可变压缩比技术

可变压缩比技术一.介绍概况1.现状2.压缩比概念介绍3.针对发动机类型及目的1.现状

严峻的能源形势和日益严格的排放法规使传统发动机，尤其是传统的车用发动机面临着严峻的生存挑战。一直以来，既有良好的动力性能又有良好的燃油经济性和排放性能是发动机所追求的目标，而这些性能在一般的发动机上又没法同时获得。为了解决这个矛盾，一些新技术应运而生，可变压缩比技术是其中很有潜力的一种，能够很好地改善发动机热效率，燃油经济性和排放性能，但由于种种原因发展相对滞后。2.压缩比概念介绍

压缩比是气缸总容积与燃烧室容积的比值，其表示活塞由下止点运动到上止点时气缸内气体被压缩的程度，是衡量发动机的重要参数，是影响发动机最重要的因素之一。一般来说，压缩比越高，发动机的性能就越好。对于传统发动机，一经设计好其压缩比是固定不变的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数。现代汽车发动机的压缩比汽油机一般为8~12，柴油机一般为12~22。3.针对发动机类型及目的可压缩比技术主要是针对增压发动机的一种技术。固定的压缩比不能充分发挥发动机的性能，事实上在小负荷，低转速运转时，发动机的热效率低，相应的综合性能比较差，这时可用较大的压缩比；而在大负荷，高转速时，若压缩比过高，则很容易发生爆燃并产生很大的热负荷，这时可以用较小的压缩比。随着负荷的变化连续调节压缩比，可以最大限度的发掘发动机的潜力，使其在整个工况内有效提高热效率，进而提高发动机的综合性能。可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中，为了防止爆燃，其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低，使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢，在低压缩比条件下转矩上升也很缓慢，形成所谓的增压滞后现象。也就是说发动机在低速时，增压作用之后，要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。为了解决这个问题，可变压缩比是重要的方法就是说在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动机压缩比相同或超过；另一方面，在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言之，随着负荷的变化连续调节压缩比，以便能够从低负荷到高负荷的整个工况范围内有效提高热效率。二.实现方案1.通过改变气缸盖的结构来实现2.通过改变气缸体结构来实现3.通过改变活塞及曲柄连杆实现1.通过改变气缸盖的结构来实现

萨博svc变压缩比技术就是通过活塞运动到上止点位置的变化来改变燃烧室容积，从而改变压缩比的。SVC（Saab

Variable

Compression）发动机为了实现其可变压缩比功能，在其气缸体和气缸盖的设计上完全打破了传统的设计理念。左：高压缩比情况下

右：低压缩比情况下SVC发动机的气缸盖和气缸体是动态连接在一起的，气缸盖与气缸体通过一组摇臂连接（图中的桔黄色部分），摇臂能在ECU的控制下改变一定的角度，从而改变了燃烧室的体积，也就是说，压缩比也同样被改变了。

SVC比早期的可变压缩比设计更灵敏，发动机没有其他多余的运动部件，只有气缸盖前后摆动，所以它的结构简单耐用。由于比普通发动机多出了一套摇臂装置，所以它比普通发动机多需要一套冷却系统，它通过气缸盖和气缸套周围的冷却水散热。由于气缸盖和气缸体会发生移位，在气缸盖和气缸体之间设计了一组橡胶套，起到密封作用。SVC发动机的上半部分还可以进行偏转。如上图所示，SVC发动机大致由两大部分构成，其中，缸盖、活塞、气门总成我们可称之为第一部分；而连杆、曲轴箱我们视之为第二部分。萨博在缸体与缸盖之间安装有楔形滑块，且缸体通过Hydraulic

Actuat（液压推动装置）连接在气缸顶端，当HydraulicActuat工作时，气缸顶端就会在液力的推动下产生轻微偏转（最大偏转角度为4度）。虽然这个偏转角度看起来很小，但当活塞到达上止点时，其对压缩比造成的影响却十分巨大。据介绍，该机的压缩比可在8:1至14:1之间连续变化。缺陷首先由于这种集成缸盖可以发生偏转，因此工程师必须为其设计一套独立的冷却系统。该系统的冷却油道与缸体相连接，并用橡胶件进行密封，可如若橡胶件长久往复工作，就极易因为受力疲劳而发生开裂，进而导致整个冷却油道出现泄漏。再者，因该机型加入了液压推动装置及以连续可变压缩比作为开发目标，所以其无论软件还是硬件方面都要比传统内燃机复杂上很多。尤其是软件方面，当时的萨博尚未掌握一套成熟可靠的控制逻辑，以确保在连续可变压缩比时发动机能够稳定运转。故直至其破产，这款发动机也未被投入实际使用。2.通过改变缸体结构来实现

法国PSA集团：可变压缩比技术称为VCRi.此款发动机的排量为1.5L，其最大功率为220HP(162KW/rpm),最大扭矩为420Nm。这款标致1.5L

MCE5

VCRi发动机所提

供的最大功率输出相当于标致3.0升V6发动机（155KW/rpm）所提供的动力,而其扭矩则达到了一些V8发动机(陆巡LC200

4.7L

V8最大扭矩410Nm；奔驰G500，5LV8最大扭矩460Nm；陆虎发现3

4.4L

V8发动机最大扭矩

425Nm；奥迪Q7

4.2L

V8最大扭矩440Nm)MEC-5演示在2009年3月的日内瓦国际汽

车展上，装备此款1.5L

MCE5

VCRi发动机的标致407也将亮相，其所使用的可变压缩比技术可将压缩比可以控制在7:1至

20:1之间，油耗仅为百公里6.7升，二氧化碳的排放量为每公里158克。不仅如此，法国标

致集团还宣布，在今年晚些时候，将推出1.5L

MCE5

VCRi发动机的GDI(汽油直喷)版本（2010版），随之其最大功率提升至270hp(199KW/rpm),最大扭矩460Nm，而油耗也将下降到每百公里6.0升。在2009年3月的日内瓦国际汽

车展上，装备此款1.5L

MCE5

VCRi发动机的标致407也将亮相，其所使用的可变压缩比技术可将压缩比可以控制在7:1至

20:1之间，油耗仅为百公里6.7升，二氧化碳的排放量为每公里158克。不仅如此，法国标

致集团还宣布，在今年晚些时候，将推出1.5L

MCE5

VCRi发动机的GDI(汽油直喷)版本（2010版），随之其最大功率提升至270hp(199KW/rpm),最大扭矩460Nm，而油耗也将下降到每百公里6.0升。3.通过改变活塞及曲柄连杆来实现

多连杆VCR发动机的运动规律为：活塞与曲轴通过上连杆与下连杆连在一起。下连杆也通过控制连杆连接到了控制轴偏心轴颈中心。曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄销的中心转动。

其压缩比改变的原理：移动偏心轴的中心向上使下连杆顺时针倾斜，因此使活塞的上止点和下至点的位置同时下降以降低压缩比。相反，偏心轴的中心向下移动可以提高压缩比。缺陷

其一，这套系统的连杆数量颇多，由此便会引发发动机的整体摩擦损失增大，如果发动机过度磨损，显然寿命上就无法被市场所接受。

其二，多连杆结构的还存在加大发动机的总体尺寸，使整车布置难度上升，尤其是对于布置空间本就捉襟见肘的前置前驱车型来说，过大的体积所造成的最终结果就是这台发动机根本没地方放。

其三，连杆数量的增多还会使发动机的振动变得更加难以控制，进而引发共振及异响现象的出现。三.可变压缩比的优缺点1.优点2.存在的问题1.优点

1.提高了发动机的热效率，很大程度上改善了发动机的燃油经济性2适合于多元燃料驱动3.有利于降低排放4.提高运行稳定性5.实现发动机的小排量，结构更紧凑，比质量更高。2.存在的问题

1.