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全工况热效率提升 可变压缩比技术解析

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● 各厂商是怎样改变发动机压缩比的?

萨博SVC可变压缩比技术

  在上世纪80年代末,萨博开始研发可变压缩比技术,并在1990年取得相关的专利。萨博把其研发的可变压缩比技术称之为“Saab Variable Compression”,简称“SVC”。

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  为理解萨博SVC发动机的工作原理,我们可以把SVC发动机分为两部分,其中一部分为缸盖和缸筒,另一部分为曲轴活塞、连杆等部件,两部分通过橡胶密封件连接,可以一定程度上实现相对运动。

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  为实现缸筒的有限度运动,必须为缸筒设计一套独立的冷却系统,这就导致系统结构变得复杂起来。此外,萨博SVC发动机相互运动的两部分采用橡胶密封件连接,高温以及反复受力使密封件耐久性受到极大的考验。或许这也是萨博SVC发动机无法实现量产的原因。

日产VCR可变压缩比技术

  2005年2月,日产发布了其可变压缩比技术,该技术被称为“Variable Compression Ratio”,简称“VCR”。日产VCR发动机采用了曲柄销杠杆来实现压缩比的改变。

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  日产利用计算机仿真技术,让活塞在上止点附近(加速)和下止点附近(减速)运动速度变化快慢一致,活塞速度变化接近正弦曲线,从而有效减少发动机的二阶振动,提升发动机的平顺性。为降低摩擦,日产VCR发动机当活塞处于上止点附近时,连杆大致保持垂直状态。这样在做功行程初期,点燃混合气产生的冲击力不会使活塞产生较大的向气缸壁挤压的分力,降低活塞与气缸之间的摩擦达44%。

■ 标致雪铁龙集团VCRi可变压缩比技术

  法国标致雪铁龙集团(PSA)在2009年3月的日内瓦车展上推出一款装载可变压缩比发动机的标致407车型。该车型搭载的发动机采用了PSA研发的VCRi可变压缩比技术,排量为1.5L,最大功率220马力,峰值扭矩420牛·米,压缩比可变范围为7:1至20:1,百公里综合油耗为6.7L,二氧化碳排放量为每公里158g。

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  相比前面介绍的萨博SVC技术和日产VCR技术,法国标致雪铁龙集团的VCRi技术的压缩比可变范围更大,但由于特殊液压控制装置的存在,较大地增大了缸体的体积,不利于发动机小型化。VCRi技术的活塞和连杆是一体的,只作垂直方向运动,点燃混合气产生的冲击力不会使活塞产生较大的向气缸壁挤压的分力,降低活塞与气缸之间的摩擦,降低发动机内部运转阻力。

全文总结:

  可变压缩比技术从几何结构上改变了发动机的压缩比,使得在不同工况下动态切换最合适的压缩比成为可能,实现了发动机性能和燃油经济性的提升。然而,通过改变发动机几何结构来改变压缩比,必然导致发动机结构复杂度的提升,随之而来的是可靠性下降、振动增大等亟待解决的工程问题。此外,由于可变压缩比发动机的结构更为复杂,未实现大批量生产,这也使得现在搭载该技术的发动机制造成本偏高。目前,有不少厂商已验证了可变压缩比技术的可行性,并进行着设计上的优化。随着技术的成熟和性能的优化,可变压缩比技术有着光明的前景。(图/文 汽车之家 常庆林)

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