全工況熱效率提升 可變壓縮比技術解析

世紀 參考價：46.99萬起

查看參配 獲取底價

購置稅優惠 經銷商報價 車主點評

發動機的壓縮比越高，它的熱效率就越高，也就是說，它可以通過消耗相同的燃料來產生更多的動力。目前主流發動機的熱效率接近40%，部分混合動力汽車使用的發動機由于采用米勒循環工作模式，熱效率已經超過40%。為了進一步提高熱效率，各大汽車廠商都在努力提高壓縮比。馬自達第二代創馳藍天自然吸氣發動機將壓縮比提高到18: 1，要達到的熱效率為50%。然而，這50%的熱效率不可能在所有工作條件下都達到。在高速工況下，如此高的壓縮比會導致發動機氣缸溫度過高，爆震問題會失控。為了使發動機在所有工況下都有最合適的壓縮比，可變壓縮比技術應運而生。本文將為您揭秘可變壓縮比技術。

●發動機壓縮比是多少？

壓縮比是發動機的一個幾何參數，是壓縮前氣缸總容積與壓縮后氣缸容積的比值。

●如何改變目前生產發動機的壓縮比？

在可變氣門正時系統普及之前，工程師只能改變發動機的幾何結構。最常見的方法是改變連桿的長度或活塞頂的形狀來改變壓縮比。

然而，通過可變氣門正時機構延遲關閉進氣門的方法只能在一個方向上降低壓縮比。此外，由于進氣門延遲關閉，氣缸吸入的氣體量減少，這相當于減少了發動機的排量并削弱了發動機的動力輸出。對于米勒循環或有電機輔助的混合動力系統，排量的減少可以節省油耗，有一定的好處。但是對于追求高性能的發動機，客戶通過改變壓縮比來降低排量，降低性能是無法接受的。于是，可以動態改變發動機幾何結構的可變壓縮比技術應運而生。

●為什么要根據不同工況改變發動機壓縮比？

開發可變壓縮比技術發動機的初衷是為了提高增壓發動機的燃油經濟性。對于渦輪增壓發動機來說，當發動機轉速較低時，廢氣流量和脈沖強度不能有效推動渦輪加速，導致增壓壓力較低，使發動機扭矩輸出和燃油經濟性不盡人意。

此外，利用爆震傳感器檢測發動機的爆震狀態，增加或降低發動機的壓縮比，可以輕松實現發動機對不同等級汽油的自適應。

●制造商如何改變發動機壓縮比？

■薩博SVC可變壓縮比技術

20世紀（查成交價|參配|優惠政策）80年代末，薩博開始研發可變壓縮比技術，并于1990年獲得相關專利。薩博開發的可變壓縮比技術被稱為“薩博可變壓縮”，簡稱“SVC”。

為了了解薩博SVC發動機的工作原理，我們可以把SVC發動機分為兩部分，一部分是缸蓋和缸筒，另一部分是曲軸、活塞、連桿等部件。兩部分通過橡膠密封件連接，在一定程度上可以實現相對運動。

為了實現氣缸的有限運動，必須為氣缸設計獨立的冷卻系統，導致系統結構復雜。此外，薩博SVC發動機的兩個運動部件由橡膠密封件連接，密封件的耐久性受到高溫和反復應力的極大考驗。或許這也是薩博SVC發動機無法實現量產的原因。

■日產VCR可變壓縮比技術

2021年2月，日產發布了可變壓縮比技術，簡稱“可變壓縮比”或“VCR”。日產VCR發動機采用曲柄銷杠桿改變壓縮比。

利用日產計算機仿真技術，活塞在上止點附近和下止點附近的速度變化一致，活塞的速度變化接近正弦曲線，從而有效降低了發動機的二階振動，提高了發動機的平順性。為了減少摩擦，日產VCR發動機活塞在上止點附近時，連桿大致垂直。這樣，在做功沖程的初始階段，點燃空燃混合氣產生的沖擊力不會使活塞產生較大的分力壓在氣缸壁上，活塞與氣缸之間的摩擦力將減少44%。

■標致雪鐵龍集團VCRi可變壓縮比技術

法國標致雪鐵龍集團在2021年3月的日內瓦車展上推出了一款搭載可變壓縮比發動機的標致407（查成交價|參配|優惠政策）。該車型發動機采用PSA開發的VCRi可變壓縮比技術，排量1.5L，最大功率220馬力，峰值扭矩420?！っ?，壓縮比可變范圍7: 1至20: 1，百公里綜合油耗6.7L，每公里二氧化碳排放158克。

法國標致雪鐵龍集團的VCRi技術相比之前推出的薩博SVC技術和日產VCR技術，壓縮比的可變范圍更大。但由于專用液壓控制裝置的存在，氣缸體體積大大增加，不利于發動機小型化。VCRi技術的活塞和連桿是一體的，只在垂直方向運動。點燃混合氣產生的沖擊力不會使活塞產生較大的分力擠壓氣缸壁，減少活塞與氣缸之間的摩擦，降低發動機的內部運行阻力。

全文摘要:

可變壓縮比技術以幾何方式改變發動機的壓縮比，使得在不同工況下動態切換最合適的壓縮比成為可能，提高了發動機性能和燃油經濟性。然而，通過改變發動機的幾何結構來改變壓縮比，必然會導致發動機結構的復雜性增加，隨之而來的就是可靠性下降、振動增大等工程問題。此外，由于可變壓縮比發動機的結構比較復雜，還沒有實現量產，這也使得搭載該技術的發動機制造成本較高。目前很多廠家已經驗證了可變壓縮比技術的可行性，正在優化設計。隨著技術的成熟和性能的優化，可變壓縮比技術有著光明的前景。