可变压缩比技术

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1、可变压缩比技术摘要:解决动力性燃油经济性及排放性能之间的矛盾一直是发动机技术研究的重点，而可变压缩技术是解决这一矛盾的技术么一。主要介绍发动机可变压缩比技术的概念、研发进展、实现方案、优点及存在的问题，对其未来的发展做了展望并提出了一些建议。关键词：发动机；可变压缩比；VCR；性能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，然而这些性能在一般的发动机上乂没法同时获得。为了解决这个矛盾，一些新术如可变

2、技术应运而生，其中像可变气门正吋、可变气门行程、可变进气歧管、可变喷油及可变增压等技术都为人熟知并已在许多车型上使用。可变压缩比技术也是其屮很有潜力的一种，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。1概念可变技术是内燃机相关系统的结构或参数随着使用要求和工况的变化而变化，使内燃机在各种工况下都达到理想的工作效果，综合性能指标得到大幅提高，并能够避免不正常燃烧及超负荷工作等发生的一种技术。我们知道，发动机从设计制造好之后，其很多参数如配气相位、压缩比等就是固定不变的，这些参数只是综合各种工

3、况下最好状态后的折屮，这使发动机不能完全发挥其性能。发动机研究者们一直致力于提高发动机的各种性能，如果将一个个不可变的结构及参数变成可随相应工况和需要灵活可变的，则能在很大程上改善发动机的综合性能。可变技术就是基于这种想法而出现的，其在解决较大转速和负荷范围内的动力性与经济性及排放性的矛盾显示出独特的优势。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，是衡址发动机性能的重要参数,是影响发动机效率最重要的因素之一。一般来说，压缩比越高，发动机的性能就越好。对于传统的发动机，一经

4、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。可变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、低速运转时，发动机的热效率低，相应地综合性能比较差，这时可以用较大的压缩比，而在大负荷、高转速运转吋，若压缩比过高，则很容易发生爆震并产生很大的热负荷和机械负荷，这吋可以用较小的压缩比。随着负荷的变化连续调节压缩比，可以最大限度地挖掘发动机的潜力，使其在整个工况区域内有效提高热效率，进而提

5、高发动机的综合性能。2国内外关于可变压缩比的研究关于可变压缩比技术的研究起较早，最早主要是在压燃式发动机方面研究。英国内燃机研究所（BICERI）于1952年就开了可变压缩比活塞的研究，后來其将高压涡轮增压技术推广到了中速压燃式发动机上，获得了很高的动力性又不使气缸压力超过限度。美国大陆公司于1961年开始研究的用于坦克动力的AVCR1360-2可变压缩比柴油机，压缩比可髙达9：1〜16：1。其突出特点是，为了克服过高的热负荷和机械负荷，达到尽可能高的强化程度以及改善起动性能和低速工作性能等采用了变压缩比活塞。我国西安交大

6、的王志达先生于20世纪70年代末研制成可变压缩比摆盘柴油机，这种柴油机将摆盘设计成可以沿轴向移动的结构，通过控制摆盘的轴向位置来改变活塞的上下止点位置，使摆盘柴油机的压缩比成为可变的和可以调节控制的。其结构紧凑，质量轻，不仅像低压缩比柴油机那样能实现高增压，而且在起动性能和低负荷性能方面也表现优越。前苏联在20世纪80年代就由拖拉机研究所车拉宾斯克分所做了可变压缩比柴油机的试验研究，其达到了在相同的增压条件下提高功率，提高部分负荷的经济性,并降低发动机零部件热应力和机械应力的目的。近数十年来，随着tl益严峻的能源问题和越来

7、越严格的排放限制，可变压缩比技术的研究在点燃式发动机上进展迅速，出现了很多相关的新技术和专利，几种优秀的可变压缩比发动机也已经问世，如瑞典绅宝（SAAB）汽车公司于2000年开发的1.6L可变压缩比发动机SVC,压缩比可在8：1〜14：1之间变化，其最大功率为168kW,达到了3.0LV6发动机的水平，最大扭矩为3O5N・m,COHC排放值平均可降低30%,百公里耗油为8.3L,性能很好。法国的MCE-5Development公司开发的MCE-5可变压缩比发动机，压缩比可以从7：1~20：1无级地变化，压缩比控制的过程非常

8、快，是一种一体化的发动机组，综合了功率传输和压缩比控制功能，采用了长寿命的齿轮和滚珠轴承系统导的活塞，燃烧热效率可以提高20%,燃油消耗可降低30%。德国的FEV公司研发的1.8L可压缩比汽油机，压缩比可在&1〜16：之间进行调节，其扭矩达300N・m,功率达165kW升功率超过90kW/L,且相对于固