停缸技术工作原理

汽车停缸控制节油装置的控制电脑根据汽车负载情况（节气门位置、发动机转速、车速、档位、水温、空调等）确定该什么时候停缸如何停缸。在需要停缸时，通过停缸机构立即关闭进 、排气门，同时相应的喷油系统也被关闭。此时活塞在压缩冲程中，缸内气体被压缩，消耗功；吸气冲程和膨胀冲程中，已经压缩的气体发生膨胀，对外做功。理论上，如果没有洩漏损失和热损失，那么压缩功和膨胀功正好相抵，使气缸形成空气弹簧腔；另外由于气门弹簧也停止工作， 从而也减少了相应的机械损失。

汽油发动机在部分负荷时, 因节气门开度小, 节流作用变大, 致使进气歧管压力降低, 发动机的充气效率下降。假如在此工况下, 停止部分气缸工作(停缸),要让发动机输出停缸前的功率, 必须给工作缸更多的可燃混合气, 就得开大节气门, 使节流作用变小, 发动机进气歧管内的压力上升, 充气效率提高, 滞留在缸内的残余废气量相对减少, 从而提高混合气的燃烧品质,减少了发动机的循环波动。

发动机停缸后, 燃烧室总表面积的减少可降低燃烧过程的传热损失, 从而提高了发动机的循环热效率,这也是停缸节油的一个原因。如图2所示为停缸技术的发动机原理示意图。

这项技术的起源，可以追溯到1916年。虽然人们当时已经意识到这项技术可以有效提高燃油经济性，但由于那时汽油的价格还很低廉，这一技术的发展一直处于停滞阶段，直到能源危机后，才开始被各大厂商所应用。美国的福特、德国的奔驰，都曾在1970年代开始使用歇缸技术，但由于技术问题，基本上只能用于V8发动机。1974年，奔驰500SE的V8发动机上采用了歇缸技术。1980年，通用在第二代凯迪拉克赛威的V6发动机上配备了DOD（Displacement On Demand，排量可变)技术，在不需要大功率输出时会关闭发动机的两个汽缸以节省燃油。1980年代末，日本厂商也开始使用类似的技术，比如本田就研制出了采用歇缸技术的J30A六缸发动机。由于受限于当时的电子及电脑技术，采用歇缸技术的发动机多用机械方式进行切换，变缸过程过于复杂，很不稳定，甚至还会出现卡死现象。歇缸发动机成本高于油耗节省下来的费用，因此这项技术没有得到市场的认可。如图3所示为采用停缸技术的奔驰500SE汽车。

随着油价的飞涨，人们环保意识的增强，歇缸技术又被人们抬出来了，而计算机技术突飞猛进的发展，各种计算机及电子控制装置在汽车上的大量应用，使得歇缸技术越来越完善，并从大排量发动机也扩展到小排量发动机上。目前，通用、本田、克莱斯勒、大众等多家企业在其四缸、六缸和八缸发动机上都有使用歇缸技术。

停缸技术在产品上应用的难点主要分为两个方面:一是实现气门关闭的停阀机构、空间布置和切换速度等必须适用于目标发动机, 以及由此带来的其他零部件的改动;二是停缸导致的发动机和整车的振动与噪声(NVH)性能恶化。停缸发动机一般是在原型机上改造, 要实现气门的停止和重启在硬件和软件上都需要满足要求。硬件上需要特殊的停阀机构, 不同发动机对停阀机构的尺寸和布置要求不同。为了满足发动机运行要求, 停阀机构的切换必须在一个循环内完成, 因此对机构的响应速度和可靠性要求很高。软件上需要增加停缸的控制模块, 以一定策略控制发动机的停缸工作状态。停止几个气缸工作后, 发动机点火间隔增大,

激振频率降低, 而低频振动会更接近发动机振动系统较低的固有频率, 更趋向于形成共振, 因此周期性强迫振动的频率降低, 而振幅增大。导致发动机的振动加剧, 并传递到座椅和方向盘等, 使舒适性降低。同样因为点火间隔增大, 排气频率降低。原车排气管中消声器消声频率为一定范围内, 且对低频噪声消声效果较差, 停缸后恰恰增加了低频噪声, 因此排气噪声恶化。解决振动噪声问题是停缸技术能够应用到产品发动机上的决定性因素。由于软硬件的增加, 特别是为了解决振动噪声问题而不得不采取的措施, 必然导致停缸发动机成本的增加。

由于停缸发动机NVH问题, 特别是振动加剧, CDA主要应用于6 缸及以上的发动机。由于美国大排量多缸汽车较多, 而欧洲4缸机较多, 所以美国汽车公司生产的汽车采用停缸技术最多。

目前, 美国三大汽车公司生产的超过150万辆的汽车应用了停缸技术, 预计到2014 年将达到300万辆。通用汽车从2008年起, 每年约有200万台汽油机采用停缸技术。

停缸技术凯迪拉克L62 V8-6-4

1981年, 凯迪拉克L62 V8-6-4是第一个量产的应用CDA技术的发动机。发动机为V型8缸,全新的停阀机构可以有序地停止相对的两缸或4缸, 即发动机可以在8缸、6缸和4缸的情况下工作。气门机构为摇臂式, 除了常规的零件外, 还包括电磁阀, 由电控单元ECU控制。停缸时, 通过电磁阀使气门摇臂的支承失效, 摇臂停止对气门的驱动, 气门保持关闭。在中小负荷, 例如高速公路巡航时实现停缸。高速公路油耗可改善30%, 城市工况改善幅度较低。由于该发动机为单点喷射, 所以汽油在停止工作气缸的进气道堆积。现在的顺序多点喷油方式不会再有这个问题。该停缸发动机作为1981凯迪拉克DeVille, Brougham

和Eldorado车型的标配, 以及Seville的选配。但由于驾驶性能和可靠性问题仅存续了1年时间。

停缸技术戴姆勒克莱斯勒HEMIV8

戴姆勒克莱斯勒停缸称为多排量系统(MDS)。停缸所用HEMIV8发动机为V型8缸,

点火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2, 一边是1-3-5-7缸, 另一边是2-4-6-8 缸, 停缸时断油停1-4-6-7 4 个气缸, 即以V4发动机形式工作。汽车匀速行驶或遭遇长时间堵车, 发动机转速<3 000 r/min时停止4缸工作。气门机构为摇臂式, 通过一个可切换式的液压挺杆替换需停缸的原机构实现气门关闭,其机构如图4 所示。机构最核心部件是锁销, 停缸时锁销在高压机油作用下与挺杆外壳脱离, 挺杆内壳在凸轮驱动下和空转弹簧作用下往复运动, 但不会驱动气门, 保证了气门关闭。正常工作时, 机油压力降低, 锁销进入外壳内连成一体,在凸轮驱动下共同运动。

停缸技术通用V8与V6

通用汽车将最新的停缸技术称为DoD(Displace menton Demand)。停缸用Vortec发动机为V型8缸。小负荷时停4 缸, 起动、怠速和加速时8缸工作。与HEMI发动机类似, 停阀机构为可切换的液压挺杆, 通过锁销机构解锁, 达到挺杆作用失效, 凸轮轴虽然转动但进排气门仍然保持关闭。锁销机构的动作是通过电磁阀的通断来控制油压实现的。为了实现停缸特别开发了新的32 位ECU控制电磁阀、节气门、点火正时和顺序燃油喷射。在消声器中安装了压力控制阀, 保证发动机在8缸或4 缸工作时合适的排气噪声。

停缸技术本田V6

本田汽车将停缸称为VCM(Variable Cylinder Management)。应用于量产的本田J系列6缸V型发动机。停缸VCM摇臂机构如图5所示, 该机构中摇臂分为主摇臂和次摇臂。位于摇臂组中间的是进气门的主摇臂, 通过滚子与凸轮接触, 两侧为控制进气门的次摇臂, 压缩气门弹簧控制进气门开关;位于摇臂组最外侧的是排气门的主摇臂, 并通过滚子与凸轮轴接触, 紧靠主摇臂内侧的是排气门的次摇臂, 压缩气门弹簧控制进气门开关。在进排气门的主次臂间装有锁销机构, 主摇臂随凸轮动作, 次摇臂压缩气门弹簧, 锁销机构锁止两摇臂, 使之打开或关闭进排气门。正常工作时, 机油压力使锁销滑动, 使主次摇臂连接在一起, 实现进排气门的打开, 该缸工作(图3b)。停缸时, 机油压力使同步活塞滑动至次摇臂, 主摇臂与次摇臂断开, 主摇臂受凸轮驱动而动作, 而次摇臂不工作, 使得该缸进排气门关闭。

计划停运是机组因检查、试验或检修的目的，预先计划安排停运的状态。计划停运事先安排好工作进度、主要工作内容，并有规定的工作期限。如果其停运时间超过预定安排规定时间，则其超过部分应作非计划停运处理。发电机组计划停运小时与统计期间小时的比值称计划停运系数。

电力设施由于大修、小修、试验、清扫和改造施工的需要而有计划安排的停运状态为计划停运，列入年度、季（月）度检修计划，对输变电设施开展的大修、小修、试验、清扫和改造施工作业，按计划停运进行统计。计划停运以年度、季（月）度检修计划为准，不考虑周检修计划。

非计划停运是指设备不可用但又不是计划停运状态。非计划停运分为4类：第一类指必须立即从可用状态改变为不可用状态；第二类指设备虽不需立即停运，但不能延至24h以后停运的；第三类指设备可延至24h以后停运的；第四类指计划停运的设备超过计划停运时间不能按期恢复可用状态的。 2100433B