1-32  发动机的可变压缩比技术是怎么回事?

1-32 发动机的可变压缩比技术是怎么回事?

(1)压缩比 压缩比是指气缸总容积与燃烧室容积的比值,它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度。

活塞从上止点移到下止点所经过的气缸容积称为气缸工作容积,用V1表示。活塞在上止点时,活塞顶上面的空间称为燃烧室,它的容积叫燃烧室容积,用Vc表示。活塞在下止点时,活塞顶上面的整个空间容积,等于气缸工作容积与燃烧室容积之和,称为气缸总容积,用Va表示,即Va=V1+Vc。压缩比用ε表示,即压缩比

ε=Va/Vc

汽油发动机是点燃式,压缩比低;柴油发动机是压燃式,压缩比高。轿车的汽油发动机压缩比是8~11,柴油发动机压缩比是18~23。

为什么要改变压缩比呢?很简单,因为当你提高发动机转速时需要适当降低压缩比,以避免发动机过热和压力过高。否则可能会导致敲缸甚至是更严重的损害。当发动机在无增压的情况下运作时,由于压缩比过低,得到的是一个非常弱的输出。

(2)可变压缩比 萨博公司展出了它的可变压缩比发动机(SVC),该款缸体通过液压执行机构的调节可以沿滑块的斜面运动,使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化,改变燃烧室的体积,从而改变压缩比,轻微改变燃烧室的体积。当活塞达上止点时,这样一个微小的调整会引起压缩比巨大的变化,压缩比的变化范围由8∶1到14∶1。SVC的设计的优点在于,它在至为重要的燃烧室部分,没有额外添加移动部件或任何往复运动的组件,这使得它的结构简单,坚固耐用,不会因为增添了其他部件而产生泄漏。

它采用了机械增压代替以实现大功率和高转矩输出。Vc能根据转速、负载、温度、喷油量参数等连续可调。发动机管理系统能够分析这一系列的数据,保证在任何工况下都能有最佳的动力输出和更优化排放率。

这套可变压缩比系统允许萨博发动机采用更高的增压压力(280kPa)。传统的涡轮增压器是无法提供如此高的增压值的,如果要想获得如此高的增压值,则只能采用机械增压来替代(但是机械增压的缺陷是显而易见的)。

SVC能根据发动机的转速、负荷、工作温度、燃料使用状况等连续调节压缩比,这一切,都在ECU的控制下进行,所以动力和油耗能达到完美的平衡。

这款发动机另外一个非常重要的优点就是发动机的ECU能通过传感器传出的信息来判断汽油的标号,并选择最适合的压缩比。这样,它就能适应不同标号的汽油,特别是低标号的汽油。如果国内的汽车采用了这种技术的发动机,那么驾驶人就不用在选择高性能还是高适应性方面苦恼了。

(3)可变压缩比部分的结构 如图1-70和图1-71所示,它采用该公司称为“滚子导向活塞”,即下部由特殊形状的转轴进行刚性连接的活塞。齿轮上有螺纹的转轴部分的运动,通过位于气缸壁之间的滚子与反向一侧的摆杆进行控制。位于机构中央的摆杆在两侧部分的齿轮刻有螺纹。一方面与活塞连接,另一方面与液压式执行器运动的控制齿杆连接。这种摆杆与齿杆连接,起到活塞的运动被传递到曲轴的作用。

从整个机构的运动来看,如果液压执行器使控制齿杆向上运动,则在摆杆的作用下活塞向下运动(反之亦然)。由此在活塞的行程不改变的情况下,使上下止点的燃烧室容积发生变化。即采用液压控制的控制齿杆,使摆杆做空间移动,即利用几何学的空间位移变化,在适应发动机负荷变化情况的同时,改变压缩比。

这种类型可变压缩比发动机可使发动机燃烧热效率提高20%,并可减少运动部件的磨损。它以部分节气门开启的方式减少了泵气损失。

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图1-70 可变压缩比发动机的“滚子导向活塞”结构

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图1-71 可变压缩比发动机的“滚子导向活塞”部件分解