可变压缩比


衡量汽车发动机性能指标有一个重要的参数,叫做压缩比。汽车发动机是一部复杂的能量转换机器,依靠燃油燃烧作功。燃油在气缸(1)内燃烧,化学能变成热能,高温高压气体迫使活塞(2)在气缸中作直线运动,通过连杆(3)连接曲轴(4),使曲轴作旋转运动而输出动力。活塞在气缸中作往复直线运动有两个上下端点,人们将上端点称为上止点(图示A),下端点称为下止点(图示B)。

活塞从上止点移到下止点所经过的气缸容积称为气缸工作容积。用V1表示。
活塞在上止点时,活塞顶上面的空间称为燃烧室,它的容积叫燃烧室容积。用Vc表示。
活塞在下止点时,活塞顶上面的整个空间容积,它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和,称为气缸总容积。用Va表示,即Va=V1+Vc。

有了上述三个概念,就引出一个“压缩比”的名词了。压缩比就是指气缸总容积与燃烧室容积的比值,它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度。压缩比用ε表示,即压缩比(ε)=Va÷Vc。

汽油发动机是点燃式,压缩比低;柴油发动机是压燃式,压缩比高。轿车的汽油发动机压缩比是8-11,柴油发动机压缩比是18-23。

一般发动机的压缩比是不可变动的,因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数,在设计中已经定好。不过,为了使得现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率,以变对变来改善发动机的运行性能。其中气门可变驱动技术早已实现,做为重要参数的压缩比也有人尝试由固定不变改为“随机应变”,但由于涉及压缩比必然要涉及到整个发动机结构的改变,牵一而动百,难度很大,长期没有进展。现在这一难题已被瑞典的绅宝工程师克服。

近年绅宝(Saab)开发的SVC发动机以改变压缩比来控制发动机的燃油消耗量。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块,缸体可以沿滑块的斜面运动,使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化,改变燃烧室的客积,从而改变压缩比。其压缩比范围可从8:1至14:1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油;在发动机大负荷时采用低压缩比,并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。绅宝SVC发动机是1.6升5缸发动机,每缸缸径68毫米,活塞行程88毫米,最大功率166千瓦,最大扭矩305牛顿米,综合油耗比常规发动机降低了30%,并且满足欧洲Ⅳ号排放标准。(2001年8月19日)

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