可變氣缸技術

可變氣缸技術通常情況下用於多氣缸大排量發動機，例如V6、V8、V12等發動機，因為這些車在日常行駛時並不需要大功率的輸出，特別是在越來越擁堵的城市，大排量多氣缸的搭配就顯得有點浪費，而小排量又無法滿足人們對於駕駛樂趣的需求，於是為了解決這樣的矛盾，可變氣缸技術應運而生，可變氣缸可以在不需要大功率的輸出時，控制關閉一部分氣缸，以減少燃油消耗。當然，今天的小排量發動機領域也同樣開始套用可變氣缸技術。

目前具有代表性的可變氣缸技術有VCM、MDS、DOD、ACT等。

基本介紹

• 中文名：可變氣缸技術

可變氣缸技術的類別

VCM技術

VCM的全稱為Variable Cylinder Management，是一種可變氣缸管理技術，它可通過關閉個彆氣缸的方法，使3.5L V6引擎可在3、4、6缸之間變化，使得引擎排量也能在1.75~3.5L之間變化，從而大大節省燃油。

車輛起步、加速或爬坡等任何需要大功率輸出的情況下，該發動機將會把全部6個氣缸投入工作。在中速巡航和低發動機負荷工況下，系統僅將運轉一個氣缸組，即三個氣缸。在中等加速、高速巡航和緩坡行駛時，發動機將會用4個氣缸來運轉。

藉助三種工作模式，VCM系統能夠細緻地確定發動機的工作排量，使其隨時與行車要求保持一致。由於系統會自動關閉非工作缸的進氣門和排氣門，所以可避免與進、排氣相關的吸排損失，並進一步提高了燃油經濟性。VCM系統綜合實現了最高的性能和最高的燃油經濟性-這兩種特性在常規發動機上通常無法共存。

VCM通過VTEC系統關閉進、排氣門，以中止特定氣缸的工作，與此同時，由動力傳動系控制模組切斷這些氣缸的燃油供給。在3缸工作模式下，後排氣缸組被停止工作。在四缸工作模式下，前排氣缸組的左側和中間氣缸正常工作，後排氣缸組的右側和中間氣缸正常工作。

非工作缸的火花塞會繼續點火，以儘量降低火花塞的溫度損失，防止氣缸重新投入工作時因不完全燃燒造成火花塞油污。該系統採用電子控制，並採用專用的一體式滑閥，這些滑閥與缸蓋內的搖臂軸支架一樣起著雙重作用。根據系統電子控制裝置發出的指令，滑閥會有選擇地將油壓導向特定氣缸的搖臂。然後，該油壓會推動同步活塞，實現搖臂的連線和斷開。

VCM系統對節氣門開度、車速、發動機轉速、自動變速箱檔位選擇及其它因素進行監測，以針對各種工作狀態確定適宜的氣缸啟用方案。此外，該系統還會確定發動機機油壓力是否適合VCM進行工作模式的切換，以及催化轉化器的溫度是否仍會保持在適當範圍內。為了使氣缸啟用或停用時的過渡能夠平穩進行，系統會調整點火正時、線控節氣門的開度，並相應地啟用或解除變矩器鎖定。最終，3缸、4缸和6缸工作模式間的過渡，會在駕駛員覺察不到的狀態下完成。

VCM技術的代表車型是RDX、雅閣和歌詩圖。下圖是本田的VCM技術，該發動機採用三級可變氣缸管理系統，能夠針對路況和行駛狀態，在3缸、4缸和6缸模式中切換，提高燃油經濟性。

MDS技術

MDS是為克萊斯勒的HEMI發動機量身打造的多級可變排量控制系統，全稱為MDS-Multi-Displacement System。

所謂的MDS，實質上與其它的可變排量技術一樣，都是依靠關閉相應的氣缸來達到節省能耗的目的。由於HEMI發動機採用的是OHV的結構，凸輪軸上布滿了凸輪，無法像本田的VCM發動機那樣設計比較複雜的副搖臂和液壓控制的連線機構，所以只能在原先的結構上想辦法。

HEMI發動機的氣門是由凸輪軸-挺柱-推桿-氣門搖臂這些機構的串聯動作來驅動的，任何一個環節如果能夠中斷便能夠實現關閉氣門的構想，但是由於發動機的工況需求，要求氣門的開啟和關閉控制都足夠迅速，這樣才能夠保證平順性和較快的回響速度，保證V8發動機原本應有的樂趣。

最後工程師們決定在與凸輪接觸的挺柱上面做文章，他們為HEMI發動機的挺柱設計了獨特的滑塊結構，滑塊與氣門推桿相連，滑塊下方有一個可以定位的卡銷，卡銷可以使滑塊與挺柱成為一體，推動氣門推桿，或者使滑塊活動，使挺柱無法推動氣門推桿。工程師們為卡銷在發動機中設計了獨特的油道，依靠潤滑系統中的潤滑油提供液壓推動卡銷(電磁閥控制)，卡銷本身帶有回位彈簧，當液壓消失時便能夠自動回位。在發動機正常運轉時，卡銷將卡住滑塊使之不能上下自由移動，挺柱直接推動推桿驅動氣門搖臂，而當發動機需要關閉氣缸時，卡銷鬆開，滑塊便能夠上下滑動，挺柱上下移動時滑塊與挺柱發生相對運動，不再推動推桿，這樣一來氣門就被關閉，同時ECU停止向該氣缸噴油，便達到了“關閉氣缸”的效果，實現了“排量可變”。

2005年，第三代大切諾基以及克萊斯勒300C首次裝備了帶有MDS系統的5.7升HEMI V8發動機。

DOD技術

DOD可變排量控制技術在發動機負荷較小的情況下，能將發動機的6缸燃燒智慧型切換成3缸燃燒，達到節省燃油、降低排放的雙重功效；當急加速或爬坡需要加大動力時，DOD又會啟動所有氣缸，快速提升發動機的動力輸出能量。

DOD可變排量控制技術的切換速度非常之快，以毫秒計的時間無從影響發動機的轉速，駕駛者不會感覺到發動機切換的變化。DOD可變排量控制技術是美國通用公司研製的最為實效的節能技術，它是通過細分引擎工作狀態，從根本上減少工作缸數，以最直接的方式達到節約燃油的目的。

君越旗艦版的3.0升V6發動機是在美國通用本土研發。這款發動機最大功率為131kW/5400r/min，最大扭矩為244N·m/4400r/min。雖然沒有君越豪華版和精英版所配備的2.4升全鋁4缸發動機出名，但採用了通用最新的AFM智慧型燃油管理技術和DOD可變排量控制技術，AFM直譯為“智慧型燃油管理系統”。在AFM的管理下，君越的V6發動機擁有DOD可變排量控制技術，中央處理器會根據各數碼感測器收集到的信息進行綜合分析判斷，當發動機的載荷較小，不需要那么多的動力時，電腦發出指令，停止半數缸，也就是3個缸的噴油、點火工作，讓另外的3個缸繼續足以勝任工作。而當駕駛者踩下油門加速，或車輛在自動巡航時遇到上大坡的情況，電腦迅速反應，開啟所有氣缸投入工作。這一切都是自動進行，DOD狀態的切換時間以毫秒記。

ACT技術

大眾引入全新的MQB平台讓新高爾夫7帶來了更多質變，其中ACT主動式可變氣缸管理系統 (Active Cylinder Management)的套用讓大眾在增壓+直噴發動機技術的基礎上更進了一步。發動機的運轉變得更加高效而節能，擁有ACT技術的高爾夫7 1.4TSI車型百公里油耗僅4.8升，ACT技術是套用在小排量發動機上的代表。

ACT系統的重要部件：嚙合系統Tooth System

在構造方面，基於大眾最新MQB模組化系統打造的全新EA211系列1.4升TSI渦輪增壓發動機其實和一般的直列4缸增壓發動機差別不大。它的獨特之處在於，大眾工程師專門在進氣與排氣兩根凸輪軸上方裝上了兩組嚙合系統的控制裝置，它們位於負責控制第2和第3氣缸、經過特殊設計的螺狀凸輪上方，從而構成了ACT系統的機械部件

當發動機監測程式需要停止氣缸工作時，便會向凸輪軸總成內的ACT電子控制單元下達指令，讓嚙合系統中的針狀物伸進雙軌設計的螺狀凸輪件，進而移動整根凸輪軸、讓凸輪從原本頂壓氣門的位置挪開，如此一來氣門便暫時關閉，停止進氣與燃燒動作。而如果是ACT電子控制單元接收到氣門恢復工作的指令，那么負責重新開啟氣缸的另一根針狀物便會工作，重新讓凸輪迴到原本位置上，再次提供發動機所需的空氣與燃料。大眾官方表示，根據發動機轉速的不同，氣缸的停止與重啟只需要13至36毫秒。

大眾的ACT系統可在發動機轉速1250轉至4000轉的區間內都進行工作，而在正常的駕駛情況下、在近70%的時間裡發動機轉速都在上述區間之內，因此說ACT系統能夠很好的幫助發動機節省燃油。根據官方公布的數據來看，有了ACT系統，最新一代高爾夫7 的1.4 TSI車型百公里可節油0.4升，同時每公里減少8克的二氧化碳排放量。如果車型還配有Start/Stop怠速熄火系統，車輛在中低擋位行駛的情況下每百公里更能夠節省0.6升；而若是在3擋或4擋高擋位以50公里/小時的速度行駛的話，每百公里油耗更可以減少1升。

可變氣缸技術的問題

發動機動平衡

可變氣缸技術很可能打破發動機原有的動平衡，特別是對於像本田J35發動機，當處在3缸工作狀態時，V6發動機只有一側的3缸處在工作狀態，而另一側的3缸處於從動狀態，發動機就會處於不平衡的狀態。工程師利用主動控制發動機支座（ACM）很好地解決了這一問題。該系統利用左右兩側的主動液壓減震單元，通過施以反向震動以抵消由於關閉氣缸所產生的不平衡。加上VCM發動機以橫向布置，所以絕不會產生車身左右震動。

可變氣缸發動機噪音

可變氣缸技術有可能破壞發動機動平衡，使得震動增加，進而增加發動機噪音。本田的工程師除了採用主動控制發動機支座來降低震動，ANC主動降噪功能也同樣能降低震動所帶來的噪音問題。類似於BOSE的主動降噪功能，ANC同樣利用車內音響系統製造反向波來抑制噪聲，特別是在中高速行使時能有效降低車廂內的噪音分貝值。