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其热效率越高,全工况热效率提升 可变压缩比技术解析

15 8月, 2016
韩春池
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  其热效率越高,全工况热效率提升 可变压缩比技术解析
  全工况热效率提升 可变压缩比技术解析
  

发动机的压缩比越高,其热效率越高,即消耗相同的燃料能够产生更大的动力。目前主流发动机的热效率接近40%,部分用于混合动力车型的发动机由于采用了米勒循环工作模式,热效率已经超过了40%。为了进一步提升热效率,各大汽车厂商都在提升压缩比的道路上下功夫。马自达第二代创驰蓝天自然吸气发动机把压缩比提升至18:1,要达成的热效率为50%。然而,这个50%的热效率并不是在所有工况下都能达到,在高转速工况下,这么高的压缩比会使得发动机气缸温度过高,爆震问题将会一发不可收拾。为了让发动机在全工况下都能有最合适的压缩比,可变压缩比技术应运而生。本文将为你揭开可变压缩比技术的面纱。

● 什么是发动机压缩比?

压缩比是发动机的一个几何参数,压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积之比。

● 现在的量产发动机如何实现压缩比的改变?

在可变气门正时系统普及之前,工程师只能通过改变发动机的几何结构。最为常见的做法就是改变连杆长度或者改变活塞顶形状来达到改变压缩比的目的。

然而,通过可变气门正时机构延迟关闭进气门这种方法只能单方向实现压缩比的缩校而且由于延迟关闭进气门,气缸吸入气体的量减小了,相当于缩小了发动机的排量,削弱了发动机的动力输出。对于主要应用于中低负荷工况的米勒循环或者有电机辅助的混合动力系统来说,排量的缩小可以节省油耗,有一定的益处。但对于追求高性能的发动机而言,改变压缩比导致排量缩小导致性能下降是无法让客户接受的。所以,能够动态改变发动机几何结构的可变压缩比技术便有应运而生了。

● 为什么要根据不同工况改变发动机压缩比?

可变压缩比技术发动机的开发初衷是为了提高增压发动机燃油经济性的。对于涡轮增压发动机而言,在发动机转速较低时,废气流量和脉冲强度无法有效地推动涡轮提速,导致增压压力偏低,使得发动机扭矩输出和燃油经济性未如理想。

此外,利用爆震传感器侦测发动机爆震状态,提高或降低发动机压缩比,能够轻易实现发动机对不同标号汽油的自适应。