高科技新引擎 ─ 可變排氣量系統

大排氣量≠ 耗油

記者:文/周德恩、整理/Ero 2008-07-23

現在是高油價的年代,石油高漲導致跟它相關的產品也各個喊漲,最明顯的就是我們常用的汽油,汽油高漲最受打擊的也就是汽車銷售產業,消費者對於汽車的挑選越來越嚴格,也越來越有想法,可能不在是以外觀、內裝、性能做優先考量,第一句話會問業務你的車省不省油,這將會是消費者買不買車最大的因素,也是最優先的考量。但是放眼看去,大車廠仍然執迷不悟的開發少說三千CC以上的引擎,他們這樣做不是自己挖洞給自己跳嗎?

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當然不可能,今年國產車壇的重量車型之一HONDA Accord其3.5L車型上所搭載的「可變汽缸管理系統」,也就是我們比較常稱呼的「可變排氣量系統」,或許就是很好的答案,也是我們這次所要探討的主題。


排氣量可變?變的是運作汽缸的數量啦


大家對於可變排氣量應該還很陌生,在大家的字典裡應該對於「可變氣門」應該比較印象深刻、也比較了解,意思也就是利用先進感應器及電子科技,讓引擎的氣門能在不同轉速裡做不同的變化,不像一般傳統引擎氣門的開起大小都是固定不變的,可變氣門正時引擎優點是在高轉速利用機械結構,使氣門的開啟角度變大,可以提供更多的混合氣給燃燒室增加容積效率,以提高馬力,這種科技目前已普遍使用在各大車廠中,舉凡BMW VANOS可變汽門、Toyota VVT-I可變汽門、HONDA VTEC可變汽門。

「可變排氣量引擎」顧名思義就是,在輕負載的時候把部分汽缸“關掉”,盡而達到省油的狀態,這種科技就是要讓那種動輒六缸、八缸、十缸以上的引擎,能夠藉此展現大排氣量的大馬力,也可以有較小引擎的油耗量表現。這種技術目前在三大車廠裡有看到,第一是克萊斯勒,它們稱這種技術叫做「多排氣量系統〈Multiple Displacement System, MDS〉另外兩家GM和HONDA也採用類似技術來改變大排氣量引擎的油耗,HONDA把他們的技術叫做「可變汽缸管理〈Variable Cylinder Management, VCM〉而GM它們的系統叫做「Displacement on Demand, DOD」意思是“需要時才提供排氣量”。

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在克萊斯勒和GM上,都是八缸引擎在低轉速時關掉四缸,只用四缸而達到省油的狀態,而HONDA的六缸引擎研發了更新的技術“VCM 2”,此套系統更為先進會依照行駛狀況以3、4或6缸來運轉。所謂的“關掉汽缸”並不是真的可以把活塞停止運轉,這樣會使引擎運轉不平衡,很容易讓引擎異常的磨損,所以所謂的關掉汽缸改變排氣量,是活塞一樣作動,而關閉引擎的供油系統、點火系統跟汽門停止運作;關閉供油跟點火是很簡單的,只要電腦不提供訊號就可以輕鬆的關閉,可是要關閉汽門的運做那就有些困難,這樣是必需在機械結構上做些變動跟改變。

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日美車廠設計不同點

在克萊斯勒跟GM的引擎上,它們設計十分相近,它們的大排氣量引擎都是以OHV設計,OHV引擎是凸輪軸去頂一根挺桿,而帶動氣門的開合,在克萊斯勒跟GM的MDS和DOD系統上,就是以油壓來取代這跟挺桿,在利用電磁閥來控制進油量,要關閉部分汽缸時,就以電磁閥來控制進油量,使油壓挺桿沒被鎖住可以自由活動,這樣就無法控制住氣門的活動,藉此來關閉汽缸的運作。

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而在HONDA的引擎上,就比較簡單,利用VTEC技術,直接關閉汽門的運作,也藉此來關閉汽門的作動。這些作動都是在引擎低負載時動力需求低的時候改變,機構作動的時間也非常的快速,所以並不會產生銜接上的問題,動力銜接也十分平順,就算你刻意的想發現破綻,也很難察覺。
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HONDA的VCM II可變汽缸管理系統是以三組氣門控制裝置來完成不同的汽缸休止動作,這些休止的汽缸其進、排氣門都不會作動,而引擎控制模組也會停止供油以防止進氣阻抗(Pumping Loss)的發生,進而達到省油的效果。不過,此時的火星塞點火動作仍然維持,以減少火星塞溫度的流失並防止當汽缸重新運作時所可能造成的燃燒不完全情況。
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國外實際路試結果

在有裝這系統的八缸引擎上,根據一份國外媒體所得到的測試結果,在市區大約有17﹪是用四缸在運作,在高速公路上有48﹪是四缸在運作,平均下來有40﹪是利用四缸的動力。整體而言下來耗油率降低了10﹪;但對於大排氣量的美國肌肉型跑車,耗油降低了10﹪或許是沒有多少,可是轉個方向來想,你不需損失任何的馬力,就可以降低油耗,這對那些愛開大排氣量的車主應該一點損失都沒有,還可為自己的荷包省下一點油錢。

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最後討論一個問題,運用這樣的科技是否也可以用到排氣量沒那麼大的一般市售車,四缸引擎的車子在輕負載時,關閉兩缸的運作來達到省油的目的,如果成功這將會是一個新的發展,不過這項科技最必須要克服兩缸引擎作動時的噪音跟震動,如果可以克服噪音跟震動,那會對人類汽車產業有很大的突破。據了解已經有車廠在做此項的研究,不過到目前為止還是沒有比較正面的答案。