關(guān)于凱迪拉克高效可變升程發(fā)動機的性能分析

有關(guān)LSY發(fā)動機的重要參數(shù)如下所示：

1LSY 4缸發(fā)動機

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等競爭對手可謂不相上下。該款發(fā)動機與在其他凱迪拉克車型上得以應(yīng)用的量產(chǎn)LTG 2.0 L機型相比，具有全面的技術(shù)優(yōu)勢。其在美國田納西州斯普林希爾的新裝配線上生產(chǎn)，在XT4車型上采用橫向布置，而在CT6車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研發(fā)方向在于提高該款LSY發(fā)動機的效率和低端扭矩響應(yīng)。在1 500 r/min時，其可實現(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)の缎浴Ｔ? 000 r/min時，LSY還可達到97%的峰值扭矩?；裟犴f爾生產(chǎn)的小尺寸渦輪增壓器是確保扭矩曲線實現(xiàn)該輸出狀態(tài)的關(guān)鍵所在。凱迪拉克可以布設(shè)一個大型渦輪增壓器來實現(xiàn)與競爭機型相持平的功率數(shù)值，但為此還需權(quán)衡隨之而來的渦輪遲滯現(xiàn)象，通過使用該小型增壓器，即可獲得平穩(wěn)的扭矩曲線。與原機型相比，LSY具有更強的動力性能且響應(yīng)更快速。由于在運行過程中，使用發(fā)動機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爭性。

其他可提升效率的零部件包括一個由電腦控制的連續(xù)可變排量機油泵，以及采用精確控制開啟和關(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質(zhì)量，曲軸前端蓋和后端蓋也實現(xiàn)了輕量化。由通用公司鑄造的高壓壓鑄鋁缸體，可以分為兩個版本，其中一個采用橫向布置，另一個則采用縱向布置，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的額外質(zhì)量。

在缸體底部，通用團隊采用了最合適的主軸承，并對每臺缸體和曲軸都進行了精確測量。在裝配線上合裝缸體和曲軸時，對于特定的缸體、曲軸組合，通過燈光系統(tǒng)通知操作工對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，從而減少機油的使用量。節(jié)省的這部分機油雖然總量較少，但是依然可對曲軸上的多個軸承進行充分潤滑。

2電子氣門技術(shù)

LSY的兩個重要的創(chuàng)新點可以進一步實現(xiàn)研發(fā)工程師的高效率目標(biāo)。其中一項創(chuàng)新是采用了被稱作“Tripower”的氣門組件。Ecotec原機型配備有兩種模式的進氣門升程控制系統(tǒng)（IVLC），而LSY則增加了第三種模式——主動燃油管理（AFM）。由電子機械執(zhí)行器代替液壓驅(qū)動的停缸技術(shù)，在不同模式下進行驅(qū)動也會發(fā)生變化。由于其無需控制升程和AFM狀態(tài)，潤滑路徑可隨之進行調(diào)整。

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

Tripower系統(tǒng)提供了三種發(fā)動機模式：高升程模式用于正常運轉(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，主動燃油管理功能可以關(guān)閉位于中間的兩個氣缸。凱迪拉克方面聲稱，在高升程模式下，僅通過減小摩擦即可使發(fā)動機效率提升達1%～12%。在低升程模式下，可將熱效率改善達5%，在日常駕駛過程中均可應(yīng)用該類模式。

與LTG發(fā)動機相比，兩缸模式可在發(fā)動機性能曲線區(qū)域內(nèi)使熱效率改善達15%。多行代碼及控制系統(tǒng)的配合才能讓三種模式無縫運轉(zhuǎn)，對整個系統(tǒng)及所有的執(zhí)行器進行診斷，才能確保其達到穩(wěn)定運行狀態(tài)。

3主動熱管理

大量的軟件開發(fā)，包括來自多個冷卻液溫度傳感器讀數(shù)的合并，是LSY主動熱管理系統(tǒng)（ATM）順利運行的關(guān)鍵。關(guān)鍵零部件包括電子冷卻液控制閥和電動冷卻泵。通用汽車曾使用過電動冷卻泵，但ATM在量產(chǎn)機型上則是首次使用。電動冷卻泵可通過發(fā)動機控制系統(tǒng)的泵速進行工況調(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)動機機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)勢是可進行快速暖機。在冷起動工況下，低流量模式介入，促使燃燒室迅速變暖。ATM也能實現(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)計回收廢氣熱量使發(fā)動機和變速器實現(xiàn)快速暖機，同時提供快迅捷的渦輪增壓響應(yīng)。一旦發(fā)動機變暖，無需全速運轉(zhuǎn)水泵，即可使冷卻液被分配到最需要的工作區(qū)域。