全工況熱效率提升可變壓縮比技術(shù)解析

常慶林

2016年08月12日 20:00 原創(chuàng) 來(lái)源：汽車之家

● 各廠商是怎樣改變發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的？

■ 薩博SVC可變壓縮比技術(shù)

　　在上世紀(jì)80年代末，薩博開始研發(fā)可變壓縮比技術(shù)，并在1990年取得相關(guān)的專利。薩博把其研發(fā)的可變壓縮比技術(shù)稱之為“Saab Variable Compression”，簡(jiǎn)稱“SVC”。

　　為理解薩博SVC發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，我們可以把SVC發(fā)動(dòng)機(jī)分為兩部分，其中一部分為缸蓋和缸筒，另一部分為曲軸、活塞、連桿等部件，兩部分通過橡膠密封件連接，可以一定程度上實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

　　為實(shí)現(xiàn)缸筒的有限度運(yùn)動(dòng)，必須為缸筒設(shè)計(jì)一套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來(lái)。此外，薩博SVC發(fā)動(dòng)機(jī)相互運(yùn)動(dòng)的兩部分采用橡膠密封件連接，高溫以及反復(fù)受力使密封件耐久性受到極大的考驗(yàn)�；蛟S這也是薩博SVC發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的原因。

■ 日產(chǎn)VCR可變壓縮比技術(shù)

　　2005年2月，日產(chǎn)發(fā)布了其可變壓縮比技術(shù)，該技術(shù)被稱為“Variable Compression Ratio”，簡(jiǎn)稱“VCR”。日產(chǎn)VCR發(fā)動(dòng)機(jī)采用了曲柄銷杠桿來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮比的改變。

　　日產(chǎn)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，讓活塞在上止點(diǎn)附近（加速）和下止點(diǎn)附近（減速）運(yùn)動(dòng)速度變化快慢一致，活塞速度變化接近正弦曲線，從而有效減少發(fā)動(dòng)機(jī)的二階振動(dòng)，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的平順性。為降低摩擦，日產(chǎn)VCR發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)活塞處于上止點(diǎn)附近時(shí)，連桿大致保持垂直狀態(tài)。這樣在做功行程初期，點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的沖擊力不會(huì)使活塞產(chǎn)生較大的向氣缸壁擠壓的分力，降低活塞與氣缸之間的摩擦達(dá)44%。

■ 標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)VCRi可變壓縮比技術(shù)

　　法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)（PSA）在2009年3月的日內(nèi)瓦車展上推出一款裝載可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)致407車型。該車型搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了PSA研發(fā)的VCRi可變壓縮比技術(shù)，排量為1.5L，最大功率220馬力，峰值扭矩420�！っ�，壓縮比可變范圍為7：1至20：1，百公里綜合油耗為6.7L，二氧化碳排放量為每公里158g。

　　相比前面介紹的薩博SVC技術(shù)和日產(chǎn)VCR技術(shù)，法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的VCRi技術(shù)的壓縮比可變范圍更大，但由于特殊液壓控制裝置的存在，較大地增大了缸體的體積，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)小型化。VCRi技術(shù)的活塞和連桿是一體的，只作垂直方向運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)燃混合氣產(chǎn)生的沖擊力不會(huì)使活塞產(chǎn)生較大的向氣缸壁擠壓的分力，降低活塞與氣缸之間的摩擦，降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)阻力。

全文總結(jié)：

　　可變壓縮比技術(shù)從幾何結(jié)構(gòu)上改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，使得在不同工況下動(dòng)態(tài)切換最合適的壓縮比成為可能，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的提升。然而，通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)幾何結(jié)構(gòu)來(lái)改變壓縮比，必然導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的提升，隨之而來(lái)的是可靠性下降、振動(dòng)增大等亟待解決的工程問題。此外，由于可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，未實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，這也使得現(xiàn)在搭載該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造成本偏高。目前，有不少廠商已驗(yàn)證了可變壓縮比技術(shù)的可行性，并進(jìn)行著設(shè)計(jì)上的優(yōu)化。隨著技術(shù)的成熟和性能的優(yōu)化，可變壓縮比技術(shù)有著光明的前景。（圖/文汽車之家常慶林）