可变压缩比方案比较 5 A" R7 t: g% b4 v6 U. P
3 j" \+ j+ }' a 图1示出了一些基本方案的原理。其中，方案（1）将气缸和气缸盖相对于曲轴移动一个位置，发动机气缸体在一定程度上“掀开”了盖子，因而压缩比可以变动，不久前已由SAAB公司付诸实施。方案（2）与此类似，但借助于气缸盖里面的副活塞来改变燃烧室容积。这种结构已经在两气门发动机上实现了，不过在四气门气缸盖上很难实施这个方案。方案（3）利用压缩高度可变的活塞改变压缩比。方案（4）利用一个偏心的曲柄销或一根长度可变的连杆绕过了这个问题。方案（5）的曲轴支承在一个偏心器上，利用某种手段使偏心器转过一个角度，就能改变曲轴在竖直方向上的位置，因而活塞的上止点和下止点同时移动了一个相同的量。由于曲轴轴心线发生移位，与气门定时传动链和动力传动链的中心线都发生了错位，所以必须进行补偿。方案（6）的曲轴也是支承在一个偏心器上，与方案（5）不同的是，它借助于齿条而不是偏心器使曲轴移位。方案（7）至方案（9）借助于一根分成两段的连杆，并且加设了一根操纵杆而实现可变压缩比。
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根据表1，只有燃烧室形状可变的方案会对燃烧室的几何形状干扰到不可接受的地步，其他方案对燃烧室几何形状的干扰不明显。
2 s' ]# `& I/ u: v 比较调节机构所受的力，其中折迭式曲轴箱体（活动气缸盖和气缸筒）的效果不好，因为调节机构本身的原理决定了它处在力流之中。在连杆分成两段的方案中，受力情况比较有利，但是操纵杆的偏心轴受到的力矩相当大。其余几个方案都比较好，其中的可变活塞（连杆）方案仅在当时的气体力和惯性力可用于调节压缩比，而且系统是自动稳定的情况下才比较好。; f# {0 X. ?7 w- U- P0 p, H
源于 “中国金属加工在线” # n' l4 Q+ r- H: K5 f& v
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可变压缩比与缩小排量和高增压概念相结合会因为它所要求增添的零部件而使得制造成本增加，但是由此形成的优点使得这种做法变得很值得。偏心曲轴移位的方案还有以下优点：对燃烧室几何形状的影响很小；调节机构需要的力比较小；惯性力没有改变；摩擦没有增加；噪声没有恶化；良好的可调节性；适中的制造费用。在以后投入成批生产时，还有以下优点值得考虑：不必为新的加工设备投入高额投资，传统的加工设备可以继续使用；主要尺寸基本上保持不变，安装空间几乎可以不变。
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可变压缩比带来的好处 6 F# P$ i: {, O
汽油机采用可变压缩比的最大好处在于燃油经济性，此外还有许多其它好处。 $ v! J V& C3 |8 U$ g
4 O6 ^& g( v% E6 I4 q! s适合于多元燃料驱动
* z/ H+ Y; G A8 N% N7 B可变压缩比使得汽油机在所用燃料种类方面非常机动灵活，因为可变压缩比汽油机总是以最适合于所选用的燃料的压缩比工作。如果可变压缩比汽油机采用其辛烷值超过汽油的燃料工作，那么上述优点就会变得更大。例如，甲醇是一种经常被用来代替汽油的代用燃料，其马达法辛烷值为88，而研究法辛烷值为108。因此，在高转速下，甲醇达到了实际上跟汽油相同的抗爆震性；而在低转速下则相反，它的抗爆震性远远超过汽油。可变压缩比汽油机概念能够充分利用这种高抗爆震性，更好地利用燃料的能量。
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9 s! h5 o7 w/ ?5 O6 i$ }" J# [& o有利于降低排放
. l# I# L' g# v: r' f为了使催化转化过程能够顺利地进行，三效催化转化器必须达到400℃左右的工作温度。冷发动机起动后需要经历一段所谓的“起燃时间”才能达到这一温度，大约是1至2分钟。在起燃时间尚未结束之前，三效催化转化器对排放的净化转化作用十分有限。采用可变压缩比汽油机概念，与推迟点火一样，能够降低热效率进而提高单位排量的废气热流量，迅速地加热三效催化转化器，就可以缩短起燃时间，明显地降低冷起动和暖机阶段排放。 h9 r" e& k# I( b0 g
; U3 N7 s; A# H9 a7 N# ?在部分负荷工况，针对HC随着压缩比增大而升高的现象，一方面，由于本概念可以接受较大的排气再循环率，因而能够更多地降低NOX排放；另一方面，在较高负荷下通过提高压缩比能够提高热效率，增大扭矩，可以部分地替代混合气加浓的程度，因而降低对混合气加浓的要求，这样就可以扩大闭环控制的工况范围，进一步降低有害物质CO和HC的排放。 ; [" O j3 A3 ]8 f( Q# F' y
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提高运行稳定性 0 S0 }1 W/ U( i1 c: \
传统的固定压缩比汽油机在冷机怠速阶段为了加热三效催化转化器，要大幅度地减小点火提前角以降低热效率。这样一来就会明显地降低扭矩，有可能使得发动机运行不稳定。在全负荷工况为了减少增压汽油机的爆震倾向性也要依靠减小点火提前角。但是，过多地减小点火提前角会导致扭矩过多地下降，使得发动机运行不稳定。
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可变压缩比汽油机可以先通过减小压缩比在一定程度上降低热效率，然后根据实际的转速变动情况在较小范围内调节点火提前角，使得发动机在冷机怠速和全负荷时平稳地运行。另外，通过提高压缩比可以提高扭矩，抵消高的排气再循环率给发动机运行带来的负面效应* T2 D) u, C7 Q9 `! Z; F9 k
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发表于 2008-3-27 18:17:54
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