FEV公司展示雙級(jí)可變壓縮比技術(shù) 油耗降低5-7%

在2013國(guó)際汽車工程師大會(huì)（SAE）上，德國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)公司FEV展示了一項(xiàng)雙級(jí)可變壓縮比技術(shù)，該技術(shù)能夠幫助汽油發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到更低的燃油消耗率。

可變壓縮比的目的在于提高增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了防止爆震，其壓縮比低于自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。在增壓壓力低時(shí)熱效率降低，使燃油經(jīng)濟(jì)性下降。特別在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中由于增壓度上升緩慢在低壓縮比條件下扭矩上升也很緩慢，形成增壓滯后現(xiàn)象（或稱渦輪遲滯現(xiàn)象）。也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速時(shí)，增壓作用滯后，要等到發(fā)動(dòng)機(jī)加速至一定轉(zhuǎn)速后增壓系統(tǒng)才起到作用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可變壓縮比是重要方法。就是說(shuō)，在增壓壓力低的低負(fù)荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比相同或超過(guò)；另一方面，在高增壓的高負(fù)荷工況下適當(dāng)降低壓縮比。換言之，隨著負(fù)荷的變化連續(xù)調(diào)節(jié)壓縮比，以便能夠從低負(fù)荷到高的整個(gè)工況范圍內(nèi)有提高熱效率。

FEV工程師利用可變長(zhǎng)度連桿以及偏心連桿活塞銷懸架設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)雙級(jí)可變壓縮比?；钊B桿較小的一端上安裝了一個(gè)偏心套筒，將活塞銷完全罩住。當(dāng)活塞連桿套筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，連桿長(zhǎng)度隨之發(fā)生改變，從而改變壓縮比。

通過(guò)在連桿較小端安裝旋轉(zhuǎn)偏心套筒改變連桿長(zhǎng)度，從而改變壓縮比

該系統(tǒng)歷經(jīng)4年研發(fā)，能夠適用于目前所有的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。另外，該系統(tǒng)也支持乙醇混合燃料等彈性燃料以及汽油可控自燃。

目前也有利用高增壓比的小型化發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃油的目標(biāo)，但這種方法有一個(gè)最大的缺點(diǎn)，即發(fā)動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷工況下極容易發(fā)生爆震敲缸，并且在給定的增壓等級(jí)和燃油質(zhì)量下，只能通過(guò)點(diǎn)火遲滯或調(diào)整壓縮比來(lái)補(bǔ)償。

為了與自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)媲美，目前許多渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用研究法辛烷值（RON）為95的汽油，壓縮比大約在9.6左右。相比較而言，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用同種燃料其壓縮比要比前者高出1至1.5。

在美國(guó)，對(duì)于小型增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的需求尤其旺盛，這類發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需使用優(yōu)質(zhì)燃料，相比歐洲使用的常規(guī)燃料，前者的辛烷值更低。

不過(guò)，可以通過(guò)在汽油中加入乙醇的方式提升燃料辛烷值，與非乙醇燃料相比，汽化熱值得到顯著改變，其燃燒溫度也低于汽油燃燒，因此發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻性能也更佳，尤其是直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

利用可變壓縮比技術(shù)，在高負(fù)荷下較低的壓縮比致使燃燒結(jié)束時(shí)較低的缸內(nèi)壓力和燃燒室溫度，這能夠提升燃燒中心的燃燒效率；在低負(fù)載下的高壓縮比能夠更快提升發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率從而減少燃油消耗。

目前可變壓縮比技術(shù)共分為兩類，一類是連續(xù)可變壓縮比，另一類是雙級(jí)可變壓縮比。實(shí)現(xiàn)可變壓縮比的方法可分為三類：采用非傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)、改變曲軸與氣缸頭間距以及改變活塞連桿的長(zhǎng)度。本文所述FEV公司的可變壓縮比系統(tǒng)采用的是第三類方法。

在FEV系統(tǒng)中，連桿兩端的長(zhǎng)度能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)，改變活塞頭與氣缸頭之間的距離，從而改變壓縮比。工程師通過(guò)在連桿較小端上安裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)偏心軸承以及3/2單向閥，通過(guò)凸輪盤能夠激活單向閥通路。由于所有的功能元件都集成于連桿中，并沒(méi)有搭載昂貴的功率消耗制動(dòng)器該系統(tǒng)，因此系統(tǒng)成本相應(yīng)較低。

可變壓縮比系統(tǒng)能夠應(yīng)用于任何往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，經(jīng)過(guò)相應(yīng)調(diào)整后也能夠搭載于絕大部分的發(fā)動(dòng)機(jī)中。雙級(jí)可變壓縮比系統(tǒng)中連桿長(zhǎng)度的變化幅度取決于發(fā)動(dòng)機(jī)所需的最大及最小壓縮比以及氣缸沖程。

該系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間為0.6秒，它是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，與燃油溫度和相應(yīng)工作節(jié)點(diǎn)無(wú)關(guān)。該系統(tǒng)能夠減少燃油消耗5-7%，具體數(shù)值取決于駕駛操作以及汽車動(dòng)力總成工況。FEV工程師表示，該系統(tǒng)已在多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)以及一輛測(cè)試車中經(jīng)過(guò)驗(yàn)證測(cè)試。將來(lái)，該系統(tǒng)或?qū)⑦€能應(yīng)用于不同辛烷值的發(fā)動(dòng)機(jī)中，比如雙燃料、混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。