◆文/江蘇 范明強(qiáng)

(接上期)

4.汽缸蓋-排氣歧管模塊

汽缸蓋在開發(fā)時(shí)十分重視熱管理的創(chuàng)新，以及進(jìn)一步利用廢氣能量來加快發(fā)動機(jī)暖機(jī)，并保留了四氣門—滾輪搖臂汽缸蓋方案，這種設(shè)計(jì)方案具有較小的摩擦損失功率。

排氣歧管完全集成在汽缸蓋中，相當(dāng)于一個(gè)非常高效的熱交換器(見圖71)，因此發(fā)動機(jī)在暖機(jī)階段能迅速加溫，并能提供足夠的熱量使車輛舒適地采暖。在全負(fù)荷工況下，該排氣歧管可使廢氣溫度降低約100K(1K=-272.15℃)，在高負(fù)荷工況下，燃油耗最多可降低20%。與傳統(tǒng)的外部排氣歧管相比，這種整體式排氣歧管的廢氣流動途徑明顯縮短了，因此發(fā)動機(jī)在瞬態(tài)運(yùn)行時(shí)的壁面熱損失保持在較低的水平。

在使用代用燃料和中等品質(zhì)燃油時(shí)，為了提高氣門座的耐磨性，氣門座錐角已加大到120°，氣門桿直徑也減小到5mm，這樣因氣門質(zhì)量減輕而優(yōu)化了氣門機(jī)構(gòu)的動力學(xué)性能，同時(shí)因氣門彈簧力減小而減少了摩擦損失。同時(shí)，火花塞已改用M12螺紋，從而使火花塞螺紋與氣門座之間的鼻梁獲得最佳的強(qiáng)度。通過有限元法的精確計(jì)算，即使汽缸蓋的幾何形狀比以前復(fù)雜，但是其質(zhì)量卻增加了不到1.2kg。EA211-TSI汽油機(jī)的汽缸蓋-排氣歧管模塊采用鋁-金屬模鑄造工藝生產(chǎn)，并采用AlSi10Mg(Cu)鋁合金材料以及熱處理技術(shù)。

5.曲柄連桿機(jī)構(gòu)和活塞組

在開發(fā)新一代汽油機(jī)系列時(shí)，要優(yōu)先考慮減小摩擦，其中最重要的措施是在新汽油機(jī)的不同機(jī)型上將主軸承直徑從E A111系列的5 4 m m減小到42～48mm。連桿在其大頭軸承部位實(shí)現(xiàn)軸向?qū)?，以便使曲軸更堅(jiān)固，補(bǔ)償了因主軸承直徑縮小而引起的剛度方面的損失，最終由于較大的彈性變形以及摩擦系數(shù)的降低而獲得了與EA111系列機(jī)型相當(dāng)?shù)那S聲學(xué)性能，曲軸和連桿都由鋼模鍛造而成。通過運(yùn)用最新的有限元和噪聲-振動-剛度(NVH)計(jì)算方法，曲軸質(zhì)量成功地減少了20%(見圖72)。

連桿小頭被設(shè)計(jì)成梯形。連桿的幾何形狀和尺寸在鍛模中就已成型，它是根據(jù)連桿的承載能力優(yōu)化質(zhì)量設(shè)計(jì)而成的，質(zhì)量最多減輕了30%(見圖73)。在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣行程期間，連桿小頭上頂面將活塞向下拉，此時(shí)所產(chǎn)生的力相對較小，因此上頂面被設(shè)計(jì)得非常單薄，而傳遞爆發(fā)壓力的下半部分則被設(shè)計(jì)得相當(dāng)堅(jiān)固。

活塞是全新設(shè)計(jì)的，其頂面幾乎是平的，因?yàn)槟壳暗脑O(shè)計(jì)方案是缸內(nèi)混合汽的形成不采用活塞頂壁面導(dǎo)向，因而既能減輕活塞的質(zhì)量，也能使活塞頂面的溫度比較均勻。為了優(yōu)化摩擦和降低機(jī)油耗，活塞環(huán)已經(jīng)過仔細(xì)的匹配而確認(rèn)其有效性。為了減小摩擦，其裝配間隙已被放大，同時(shí)略微加大活塞銷的偏心度和精致的活塞外圓表面磨削幾何形狀也能進(jìn)一步改善活塞運(yùn)行的聲學(xué)性能。

6.冷卻水回路

新型EA211汽油機(jī)系列所有TSI機(jī)型的冷卻系統(tǒng)都具有用于發(fā)動機(jī)冷卻的高溫回路和用于間接冷卻增壓空氣的低溫回路(見圖74)。低溫冷卻液回路由一個(gè)電動冷卻液泵進(jìn)行循環(huán)，因而可按需要進(jìn)行控制，在車輛慣性滑行行駛時(shí)或發(fā)動機(jī)停機(jī)后可用于冷卻廢氣渦輪增壓器。

高溫冷卻液回路具有冷卻發(fā)動機(jī)的功能，它由機(jī)械式冷卻液泵來循環(huán)，而機(jī)械式冷卻液泵被設(shè)計(jì)成帶整體式冷卻液溫度調(diào)節(jié)器的冷卻液泵模塊，該模塊被直接安裝在汽缸蓋靠近變速器一側(cè)。用于汽缸體冷卻的膨脹石蠟式節(jié)溫器能確保汽缸套恒定在一個(gè)較高的溫度水平，并與主冷卻液回路無關(guān)。第二個(gè)節(jié)溫器調(diào)節(jié)與汽車散熱器的通斷，它將冷卻液溫度調(diào)整在87℃，以有利于降低摩擦和達(dá)到最佳的點(diǎn)火正時(shí)。冷卻液泵的總效率被提高了50%以上，這就意味著比現(xiàn)有冷卻液泵的效率最多改善了40%，而且整個(gè)冷卻液循環(huán)回路已對節(jié)流損失進(jìn)行了優(yōu)化。

7.廢氣渦輪增壓器

新一代EA211汽油機(jī)系列所有機(jī)型都使用全新開發(fā)的單渦道廢氣渦輪增壓器，排氣歧管集成在汽缸蓋中，由此所形成的獨(dú)特的廢氣流動狀況是開發(fā)新渦輪增壓器最重要的邊界條件。這種渦輪增壓器已針對低速高扭矩以及以豐滿的扭矩特性曲線獲得良好的瞬態(tài)性能進(jìn)行了優(yōu)化。EA211系列中功率為103kW的1.4L-TSI機(jī)型在轉(zhuǎn)速1500r/min時(shí)就已達(dá)到250N m的最大扭矩，這比老機(jī)型改善了25%(見圖75)。增壓器按3種功率等級(1.2L-TSI機(jī)型、功率為90kW的1.4L-TSI機(jī)型、功率為103kW和110kW的1.4L-TSI機(jī)型)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，所有增壓器的變型轉(zhuǎn)子都是按最高950℃的廢氣溫度設(shè)計(jì)的，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子直徑較小，相應(yīng)的慣性矩也就較小，從而達(dá)到較高的效率水平。

渦輪增壓器的廢氣門由新開發(fā)的電動調(diào)節(jié)器來控制，與其所處的壓力環(huán)境無關(guān)并且在任何時(shí)候都能調(diào)到所期望的位置。這種調(diào)節(jié)器動作迅速且精確，它在關(guān)閉位置與最大開度之間的調(diào)節(jié)時(shí)間僅110ms，這對改善增壓器的聲學(xué)特性和發(fā)動機(jī)的加速響應(yīng)性能產(chǎn)生了很好的效果。

廢氣渦輪增壓器與發(fā)動機(jī)外圍設(shè)備的接口在各個(gè)機(jī)型上都是相同的，這樣所有機(jī)型都能使用相同的汽缸蓋、廢氣裝置以及機(jī)油與冷卻液管路。由于排氣歧管集成在汽缸蓋中，因此能成功地將廢氣渦輪殼的4孔連接法蘭設(shè)計(jì)得比較輕薄，與傳統(tǒng)型相比，增壓器的質(zhì)量減輕了2kg以上。

8.進(jìn)氣道的開發(fā)

該機(jī)型新設(shè)計(jì)的進(jìn)氣道以EA111系列中1.4L-TSI汽油機(jī)的進(jìn)氣道為基礎(chǔ)，運(yùn)用計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)模擬計(jì)算查明EA211系列TSI機(jī)型的流量系數(shù)和滾流值，其目的是尋找到高流量和強(qiáng)烈充量運(yùn)動的最佳值。通過數(shù)學(xué)模型尋找到5種進(jìn)氣道，并用三維模擬方法對它們進(jìn)行評價(jià)，將其中3種進(jìn)氣道澆鑄成實(shí)體模型，并在流動試驗(yàn)臺上進(jìn)行測量來確認(rèn)預(yù)選方案。所選擇的這些進(jìn)氣道方案在燃油耗、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和排放等方面顯示出了較好的試驗(yàn)結(jié)果，它們的滾流值明顯高于EA111系列TSI機(jī)型，而流量系數(shù)卻略有遜色。

9.燃燒過程的優(yōu)化

進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)成為了優(yōu)化EA211系列機(jī)型燃燒過程的基礎(chǔ)，并運(yùn)用計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)模擬計(jì)算方法支持其優(yōu)化工作，其中的重點(diǎn)是使燃油噴束特性與缸內(nèi)充量運(yùn)動匹配。

基于小型TSI汽油機(jī)的單位負(fù)荷較高，再加上多孔噴油嘴與高噴油壓力相結(jié)合，不僅在最小噴油量時(shí)，而且在全負(fù)荷工況下都為混合汽的準(zhǔn)備獲得了最佳的狀態(tài)，運(yùn)用模擬技術(shù)能夠優(yōu)化多孔噴油嘴的噴束特性、噴油器的噴油節(jié)拍(指每循環(huán)的噴油次數(shù)及其間隔)及其他與缸內(nèi)充量運(yùn)動相配合因素等。

每次循環(huán)最多能進(jìn)行3次燃油噴射，從怠速運(yùn)轉(zhuǎn)直至高達(dá)4000r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的全負(fù)荷都進(jìn)行多次噴射，噴油壓力最高可達(dá)200bar(1bar=100kPa)。新進(jìn)氣道產(chǎn)生的穩(wěn)定的充量滾流與圓周上不對稱分布的5孔噴射油束相結(jié)合，能夠放棄在最小復(fù)合以及在催化轉(zhuǎn)化器加熱運(yùn)行等特殊工況下用于引導(dǎo)混合汽形成的活塞頂凹坑。

火焰前鋒從火花塞開始沿著徑向均勻傳播，即使在邊界運(yùn)行范圍內(nèi)也不會產(chǎn)生爆燃。因此，緊湊的燃燒室設(shè)計(jì)具有較短的火焰?zhèn)鞑ネ緩?、向四周伸展的火花形態(tài)以及燃燒室中的高擾流等因素綜合改善了部分負(fù)荷范圍內(nèi)殘余廢氣的相容性，降低了爆燃傾向，提高了燃燒效率。

EA211系列TSI汽油機(jī)的燃燒過程具有較高的燃燒速率，從而降低了爆燃傾向，這非常有利于降低燃油耗。由于全負(fù)荷特性曲線燃燒持效期縮短了約10°曲軸轉(zhuǎn)角，因而混合汽準(zhǔn)備時(shí)間可以大大縮短，即使壓縮比從10.0提高到10.5(在按ROZ95高辛烷值設(shè)計(jì)情況下)，燃燒重心也處于較早的位置，同樣爆發(fā)壓力也要比EA111系列機(jī)型出現(xiàn)得早些，同時(shí)也要高些?？傮w來講，EA211系列機(jī)型的比燃油耗最多可降低20%(見圖76)。

即使在部分負(fù)荷情況下，燃燒過程也能使燃油耗降低，主要是通過提高壓縮比和殘余廢氣相容性來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)檫M(jìn)一步避免了壁面潤濕現(xiàn)象，所以即使在發(fā)動機(jī)很冷的情況下也能形成較濃的混合汽。

10.燃油耗和廢氣排放

新EA211系列汽油機(jī)成功降低了燃油耗，1.4L-TSI汽油機(jī)的新歐洲行駛循環(huán)燃油耗比EA111系列機(jī)型降低了8%～10%。裝備標(biāo)準(zhǔn)部件的橫置式模塊化發(fā)動機(jī)與車輛的全面優(yōu)化相結(jié)合可使緊湊型轎車(Golf或Audi-A3)的平均燃油耗處于大約5.0～5.2L/100km范圍內(nèi)，這相當(dāng)于CO2排放量為120～125g/km，而功率為103kW的1.4L-TSI汽油機(jī)在具備汽缸切斷功能同時(shí)節(jié)油最多可達(dá)20%，這種新的汽缸管理功能作為單項(xiàng)措施可使燃油耗降低大約0.4L/100km，特別是在低負(fù)荷和低速行駛情況下還能發(fā)揮更大的潛力。

如果車輛的發(fā)動機(jī)經(jīng)常在高負(fù)荷工況下運(yùn)行，那么排氣歧管因集成在汽缸蓋中能降低全負(fù)荷燃油耗而獲得很大的收益。這種新設(shè)計(jì)方案還有另一個(gè)效果就是改善了乘客車廂的采暖效果。

六、具備汽缸切斷功能的1.4L-TSI直噴式汽油機(jī)

在部分負(fù)荷工況下切斷部分汽缸是一種非常有前景的節(jié)能減排的途徑，但現(xiàn)在仍然應(yīng)用的很少。大眾公司最新一代1.4L-TSI增壓直噴式汽油機(jī)首次在直列4缸發(fā)動機(jī)上選用了這種技術(shù)，在適合使用這種技術(shù)的發(fā)動機(jī)特性曲線場范圍內(nèi)切斷第2和第3汽缸進(jìn)排氣門的操縱，同時(shí)相應(yīng)地停止噴油。

新一代1.4L-TSI汽油機(jī)選擇汽缸切斷技術(shù)的主要原因是，汽油缸內(nèi)直接噴射有利于汽缸的切斷，與進(jìn)氣道噴射不同，它能將換氣和混合汽清晰地分開，因而避免了兩者轉(zhuǎn)換過程中的麻煩。另外，這種新機(jī)型具有良好剛性的鋁汽缸體曲軸箱和輕量化的曲柄連桿機(jī)構(gòu)(活塞、連桿和曲軸)，為新技術(shù)的應(yīng)用提供了極其有利的前提條件。與此同時(shí)，這種新機(jī)型在大眾集團(tuán)內(nèi)的應(yīng)用很廣，因此這種新技術(shù)能夠被廣泛地運(yùn)用，而且能夠在生產(chǎn)制造中達(dá)到最佳的組合效果。這種具備汽缸切斷功能的最新一代1.4L-TSI增壓直噴式汽油機(jī)首先應(yīng)用于Polo運(yùn)動型乘用車和Audi-A1乘用車上。

這種新機(jī)型在設(shè)計(jì)過程中的要求是十分苛刻的，主要包括以下幾個(gè)方面：①燃油耗達(dá)到2缸機(jī)的水平，而又要具備4缸機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和相應(yīng)的性能；②新歐洲行駛循環(huán)燃油耗要降低0.4L/100km；③城市交通的行駛?cè)加秃囊档?L/100km，相當(dāng)于降低了20%；④技術(shù)轉(zhuǎn)換的成本能夠被認(rèn)可。

1.4L-TSI汽油機(jī)汽缸切斷功能的應(yīng)用標(biāo)志著大眾公司已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域。由于汽缸切斷技術(shù)對控制振動激勵(lì)提出了很高的要求，因此之前這種新技術(shù)在歐洲還從未在4缸機(jī)型上使用過。這種新機(jī)型的開發(fā)目標(biāo)是發(fā)動機(jī)在每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)工況點(diǎn)的振動水平要與大TSI汽油機(jī)相當(dāng)，為此必須進(jìn)行極其精細(xì)的工作。

1.結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和工作原理

奧迪氣門升程系統(tǒng)(AVS)作為氣門機(jī)構(gòu)可調(diào)技術(shù)已應(yīng)用于各種不同的4缸和6缸發(fā)動機(jī)上，這種技術(shù)已按需要用來分兩級改變進(jìn)氣門或排氣門的升程。

最新一代1.4L-TSI增壓直噴式汽油機(jī)為了實(shí)現(xiàn)汽缸切斷功能，應(yīng)用了奧迪氣門升程系統(tǒng)技術(shù)的工作原理，但必須應(yīng)用一個(gè)雙銷執(zhí)行器對其進(jìn)行進(jìn)一步開發(fā)，以便能夠在最新一代1.4L-TSI 4缸機(jī)型的結(jié)構(gòu)空間中集成可調(diào)的控制功能(見圖77)。零部件是由德國Wolfsburg的動力總成開發(fā)部門與Salzgitter制造廠的零部件開發(fā)部門共同設(shè)計(jì)的，并確定了制造工藝。除了制造成本低之外，高的機(jī)械可靠性和耐久性以及較輕的質(zhì)量也是十分重要的，通過不斷地減輕質(zhì)量，并運(yùn)用先進(jìn)的模擬技術(shù)，能將過大的質(zhì)量減輕到2kg左右。

用于切斷第2和第3汽缸的凸輪組件被設(shè)計(jì)成長度為68.65mm的可移動的內(nèi)花鍵軸套(見圖78)，并靈活地套在由C35R級調(diào)質(zhì)鋼制成的外花鍵心軸上，能夠軸向移動6.25mm。這種具有24個(gè)齒的漸開線花鍵由齒側(cè)面承載，凸輪組件上的內(nèi)花鍵由拉削工藝制造成型，而花鍵軸則由加工成型。第1和第4汽缸的固定凸輪組件同樣也是用花鍵嚙合，組裝時(shí)在花鍵軸上推入到位后，用1個(gè)圓柱銷進(jìn)行軸向定位。

每個(gè)凸輪組件上有兩組凸輪，各驅(qū)動兩個(gè)進(jìn)氣門。每組凸輪中的兩個(gè)凸輪片緊挨著并列排列，其中一個(gè)凸輪片具有常規(guī)的凸輪廓線，它可獲得與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)相同的氣門升程曲線，而另一個(gè)凸輪片則具有360°基圓的零升程凸輪，它們的材料均采用100Cr6類滾動軸承鋼。轉(zhuǎn)換滑環(huán)連接在凸輪組件的端部，它由42CrMo4合金鋼制成。

在轉(zhuǎn)換滑環(huán)的外表面上銑削出Y形螺旋槽，集成在汽缸蓋罩上的雙銷執(zhí)行器的兩個(gè)銷嵌入螺旋槽中，這種結(jié)構(gòu)型式是在奧迪氣門升程系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，而后者則是將分開的單銷執(zhí)行器分別作用于凸輪組件前后端的S形槽中，因此新的結(jié)構(gòu)型式能夠縮短凸輪組件的結(jié)構(gòu)長度，這對于小型化的4缸1.4L汽油機(jī)十分必要。

縮小的空間狀況使Y形銷槽的結(jié)構(gòu)形式更緊湊，同時(shí)兩個(gè)轉(zhuǎn)換銷之間的距離縮短，這是大眾公司汽缸切斷裝置的另一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。對執(zhí)行器的另一個(gè)要求是線圈組件的模塊化結(jié)構(gòu)型式。

每個(gè)圓柱形轉(zhuǎn)換銷的直徑為4mm，同樣也是由滾動軸承鋼制成，它的軸向行程為4.2m m。轉(zhuǎn)換滑環(huán)外表面上的Y形螺旋槽輪廓確保了轉(zhuǎn)換銷始終單側(cè)接觸，這樣就避免了轉(zhuǎn)換銷在槽中來回?cái)[動。執(zhí)行器被設(shè)計(jì)成雙穩(wěn)定系統(tǒng)，無論轉(zhuǎn)換滑環(huán)的推入終端還是推出終端都是很可靠的，并且能牢固地定位，這樣通過銜鐵組件的電磁止點(diǎn)就能可靠地停止在兩個(gè)終端位置上。

機(jī)械轉(zhuǎn)換過程發(fā)生在凸輪軸旋轉(zhuǎn)半圈內(nèi)，為了切斷第2和第3汽缸，控制實(shí)施切斷功能的轉(zhuǎn)換銷在槽中沿著斜面移動，將凸輪組件上的零升程凸輪推入，而將零升程凸輪的推出則由線圈的慣性轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械轉(zhuǎn)換過程的控制時(shí)間非常短，在72ms(1400r/min時(shí))和28ms(4000r/min時(shí))之間，取決于發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，這對銜鐵組件脫離終端位置已經(jīng)足夠，此時(shí)轉(zhuǎn)換銷處于前端位置。

當(dāng)凸輪組件軸向移動結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)換銷又被推回到推入端，這是通過位于螺旋槽末端的止推斜面發(fā)生的，同時(shí)在執(zhí)行器內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)止推力，它被發(fā)動機(jī)電控單元采集用來進(jìn)行評估，并被用于汽缸切斷系統(tǒng)的診斷，這樣的設(shè)計(jì)方案能夠取消附加的用來證實(shí)轉(zhuǎn)換過程成功的傳感器。

一旦第2和第3汽缸的凸輪組件抵達(dá)其切斷汽缸的終端位置，它就被彈簧力控制的鋼球鎖定。系統(tǒng)處于該狀態(tài)時(shí)，零升程凸輪廓線在滾輪搖臂上轉(zhuǎn)動，氣門彈簧使進(jìn)排氣門保持關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)氣門機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力矩大約減小一半。

為了結(jié)束部分汽缸切斷狀態(tài)以恢復(fù)所有汽缸的正常工作，控制轉(zhuǎn)換銷退出切斷汽缸的位置，使凸輪組件向其原始位置返回移動。一旦這種軸向移動結(jié)束，轉(zhuǎn)換銷就被螺旋槽末端的止推斜坡恢復(fù)到執(zhí)行器的原始位置，此時(shí)滾輪搖臂又重新按照正常凸輪的完整廓線運(yùn)動。

為了運(yùn)用汽缸切斷功能，滾輪搖臂也重新進(jìn)行了開發(fā)，其凸輪滾輪直徑改為21.0mm，而寬度僅為5.1mm，它們被支承在14針的滾針軸承上，其中淬透的銷軸直徑為6.39m m。凸輪軸前端軸承使用兩個(gè)滾動軸承，成功地減小了摩擦，因?yàn)橥馆嗇S前端軸承承受著發(fā)動機(jī)正時(shí)傳動機(jī)構(gòu)較高的負(fù)荷。

通常，具備汽缸切斷功能的發(fā)動機(jī)汽缸蓋罩(見圖77)被設(shè)計(jì)得可與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)汽缸蓋罩互換，差別主要在容納執(zhí)行器和內(nèi)置式凸輪軸軸承框架上，該框架與汽缸蓋罩一樣也是由AlSi9Cu3鋁合金壓鑄而成，而且為了在發(fā)生碰撞時(shí)保護(hù)行人，在布置執(zhí)行器時(shí)還注意保持發(fā)動機(jī)與發(fā)動機(jī)艙罩蓋之間所必需的間距。

2.智能化充量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

為了開發(fā)汽缸切斷裝置，采用了新型智能化充量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在整個(gè)轉(zhuǎn)換過程(從4汽缸運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到部分汽缸切斷運(yùn)行模式，再返回)中，發(fā)動機(jī)不應(yīng)發(fā)生扭矩波動。為了達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，進(jìn)氣管中的壓力應(yīng)調(diào)整到汽缸切斷運(yùn)行所必需的水平。在進(jìn)氣管充氣期間，點(diǎn)火角應(yīng)適應(yīng)充氣狀況朝晚的方向移動，以便保持扭矩不發(fā)生變化。

在達(dá)到額定充量狀況時(shí)，首先關(guān)閉第2和第3汽缸的排氣門，然后再關(guān)閉它們的進(jìn)氣門，在最后一次換氣后就不再噴油了，因此新鮮空氣被封閉在燃燒室中，這樣下一次壓縮行程燃燒室中的壓縮壓力就較低，從而可舒適地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。

在第2和第3汽缸切斷后，正常運(yùn)行的第1和第4汽缸的效率得以提高，因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)行工況點(diǎn)移向了較高的負(fù)荷(見圖79)。發(fā)動機(jī)摩擦與轉(zhuǎn)速的關(guān)系在很大程度上保持不變，但是輸出的有效功率提高了，發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)的節(jié)流大大降低，從而使換氣損失減小、燃燒改善、壁面熱損失降低。

第2和第3汽缸是按汽缸切斷時(shí)相同的次序恢復(fù)正常運(yùn)行的，排氣門和進(jìn)氣門依次正常工作，使原先被封閉在汽缸中的新鮮空氣進(jìn)入排氣管路，由此稀釋的廢氣將通過第1和第4汽缸中的燃油噴射予以補(bǔ)償，因此基于傳感器的過量空氣系數(shù)λ，調(diào)節(jié)功能仍能繼續(xù)正常工作。

3.發(fā)動機(jī)控制和行駛性能的調(diào)整

一般在頻繁使用的發(fā)動機(jī)特性曲線場范圍內(nèi)實(shí)施汽缸切斷功能。選擇1250r/min作為切斷汽缸的轉(zhuǎn)速下限，若低于該轉(zhuǎn)速實(shí)施汽缸切斷功能將會出現(xiàn)太大的運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻性，同時(shí)規(guī)定4000r/min作為切斷汽缸的轉(zhuǎn)速上限，以保持適當(dāng)?shù)膱?zhí)行器轉(zhuǎn)換力。在第3擋位時(shí)，汽缸切斷從大約30km/h車速開始，而第5和第6擋位時(shí)，汽缸切斷功能在130km/h左右的車速終止。

切斷汽缸運(yùn)行時(shí)所能輸出的扭矩根據(jù)轉(zhuǎn)速的不同被設(shè)計(jì)成上限處于75～100Nm之間，因?yàn)樵谂ぞ剌^高的情況下，由于切斷汽缸運(yùn)行時(shí)的爆燃極限和點(diǎn)火角的移動，就不能再達(dá)到最佳的燃油耗，因此在這種情況下就又恢復(fù)4個(gè)汽缸運(yùn)行。在停車狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)通過自動啟動-停車系統(tǒng)完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了充分發(fā)掘節(jié)油潛力，不僅在部分負(fù)荷時(shí)而且在倒拖運(yùn)行階段也實(shí)施汽缸切斷，此時(shí)由于制動力矩減小，倒拖運(yùn)行階段會明顯延長，在這種情況下將中斷噴油。駕駛員一旦操縱制動踏板，汽缸切斷就會立即中斷，4個(gè)汽缸在倒拖時(shí)都發(fā)揮制動效果。同樣，在下坡滑行時(shí)也取消汽缸切斷功能，因?yàn)橥ǔＴ谶@種情況下都期望能獲得整機(jī)所有汽缸的制動效果。

多功能信息顯示屏?xí)o駕駛員顯示實(shí)時(shí)的發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式，當(dāng)顯示屏上出現(xiàn)瞬時(shí)燃油耗值時(shí)，就顯示2個(gè)汽缸運(yùn)行。如果沒有顯示這些信息，那么切斷汽缸運(yùn)行是幾乎察覺不到的，因?yàn)?.4L-TSI汽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲即使在這個(gè)時(shí)候也保持在一個(gè)非常好的水平上。

對這種新型汽油機(jī)良好的振動性能起決定性作用的是其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和剛性良好的動力傳動系統(tǒng)、輕量化的曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及發(fā)動機(jī)相對于車輛行駛方向的橫向安裝位置等?？梢岳肨DI柴油機(jī)上使用的發(fā)動機(jī)支架作為支承，而雙質(zhì)量飛輪是根據(jù)扭簧特性曲線專門設(shè)計(jì)的，其非常軟的第一級用于汽缸切斷運(yùn)行，而其剛性較好的第二級則用于4汽缸運(yùn)轉(zhuǎn)模式的高負(fù)荷運(yùn)行。

為了減小全汽缸運(yùn)行與切斷部分汽缸運(yùn)行之間排氣脈沖的差異，廢氣管路中前置、后置消聲器的諧振器和容積相差很大，并且對廢氣管路的長度進(jìn)行了專門的調(diào)整以作補(bǔ)充。

4.節(jié)油效果

具備汽缸切斷功能的最新一代1.4L-TSI增壓直噴式汽油機(jī)以其優(yōu)異的特性，在TSI技術(shù)策略范圍內(nèi)完全能夠?qū)⑷加秃哪繕?biāo)與高功率、高牽引力結(jié)合起來(見圖80)。汽缸切斷技術(shù)是達(dá)到大眾公司平均CO2排放目標(biāo)的一項(xiàng)重要的措施，該機(jī)型滿足了設(shè)計(jì)任務(wù)書中提出的所有目標(biāo)要求。在新歐洲行駛循環(huán)中，其燃油耗降低了0.4L/100km，相當(dāng)于CO2排放降低了8g/km。如果將發(fā)動機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的啟動-停車功能一并計(jì)算在內(nèi)，其節(jié)油效果可達(dá)到約0.6L/100km。

在相同的行駛狀態(tài)下，切斷汽缸行駛還能獲得比標(biāo)準(zhǔn)燃油耗高的燃油耗優(yōu)勢。特別是在城市和市郊行駛時(shí)，在適當(dāng)?shù)男旭偹俣认履軌蚬?jié)油10%～20%(見圖81)。僅僅在超過120km/h較高的行駛速度下，反而4個(gè)汽缸運(yùn)行倒能獲得最佳的燃油耗值。

切斷部分汽缸的運(yùn)行功能是2012年首先在Polo運(yùn)動型轎車和Audi-A1轎車上運(yùn)用的，其中搭載的1.4L-TSI汽油機(jī)的功率為103kW，全部汽缸運(yùn)行時(shí)其最大扭矩從轉(zhuǎn)速在1500～3500r/min之間保持250Nm不變。同時(shí)，基礎(chǔ)發(fā)動機(jī)也進(jìn)行了進(jìn)一步開發(fā)，在這種型號為EA211的新型汽油機(jī)系列中，切斷汽缸的功能可以靈活地應(yīng)用。(全文完)