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可變壓縮比技術(shù)在汽油機上的應(yīng)用研究

對減少汽車燃油消耗和降低有毒氣體排放的迫切需求，促進了汽油機新技術(shù)的發(fā)展。要改善汽車的燃油經(jīng)濟性，熱效率的改善是必不可少的，這與發(fā)動機的壓縮比密切相關(guān)。發(fā)動機壓縮比通常受燃油質(zhì)量和滿負荷下爆震傾向的控制。發(fā)動機通過調(diào)節(jié)進氣量控制燃油質(zhì)量，在部分負荷條件下，進氣過程產(chǎn)生節(jié)流，進氣壓力減小，此時如果上止點位置不變，實際壓縮比就會減小，這將導(dǎo)致發(fā)動機性能下降。而發(fā)動機爆震傾向限制了發(fā)動機的壓縮比不能過高，理論上壓縮比越高越好，但這樣固定的壓縮比不能使發(fā)動機在任何負荷下的工作都達到最優(yōu)，因此開始采用可變壓縮比技術(shù)?？勺儔嚎s比技術(shù)可在汽油機低負荷時提高壓縮比以降低燃油消耗率，在汽油機高負荷時降低壓縮比以防止爆震。此外，可變壓縮比技術(shù)還可以減少發(fā)動機的整體尺寸，實現(xiàn)發(fā)動機小型化。本文實現(xiàn)并對各種可變壓縮比技術(shù)進行對比研究。

改變發(fā)動機壓縮比的方法有改變氣缸蓋結(jié)構(gòu)、曲軸軸線、曲軸連桿的幾何形狀、活塞頭與活塞銷的相對位置和雙活塞執(zhí)行機構(gòu)。文中對這幾種方法進行詳細介紹，并進行對比研究，主要分析8個關(guān)鍵參數(shù)：燃燒室的完整性、裝配后曲軸-活塞的運動特性、機械損失、發(fā)動機整體剛度、變壓縮比對發(fā)動機排量的影響、壓縮比控制的精確度、通過氣缸控制壓縮比的能力、將常規(guī)發(fā)動機改造為可變壓縮比發(fā)動機的可能性。最后對比了福特、奔馳、日產(chǎn)和標致所采用的可變壓縮比發(fā)動機。綜合上述分析發(fā)現(xiàn)，目前汽車制造商設(shè)計可變壓縮比發(fā)動機時，多將發(fā)動機的機械穩(wěn)定性、動力特性和排放特性作為主要設(shè)計目標。未來的設(shè)計應(yīng)當采用氣體或者慣性力改變壓縮比，逐步消減執(zhí)行器的使用。但是，應(yīng)該注意成本較高是各種可變壓縮比技術(shù)共同存在的問題。

Shikhar Asthana et al.SAE 2016-01-0669.

編譯：李臣