发动机的紧缩比越高,其热效率越高,即耗费相同的燃料能够发生更大的动力。现在干流发动机的热效率挨近40%,部分用于混合动力车型的发动机因为选用了米勒循环作业方式,热效率现已超过了40%。为了进一步进步热效率,各大轿车厂商都在进步紧缩比的道路上下功夫。马自达第二代创驰蓝天天然吸气发动机把紧缩比进步至18:1(现已挨近柴油机的紧缩比),要到达的热效率为50%。但是,这个50%的热效率并不是在所有工况下都能到达,在高转速工况下,这么高的紧缩比会使得发动机气缸温度过高,爆震问题将会一发不可收拾。为了让发动机在全工况(各种转速和负荷)下都能有最合适的紧缩比(尽可能高又能防止因爆震导致的平顺性下降),可变紧缩比技能应运而生。本文将为你揭开可变紧缩比技能的面纱。
● 什么是发动机紧缩比?
紧缩比是发动机的一个几许参数,紧缩前的气缸总容积与紧缩后的气缸容积(即燃烧室容积)之比(注:本文仅评论活塞式发动机的紧缩比,转子或其他方式的发动机不在本文评论规模)。
● 现在的量产发动机怎么完成紧缩比的改动?
在可变气门正时体系遍及之前,工程师只能经过改动发动机的几许结构。最为常见的做法便是改动连杆长度或许改动活塞顶形状来到达改动紧缩比的意图。
但是,经过可变气门正时组织推迟封闭进气门这种办法只能单方向完成紧缩比的缩小。并且因为推迟封闭进气门,气缸吸入气体的量减小了,相当于缩小了发动机的排量,削弱了发动机的动力输出。关于首要应用于中低负荷工况的米勒循环或许有电机辅佐的混合动力体系来说,排量的缩小能够节约油耗,有必定的好处。但关于寻求高功能的发动机而言,改动紧缩比导致排量缩小导致功能下降是无法让客户承受的。所以,能够动态改动发动机几许结构的可变紧缩比技能便有应运而生了。
● 为什么要根据不同工况改动发动机紧缩比?
可变紧缩比技能发动机的开发初衷是为了进步增压发动机燃油经济性的。关于涡轮增压发动机而言,在发动机转速较低时,废气流量和脉冲强度无法有用地推进涡轮提速,导致增压压力偏低,使得发动机扭矩输出和燃油经济性未如抱负。
此外,使用爆震传感器侦测发动机爆震状况,进步或下降发动机紧缩比,能够容易完成发动机对不同标号汽油的自适应。
● 各厂商是怎样改动发动机紧缩比的?
■ 萨博SVC可变紧缩比技能
在上世纪80年代末,萨博开端研制可变紧缩比技能,并在1990年获得相关的专利。萨博把其研制的可变紧缩比技能称之为“Saab Variable Compression”,简称“SVC”。
为了解萨博SVC发动机的作业原理,咱们能够把SVC发动机分为两部分,其间一部分为缸盖和缸筒,另一部分为曲轴、活塞、连杆等部件,两部分经过橡胶密封件衔接,能够必定程度上完成相对运动。
为完成缸筒的有极限运动,有必要为缸筒规划一套独立的冷却体系,这就导致体系结构变得杂乱起来。此外,萨博SVC发动机彼此运动的两部分选用橡胶密封件衔接,高温以及重复受力使密封件耐久性遭到极大的检测。或许这也是萨博SVC发动机无法完成量产的原因。
■ 日产VCR可变紧缩比技能
2005年2月,日产发布了其可变紧缩比技能,该技能被称为“Variable Compression Ratio”,简称“VCR”。日产VCR发动机选用了曲柄销杠杆来完成紧缩比的改动。
日产使用计算机仿真技能,让活塞在上止点邻近(加快)和下止点邻近(减速)运动速度改动快慢共同,活塞速度改动挨近正弦曲线,然后有用削减发动机的二阶振荡,进步发动机的平顺性。为下降冲突,日产VCR发动机当活塞处于上止点邻近时,连杆大致坚持笔直状况。这样在做功行程初期,点着混合气发生的冲击力不会使活塞发生较大的向气缸壁揉捏的分力,下降活塞与气缸之间的冲突达44%。
■美丽雪铁龙集团VCRi可变紧缩比技能
法国美丽雪铁龙集团(PSA)在2009年3月的日内瓦车展上推出一款装载可变紧缩比发动机的美丽407车型。该车型搭载的发动机选用了PSA研制的VCRi可变紧缩比技能,排量为1.5L,最大功率220马力,峰值扭矩420牛·米,紧缩比可变规模为7:1至20:1,百公里归纳油耗为6.7L,二氧化碳排放量为每公里158g。
比较前面介绍的萨博SVC技能和日产VCR技能,法国美丽雪铁龙集团的VCRi技能的紧缩比可变规模更大,但因为特别液压操控设备的存在,较大地增大了缸体的体积,不利于发动机小型化。VCRi技能的活塞和连杆是一体的,只作笔直方向运动,点着混合气发生的冲击力不会使活塞发生较大的向气缸壁揉捏的分力,下降活塞与气缸之间的冲突,下降发动机内部工作阻力。
全文总结:
可变紧缩比技能从几许结构上改动了发动机的紧缩比,使得在不同工况下动态切换最合适的紧缩比成为可能,完成了发动机功能和燃油经济性的进步。但是,经过改动发动机几许结构来改动紧缩比,必定导致发动机结构杂乱度的进步,随之而来的是可靠性下降、振荡增大等亟待解决的工程问题。此外,因为可变紧缩比发动机的结构更为杂乱,未完成大批量出产,这也使得现在搭载该技能的发动机制作本钱偏高。现在,有不少厂商已验证了可变紧缩比技能的可行性,并进行着规划上的优化。跟着技能的老练和功能的优化,可变紧缩比技能有着光亮的远景。