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发动机可变压缩比技术原理分析

 Ycp2016 2018-01-02

可变压缩比从热力学角度,内燃机的压缩比与工作过程的热效率(卡诺效率)直接相关。点燃式发动机压缩比由于受爆燃影响而受到限制。特别是在全负荷工作时需要限制,而在部分负荷较高的压缩比可以降低燃料消耗而不会发生爆燃的危险。点燃式发动机增压由于工作过程中工质的压力和温度增加而更易出现爆燃的危险,需降低压缩比予以控制。但降低压缩比使发动机热效率下降,在部分负荷工作时会多消耗一些燃料,这样又会抵消一部分Downsizing方案(减小汽车尺寸、减轻汽车重量、降低燃料消耗)带来的优点。
发动机可变压缩比技术原理分析可变压缩比装置的成功在于降低压缩比仅限于有爆燃危险的全负荷工作范围。在较大的压缩比范围,甚至还可能在部分负荷工作时,在常规点燃发动机压缩比基础上再提高一点,以进一步降低部分负荷的燃料消耗。下图是在可变压缩比发动机上得到的燃料消耗的降低。原始点是压缩比为10的增压发动机。假设为达到Downsizi.ng方案的效果,采取的高增压发动机其压缩比必须降低2个单位。这样,在试验特性场的部分负荷工作的发动机燃料消耗要增加7%。
发动机可变压缩比技术原理分析​采用可变压缩比后不但避免了燃料消耗的增加,而且还可提高部分负荷工作时的压缩比。在试验条件下可节省燃料消耗6%。可见可变压缩比对增压点燃式发动机具有很大的潜能。为真正实现可控的、往复活塞式曲柄连杆机构压缩比,提出了不少结构方案的建议。在评判这些方案时要确定一些标准或准则。其主要是:与发动机工作过程有关的燃烧室形状;在整个调节范围燃烧室尽量紧凑,火焰传播距离短;调整过程应尽量快,使在汽车行驶时发动机压缩比与汽车动态性能匹配;在改变曲柄连杆机构几何位置的方案中,曲柄连杆机构的摩擦和调节压缩比的机构损失没有显著增加。

下图是曲柄连杆机构与可转动的偏心安置曲轴的实例。利用气缸体上的调节轴可以转动偏心安置的曲轴主轴承到偏心位置。FEV发动机技术在一辆1. 8L, 4缸涡轮增压发动机的试验汽车上证明这种技术方案的可行性。实现的压缩比调节范围为8-15。与功率相同的常规点燃式发动机相比,增压到升功率为89kW/L的发动机可节省25%的燃料消耗。其中约17%是由于Downsizing的效果,8%是可变压缩比的效果。为平衡曲轴端部飞轮侧和传动机构侧,采用专门的与曲轴平行的传动机构。

发动机可变压缩比技术原理分析​​
发动机可变压缩比技术原理分析英菲尼迪的可变压缩比技术如下图所示。​
发动机可变压缩比技术原理分析​另一种可变压缩比技术:
发动机可变压缩比技术原理分析发动机可变压缩比技术原理分析​为能节省更多的燃料,在点燃式发动机上进行了很多努力,如已应用的:燃料直接喷射、减小气缸工作容积、减少气缸数目、闭缸、可变气门正时、可变压缩比。准确地说,它们间到底以怎样的组合方式出现在一种型式的发动机上目前还不能精确地预言。许多设想似乎是增压、可变压缩比和燃料直接喷射的组合。准确地说是增压和机电气门控制的组合,这种组合比常规的点燃式发动机可节省燃料消耗达30%。

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