第七节　发动机可变气缸技术

可变气缸技术是指能够根据道路情况或者驾驶员驾驶状态对发动机气缸工作状态进行调节的一项节能新技术，在不需要大功率的输出时，控制关闭一部分气缸，以减少燃料消耗。通常情况下用于多气缸大排量发动机，如V6、V8、V12等发动机，因为这些汽车在日常行驶时并不需要大功率的输出，特别是在越来越拥堵的城市，大排量多气缸的搭配就显得有点浪费，而小排量又无法满足人们对于驾驶乐趣的需求，于是为了解决这样的矛盾，可变气缸技术应运而生，当然，今天的小排量发动机领域也同样开始应用可变气缸技术。

目前具有代表性的可变气缸技术有可变气缸管理、多段式排气量调节系统、主动式可变气缸管理系统等。

一、可变气缸管理（VCM）

可变气缸管理（Variable Cylinder Management，VCM）是本田公司所拥有的一种可变气缸管理技术，它可以在行驶时将发动机的个别气缸关闭，让一台3.5LV6发动机在3缸、4缸、6缸之间变化，排量则在1.75～3.5L之间变化，如图1-37所示。这种技术的发动机安装在第8代和第9代本田雅阁汽车3.5L上。

图1-37　本田VCM可变气缸技术

VCM可变气缸技术可以智能的管理汽车发动机，当汽车进行爬坡、加速、起步等全负荷工作时，发动机的6个气缸会全部投入工作；当汽车以中速巡航状态行驶时，工作的气缸数会减半，即只工作3个气缸；在高速巡航时，为了保证汽车的动力输出，运行气缸的数量会增加至4个。由于系统会自动关闭非工作缸的进气门和排气门，所以可避免与进、排气相关的吸排损失，并进一步提高了燃油经济性。在3缸工作模式下，后排气缸组被停止工作。在4缸工作模式下，前排气缸组的左侧和中间气缸正常工作，后排气缸组的右侧和中间气缸正常工作。关闭气缸后，停止工作气缸中的火花塞会继续点火，从而尽量避免火花塞的温度损失，放置气缸重新工作后因不完全燃烧而造成的火花塞油污。VCM系统采用电子控制，对节气门开度、车速、发动机转速、自动变速器挡位选择及其他因素进行监测，以针对各种工作状态确定适宜的气缸启用方案。此外，该系统还会确定发动机机油压力是否适合VCM进行工作模式的切换，以及催化转化器的温度是否仍会保持在适当范围内。为了使气缸启用或停用时的过渡能够平稳进行，系统会调整点火正时、线控节气门的开度，并相应地启用或解除变矩器锁定。对于汽车来说，气缸在变化过程中驾乘人员基本不会有任何察觉。

二、多段式排气量调节系统（MDS）

多段式排气量调节系统（Multi Displacement System，MDS）是奔驰特有的发动机技术。由于奔驰和克莱斯勒的“联姻”，克莱斯勒5.7LHemiV8发动机采用了MDS技术，通过对发动机负荷、工况的判断，能够以4缸或8缸运转，发动机对称关闭4个气缸，剩下的4个气缸则组成了一台V4发动机，使发动机依然能够保持较好的平顺性，如图1-38所示。

图1-38　克莱斯勒MDS可变气缸技术

具有MDS的5.7LHemi发动机安装在大切诺机上。MDS系统的核心在于奔驰掌握了如何提高电控装置反应速度以及用于控制系统的更加成熟的算法等先进技术，但气门挺柱却是实现气缸禁用最重要的机械设备。这种特殊的两件式滚轮挺柱的内部机构和外部套筒并非硬性连接，当发动机处于8缸工作状态的时候，它的内外两部分被两个受到弹簧作用力的链接销锁死，这时挺柱的内外部分都随凸轮轴转动从而可以推动顶杆正常的控制气门开合。然而，当机油温度传感器感知发动机处于轻负荷的情况时，控制电脑会接通电磁阀电源，电磁阀通电后把更高的机油压力传递到与其相对应的挺柱并将链接销推入，从而使挺柱内部与套筒分离，此时外部的套筒随着凸轮轴运转，而内部的推杆已经失去了作用。最终的结果就是顶杆失去了推动力，从而气门的弹簧机构就可以保证气门一直处于关闭状态。气门关闭后，气缸内部的火花塞放电以及燃料注入的工作也将停止，发动机最终处于4缸工作状态。

MDS系统使发动机工作气缸在8缸和4缸之间切换，它最大的好处就是提高了发动机的燃油经济性。克莱斯勒对其进行的长期测试表明，在市区和高速公路行驶时，MDS的使用率分别为17％和48％，总体平均使用率为40％，这样在各种行驶条件下，预计燃油经济性总体将提高10％。

MDS系统的另外一个成功之处就是气缸的切换可以在0.04s内安静的完成，如此灵敏的切换速度使得MDS系统真正具有了实用价值。因为只有灵敏的切换才能实实在在的达到节油的目的，才能让驾驶员不会为了适应它而去改变驾驶习惯，同时只有灵敏、安静的切换才不会影响到乘坐的舒适性。

三、主动式可变气缸管理系统（ACT）

主动式可变气缸管理系统（ACM）是由德国大众公司所研制的，可变气缸技术首次被使用在小排量车型上，如图1-39所示。2、3缸的4个凸轮各自对应一个ACT电磁阀，在工况允许的情况下，电磁阀将正常工作的凸轮切换至零角度凸轮，气门停止工作，2、3气缸停止喷油。

图1-39　大众可变气缸技术（ACT）

当发动机转速在1250～4000r/min之间，即转矩输出在25～100N·m时，ACT主动气缸管理系统就会启动。这一转速和转矩范围十分宽泛，几乎涵盖了欧洲行驶循环下近70％的驾驶状态。当驾驶员踩下油门踏板时，两个气缸就会重启。值得一提的是，借助油门踏板传感器和智能监测软件，该系统可探测出不规律的驾驶状态。如在车流中穿行或在乡村道路上高速行驶的情况下，气缸关闭功能将被禁用。驾驶员可从车速表和转速表之间的多功能显示器上得知汽车当前是2缸运行还是4缸运行。该系统可在发动机中低负荷运转状态下关闭第2缸和第3缸，因此能够将欧盟行驶循环的油耗降低0.4L/100km左右。在第3挡或第4挡以50km/h的速度匀速行驶时，其油耗降低可达1L/100km。即使在第5挡以70km/h的速度行驶，该系统也可将油耗降低0.7L/100km。