[摘 要] 發(fā)動(dòng)機(jī)排量與燃油經(jīng)濟(jì)性往往是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性的一對(duì)矛盾面，VCM則是解決這一矛盾的有效手段。文章主要介紹本田VCM管理系統(tǒng)的基本思想、工作原理及其實(shí)現(xiàn)方法。

[關(guān)鍵詞] 發(fā)動(dòng)機(jī)；變缸管理；原理；實(shí)現(xiàn)

[作者簡介] 鄧輝明，福建船政交通職業(yè)學(xué)院汽車系講師，研究方向：汽車電子技術(shù)，福建 福州，350007

[中圖分類號(hào)] U464 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1007-7723（2012）11-0033-0002

隨著社會(huì)對(duì)節(jié)約能源和減少車輛排放的日益重視，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)需要采用一些更先進(jìn)、更合理的技術(shù)來解決節(jié)約能源和減少車輛排放的問題。對(duì)于大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，采用變缸管理技術(shù)就是一種切實(shí)可行的方案。通過變缸管理，可以讓車輛在一些不需要大功率運(yùn)行時(shí)以較小的排量進(jìn)行車輛的驅(qū)動(dòng)，在需要大功率運(yùn)行時(shí)以大排量的方式進(jìn)行車輛的驅(qū)動(dòng)。目前，主要汽車生產(chǎn)商如大眾、本田、別克、奔馳等紛紛推出自己的變缸管理系統(tǒng)，即所謂的VCM（Variable Cylinder Management）系統(tǒng)。本文就本田雅閣3.5L排量發(fā)動(dòng)機(jī)的變缸管理系統(tǒng)來闡述VCM系統(tǒng)的工作原理。

一、基本工作原理

VCM系統(tǒng)的基本工作原理是車輛的運(yùn)行過程中，根據(jù)車輛行駛的條件和發(fā)動(dòng)機(jī)本身的工況，由VCM系統(tǒng)決定車輛實(shí)際參加工作的氣缸數(shù)。

本田雅閣3.5L發(fā)動(dòng)機(jī)是一款V6的發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況需要，它既可以6氣缸同時(shí)工作，也可以“變身”為直列3缸發(fā)動(dòng)機(jī)或者V型4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。也就是說，它具有3缸、4缸和6缸三種工作模式，從而達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性這一矛盾因素都能達(dá)到最佳。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，為了盡快進(jìn)入到正常工作溫度以及發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初期缸體的各個(gè)部分均勻加熱，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)啟動(dòng)所有的6個(gè)汽缸來運(yùn)行。在車輛加速或者低擋位爬山時(shí)，為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率或者最大扭矩的動(dòng)力需要，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以6缸工作模式工作。當(dāng)車輛處于中低速的定速巡航或者發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷需求，以及車輛處于怠速狀態(tài)下，VCM系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的三個(gè)汽缸來完成從V6發(fā)動(dòng)機(jī)到直列3缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式的切換，此時(shí)，這臺(tái)3.5L發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工作排量只有1.75L。在中等加速、高速巡航和緩坡行駛時(shí)，VCM系統(tǒng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)每一列氣缸的一個(gè)氣缸的工作，將發(fā)動(dòng)機(jī)從V6或者直列3缸的工作模式，轉(zhuǎn)變成V形4缸的工作模式。通過這種對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下改變工作排量的靈活控制， 3.5L VCM發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)比于3.0L發(fā)動(dòng)機(jī)，在燃油經(jīng)濟(jì)性上甚至還降低了7%。因此，VCM技術(shù)的運(yùn)用使得3.5L的發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到車輛按需分配的目的，既保證車輛在特殊路面時(shí)的動(dòng)力性，又可保證在普通路面下行駛時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。

二、變缸的實(shí)現(xiàn)方法

VCM系統(tǒng)通過對(duì)節(jié)氣門開度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力、催化轉(zhuǎn)化器的溫度、自動(dòng)變速箱檔位以及其他相關(guān)的環(huán)境因素進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，確定根據(jù)當(dāng)前的工作環(huán)境啟用相應(yīng)的3缸、4缸或者6缸工作模式。工作模式的切換主要是VCM通過本田發(fā)動(dòng)機(jī)的i-VTEC系統(tǒng)以及燃油噴射系統(tǒng)來完成的。i-VTEC系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制氣缸的進(jìn)排氣門是否能正常開啟或關(guān)閉氣門，而燃油噴射系統(tǒng)則負(fù)責(zé)切斷或恢復(fù)氣缸的燃油供給（此時(shí)，非工作缸的火花塞會(huì)繼續(xù)點(diǎn)火，以盡量降低火花塞的溫度損失，防止氣缸重新投入工作時(shí)因不完全燃燒造成火花塞油污）。i-VTEC系統(tǒng)管理氣門的機(jī)構(gòu)如圖1所示，氣門管理機(jī)構(gòu)采用專用的一體式滑閥，該這些滑閥與缸蓋內(nèi)的搖臂軸支架一樣起著雙重作用。根據(jù)系統(tǒng)電子控制裝置發(fā)出的指令，滑閥會(huì)有選擇地將油壓導(dǎo)向特定氣缸的搖臂。然后，該油壓會(huì)推動(dòng)同步活塞，實(shí)現(xiàn)搖臂的連接和斷開。如果VCM系統(tǒng)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)變缸，那么VTEC系統(tǒng)會(huì)被命令率先調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)、線控節(jié)氣門的開度以方便氣缸開、閉能夠平穩(wěn)過渡，然后VCM通過VTEC系統(tǒng)向電子控制裝置發(fā)出的指令，使與缸蓋內(nèi)的搖臂軸支架一樣起著雙重作用的滑閥有選擇地將油壓導(dǎo)向特定氣缸的搖臂同步活塞，完成對(duì)搖臂的連接和斷開的控制，從而達(dá)到對(duì)進(jìn)、排氣門的運(yùn)行與停止的控制。同時(shí)，燃油控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)、切斷這些特定氣缸的燃油供給。例如， VCM系統(tǒng)認(rèn)為當(dāng)前工況下發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)以V4的工作模式進(jìn)行工作，前排氣缸組中的最右側(cè)氣缸及后排氣缸組的最左側(cè)氣缸的氣門管理機(jī)構(gòu)將狀態(tài)如圖1中的B所示，此時(shí)這兩個(gè)氣缸的進(jìn)排氣門不參加工作。同時(shí)，這兩個(gè)氣缸的燃油供給被切斷，以節(jié)省油耗、減少排放，并防止氣缸內(nèi)積炭。若系統(tǒng)認(rèn)為應(yīng)該轉(zhuǎn)變成6缸工作模式，則所有氣缸的氣門管理機(jī)構(gòu)將處于如圖1中A所示的狀態(tài)。

三、怠速和低速工況平穩(wěn)控制

為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速和低速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)盡可能平穩(wěn)，VCM系統(tǒng)的控制策略采用了在3缸工作模式下，后排氣缸組被停止工作，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷?缸；在4缸工作模式下，前排氣缸組的左側(cè)和中間氣缸正常工作，后排氣缸組的右側(cè)和中間氣缸正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)閂4。這樣可以盡可能使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速和低速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不致于出現(xiàn)明顯的怠速轉(zhuǎn)速波動(dòng)。

VCM系統(tǒng)對(duì)本田來說還是相當(dāng)成熟的技術(shù)。正由于VCM技術(shù)可以使得多缸發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力需求低的情況下自動(dòng)關(guān)閉部分氣缸，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在保證動(dòng)力需求的情況下又達(dá)到省油的目的，所以該項(xiàng)技術(shù)有廣泛的運(yùn)用前景，也更加具有實(shí)用性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]朱昌吉，等.汽油機(jī)程控可變氣門工作系統(tǒng)的研究試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2003，（2）.

[2]邱平.本田雅閣車可變氣缸管理系統(tǒng)檢修[J].汽車維護(hù)與修理，2010，（3）.