最近英菲尼迪发布的2.0T可变压缩比发动机抢了一时的新闻风头,但说到可变压缩比发动机这货,其实在1952年英国内燃机研究协会就开始研究,后来一直都有厂商研究相关的技术,今天我们就来了解一下可变压缩比发动机。

[汽车 发动机技术]
发动机的压缩比越高,其热效率越高,即消耗相同的燃料能够产生更大的动力。目前主流发动机的热效率接近40%,部分用于混合动力车型的发动机由于采用了米勒循环工作模式,热效率已经超过了40%。为了进一步提升热效率,各大汽车厂商都在提升压缩比的道路上下功夫。马自达第二代创驰蓝天自然吸气发动机把压缩比提升至18:1,要达成的热效率为50%。然而,这个50%的热效率并不是在所有工况下都能达到,在高转速工况下,这么高的压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下都能有最合适的压缩比,可变压缩比技术应运而生。本文将为你揭开可变压缩比技术的面纱。

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● 为什么要可变压缩比?

● 什么是发动机压缩比?

1、什么是压缩比

压缩比是发动机的一个几何参数,压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积之比(注:本文仅讨论活塞式发动机的压缩比,转子或其他形式的发动机不在本文讨论范围)。

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● 现在的量产发动机如何实现压缩比的改变?

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在可变气门正时系统普及之前,工程师只能通过改变发动机的几何结构。最为常见的做法就是改变连杆长度或者改变活塞顶形状来达到改变压缩比的目的。

2、固定压缩比的劣势

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皇冠盘口官方网站,  而一般汽油发动机都是在全负荷时最容易产生爆震,所以传统发动机要根据全负荷时的条件状态来决定最大的压缩比,一般在10左右。但理论要求的是压缩比越大越好,这注定固定压缩比不能够使发动机在各种各样复杂的工况中完美运行。

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3、可变压缩比的优势

然而,通过可变气门正时机构延迟关闭进气门这种方法只能单方向实现压缩比的缩小。而且由于延迟关闭进气门,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。对于主要应用于中低负荷工况的米勒循环或者有电机辅助的混合动力系统来说,排量的缩小可以节省油耗,有一定的益处。但对于追求高性能的发动机而言,改变压缩比导致排量缩小导致性能下降是无法让客户接受的。所以,能够动态改变发动机几何结构的可变压缩比技术便有应运而生了。

  可变压缩比(Variable Compression
Ratio,VCR),跟字面上的意思一样,也就是能够改变发动机运行时的压缩比。

● 为什么要根据不同工况改变发动机压缩比?

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可变压缩比技术发动机的开发初衷是为了提高增压发动机燃油经济性的。对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效地推动涡轮提速,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理想。

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  事实上,可变压缩比汽油发动机能够接受多种的燃料,但辛烷值越高的燃料对发动机越好,因为辛烷值越高,爆震也越不容易触发,这样发动机就能以更加高的压缩比运行,从而获得更高的热效率、降低燃油消耗率。

此外,利用爆震传感器侦测发动机爆震状态,提高或降低发动机压缩比,能够轻易实现发动机对不同标号汽油的自适应。

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  因为有了可变压缩比技术,使用增压系统效率更高,无需担心因为压力过高导致爆震等问题,这样发动机就能够使用小排量涡轮增压来压榨出更多的性能,达到大排量的性能(现在很多厂商都有这个趋势,加入可变压缩比技术热效率更高更省油)。

  另外,目前有很多厂家都通过进气门延迟关闭挤出部分混合气来实现动态压缩比(实际上十年前的本田就应用了),然而这种方法只能单向改变压缩比,并且气体吸入量相当于减少了,排量变小了,使得发动机输出动力下降,所以,几何可变压缩比发动机还是有实际需求的。

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