⑴ 汽車可變壓縮比發動機有什麼優勢和缺點
可變壓縮比的目的在於提高增壓發動機的燃油經濟性。在增壓發動機中,為了防止爆震.其壓縮比低於自然吸氣式發動機。在增壓壓力低時熱效率降低.使燃油經濟性下降。特別在渦輪增壓發動機中由於增壓度上升緩慢在低壓縮比條件下扭矩上升也很緩慢.形成所謂的增壓滯後現象。也就是說,發動機在低速時,增壓作用滯後.要等到發動機加速至一定轉速後增壓系統才起到作用。為了解決這個問題,可變壓縮比是重要方法。就是說.在增壓壓力低的低負荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發動機壓縮比相同或超過:另一方面.在高增壓的高負荷工況下適當降低壓縮比。換言之,隨著負荷的變化連續調節壓縮比.以便能夠從低負荷到高的整個工況范圍內有提高熱效率。
一般發動機的壓縮比是不可變動的,因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數,在設計中已經定好。不過,為了使得現代發動機能在各種變化的工況中發揮更好的效率,以變對變來改善發動機的運行性能。其中氣門可變驅動技術早已實現,做為重要參數的壓縮比也有人嘗試由固定不變改為「隨機應變」,但由於涉及壓縮比必然要涉及到整個發動機結構的改變,牽一而動百,難度很大,長期沒有進展。現在這一難題已被瑞典的saab工程師克服。
Saab開發的SVC發動機以改變壓縮比來控制發動機的燃油消耗量。它的核心技術就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊,缸體可以沿滑塊的斜面運動,使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發生變化,改變燃燒室的客積,從而改變壓縮比。其壓縮比范圍可從8:1至14:1之間變化。在發動機小負荷時採用高壓縮比以節約燃油;在發動機大負荷時採用低壓縮比,並輔以機械增壓器以實現大功率和高扭矩輸出。Saab SVC發動機是1.6升5缸發動機,每缸缸徑68毫米,活塞行程88毫米,最大功率166千瓦,最大扭矩305牛頓米,綜合油耗比常規發動機降低了30%,並且滿足歐洲Ⅳ號排放標准。
⑵ 舉例說明可變壓縮比技術的實現方式有哪幾種
薩博的SVC可變壓縮比技術結構原理
薩博的SVC(Saab Variable Compression)可變壓縮比發動機,氣缸蓋和氣缸體是動態連接在一起的,氣缸蓋與氣缸體通過一組搖臂連接,搖臂能在ECU的控制下改變一定的角度,從而改變了燃燒室的體積,壓縮比也同樣被改變了。SVC比早期的可變壓縮比設計更靈敏,發動機沒有其他多餘的運動部件,只有氣缸蓋前後擺動,所以它的結構簡單耐用。由於比普通發動機多出了一套搖臂裝置,所以它比普通發動機多需要一套冷卻系統,它通過氣缸蓋和氣缸套周圍的冷卻水散熱。由於氣缸蓋和氣缸體會發生移位,在氣缸蓋和氣缸體之間設計了一組橡膠套,起到密封作用。 這套可變壓縮比系統允許薩博發動機可以採用更高的增壓壓力(2.8bar),這個值比保時捷911Turbo的1.94bar要增加很多,甚至比薩博9-3的Viggen發動機高出2倍。傳統的渦輪增壓器是無法提供如此高的增壓值的,如果要想獲得如此高的增壓值,只能採用機械增壓來替代(但是機械增壓的缺陷是顯而易見的)。 SVC能根據發動機的轉速、負荷、工作溫度、燃料使用狀況等進行連續調節壓縮比,這一切,都在ECU的控制下進行,所以動力和油耗能達到完美的平衡。
法國MCE—5可變壓縮比發動機結構原理
MCE-5表示,可變壓縮比發動機(Variable Compression Ratio,VCR)是一項重大的技術發展,可以滿足汽車業有關環境和能源方面的一些主要的關鍵要求。它能讓汽車製造商生產出功率強大但燃料消耗經濟的汽車,從而把燃料油消耗降低了30%,進一步滿足歐洲和全球減少溫室效應氣體排放的目標。
採用該公司稱為「滾子導向活塞」即下部由特殊形狀的轉軸進行剛性連接的活塞。齒輪上有螺紋的轉軸部分的運動通過位於汽缸壁之間的滾子與反向一側的擺桿進行控制。位於機構中央的擺桿在兩側部分的齒輪刻有螺紋。一方面與活塞連接,另一方面與液壓式執行器運動的控制齒桿連接。這種擺桿與齒桿連接,起到活塞的運動被傳遞到曲軸的作用。
發動機組採用了長壽命的齒輪和滾珠軸承系統導向的活塞,因此活塞不會產生垂直拍擊和徑向負荷,使MCE-5保證發動機的堅固耐用和可靠性,並保證汽車的里程數。這表示MCE-5發動機又克服了大功率、大力矩發動機的缺點,大幅提高了其使用壽命。從整個機構的運動來看,如果液壓執行器使控制齒桿向上運動,則在擺桿的作用下活塞向下運動(反之亦然)。由此在活塞的行程不改變的情況下,使上下止點的燃燒室容積發生變化。就是說,採用液壓控制的控制齒桿,使擺桿做空間移動,即利用幾何學的空間位移變化,在適應發動機負荷變化情況的同時,使壓縮比改變。
結果發現:通過在發動機低負荷下應用廢氣再循環並提高壓縮比、在高負荷下採用更高的增壓壓力並降低壓縮比,這樣都可以提高發動機的燃油經濟性和輸出功率。