快速。由于在運(yùn)行過(guò)程中，使用發(fā)動(dòng)機(jī)峰值扭矩比峰值功率更頻繁，因此LSY的功率值有著較好的競(jìng)爭(zhēng)性。

其他可提升效率的零部件包括一個(gè)由電腦控制的連續(xù)可變排量機(jī)油泵，以及采用精確控制開(kāi)啟和關(guān)閉的電控泄壓閥及智能電控碳罐泵，其可輔助LSY滿(mǎn)足燃油蒸汽排放系統(tǒng)（EVAP）的需求。復(fù)合材料的油底殼減輕了整機(jī)質(zhì)量，曲軸前端蓋和后端蓋也實(shí)現(xiàn)了輕量化。由通用公司鑄造的高壓壓鑄鋁缸體，可以分為兩個(gè)版本，其中一個(gè)采用橫向布置，另一個(gè)則采用縱向布置，該缸體采用了較低的曲軸箱外緣群擺，以此避免了多余懸置點(diǎn)的額外質(zhì)量。

在缸體底部，通用團(tuán)隊(duì)采用了最合適的主軸承，并對(duì)每臺(tái)缸體和曲軸都進(jìn)行了精確測(cè)量。在裝配線(xiàn)上合裝缸體和曲軸時(shí)，對(duì)于特定的缸體、曲軸組合，通過(guò)燈光系統(tǒng)通知操作工對(duì)主軸承采取最佳組合的裝配形式，以此可減小缸體和曲軸的裝配間隙，從而減少機(jī)油的使用量。節(jié)省的這部分機(jī)油雖然總量較少，但是依然可對(duì)曲軸上的多個(gè)軸承進(jìn)行充分潤(rùn)滑。

2電子氣門(mén)技術(shù)

LSY的兩個(gè)重要的創(chuàng)新點(diǎn)可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)研發(fā)工程師的高效率目標(biāo)。其中一項(xiàng)創(chuàng)新是采用了被稱(chēng)作“Tripower”的氣門(mén)組件。Ecotec原機(jī)型配備有兩種模式的進(jìn)氣門(mén)升程控制系統(tǒng)（IVLC），而LSY則增加了第三種模式——主動(dòng)燃油管理（AFM）。由電子機(jī)械執(zhí)行器代替液壓驅(qū)動(dòng)的停缸技術(shù)，在不同模式下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)也會(huì)發(fā)生變化。由于其無(wú)需控制升程和AFM狀態(tài)，潤(rùn)滑路徑可隨之進(jìn)行調(diào)整。

Tripower的特征是，具有一根沿著凸輪軸進(jìn)行移動(dòng)的管套，像蝸桿軌跡一樣的移動(dòng)槽用于嚙合不同的凸輪塊。在發(fā)動(dòng)機(jī)頂部的電子機(jī)械執(zhí)行器適時(shí)可將壓桿插入槽內(nèi)，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)管套進(jìn)行滑動(dòng)，凸輪塊就可逐步移動(dòng)到三種運(yùn)行模式中的任何一種。

Tripower系統(tǒng)提供了三種發(fā)動(dòng)機(jī)模式：高升程模式用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況；低升程模式為了在低負(fù)荷工況下有更高效率；在低負(fù)荷工況下沿著一條市內(nèi)限速的主干道區(qū)域行駛時(shí)，主動(dòng)燃油管理功能可以關(guān)閉位于中間的兩個(gè)氣缸。凱迪拉克方面聲稱(chēng)，在高升程模式下，僅通過(guò)減小摩擦即可使發(fā)動(dòng)機(jī)效率提升達(dá)1%～12%。在低升程模式下，可將熱效率改善達(dá)5%，在日常駕駛過(guò)程中均可應(yīng)用該類(lèi)模式。

與LTG發(fā)動(dòng)機(jī)相比，兩缸模式可在發(fā)動(dòng)機(jī)性能曲線(xiàn)區(qū)域內(nèi)使熱效率改善達(dá)15%。多行代碼及控制系統(tǒng)的配合才能讓三種模式無(wú)縫運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及所有的執(zhí)行器進(jìn)行診斷，才能確保其達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。

3主動(dòng)熱管理

大量的軟件開(kāi)發(fā)，包括來(lái)自多個(gè)冷卻液溫度傳感器讀數(shù)的合并，是LSY主動(dòng)熱管理系統(tǒng)（ATM）順利運(yùn)行的關(guān)鍵。關(guān)鍵零部件包括電子冷卻液控制閥和電動(dòng)冷卻泵。通用汽車(chē)曾使用過(guò)電動(dòng)冷卻泵，但ATM在量產(chǎn)機(jī)型上則是首次使用。電動(dòng)冷卻泵可通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的泵速進(jìn)行工況調(diào)整，并提供可變流量，冷卻液控制閥可使冷卻液流至缸體、缸蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油或者變速器冷卻器等任何需要冷卻的部位。

ATM的最大優(yōu)勢(shì)是可進(jìn)行快速暖機(jī)。在冷起動(dòng)工況下，低流量模式介入，促使燃燒室迅速變暖。ATM也能實(shí)現(xiàn)座艙及變速器的快速加熱。此外，在缸蓋上的集成排氣歧管設(shè)計(jì)回收廢氣熱量使發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器實(shí)現(xiàn)快速暖機(jī)，同時(shí)提供快迅捷的渦輪增壓響應(yīng)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)變暖，無(wú)需全速運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，即可使冷卻液被分配到最需要的工作區(qū)域。