FEV公司展示雙級可變壓縮比技術(shù) 油耗降低5-7%

在2013國際汽車(chē)工程師大會(huì )（SAE）上，德國發(fā)動(dòng)機公司FEV展示了一項雙級可變壓縮比技術(shù)，該技術(shù)能夠幫助汽油發(fā)動(dòng)機達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)機的燃油經(jīng)濟性。在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機中，為了防止爆震，其壓縮比低于自然吸氣式發(fā)動(dòng)機。在增壓壓力低時(shí)熱效率降低，使燃油經(jīng)濟性下降。特別在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機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，形成增壓滯后現象（或稱(chēng)渦輪遲滯現象）。也就是說(shuō)，發(fā)動(dòng)機在低速時(shí)，增壓作用滯后，要等到發(fā)動(dòng)機加速至一定轉速后增壓系統才起到作用。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荷工況使壓縮比提高到與自然吸氣式發(fā)動(dòng)機壓縮比相同或超過(guò)；另一方面，在高增壓的高負荷工況下適當降低壓縮比。換言之，隨著(zhù)負荷的變化連續調節壓縮比，以便能夠從低負荷到高的整個(gè)工況范圍內有提高熱效率。

FEV工程師利用可變長(cháng)度連桿以及偏心連桿活塞銷(xiāo)懸架設計實(shí)現雙級可變壓縮比?；钊B桿較小的一端上安裝了一個(gè)偏心套筒，將活塞銷(xiāo)完全罩住。當活塞連桿套筒旋轉時(shí)，連桿長(cháng)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偏心套筒改變連桿長(cháng)度，從而改變壓縮比

該系統歷經(jīng)4年研發(fā)，能夠適用于目前所有的發(fā)動(dòng)機結構。另外，該系統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)機來(lái)實(shí)現節省燃油的目標，但這種方法有一個(gè)最大的缺點(diǎn)，即發(fā)動(dòng)機處于高負荷工況下極容易發(fā)生爆震敲缸，并且在給定的增壓等級和燃油質(zhì)量下，只能通過(guò)點(diǎn)火遲滯或調整壓縮比來(lái)補償。

為了與自然吸氣發(fā)動(dòng)機媲美，目前許多渦輪增壓發(fā)動(dòng)機采用研究法辛烷值（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)機使用同種燃料其壓縮比要比前者高出1至1.5。

在美國，對于小型增壓發(fā)動(dòng)機的需求尤其旺盛，這類(lèi)發(fā)動(dòng)機無(wú)需使用優(yōu)質(zhì)燃料，相比歐洲使用的常規燃料，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(zhù)改變，其燃燒溫度也低于汽油燃燒，因此發(fā)動(dòng)機冷卻性能也更佳，尤其是直噴發(fā)動(dòng)機。

利用可變壓縮比技術(shù)，在高負荷下較低的壓縮比致使燃燒結束時(shí)較低的缸內壓力和燃燒室溫度，這能夠提升燃燒中心的燃燒效率；在低負載下的高壓縮比能夠更快提升發(fā)動(dòng)機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(lèi)，一類(lèi)是連續可變壓縮比，另一類(lèi)是雙級可變壓縮比。實(shí)現可變壓縮比的方法可分為三類(lèi)：采用非傳統結構的曲柄連桿機構、改變曲軸與氣缸頭間距以及改變活塞連桿的長(cháng)度。本文所述FEV公司的可變壓縮比系統采用的是第三類(lèi)方法。

在FEV系統中，連桿兩端的長(cháng)度能夠進(jìn)行調節，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)旋轉偏心軸承以及3/2單向閥，通過(guò)凸輪盤(pán)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，因此系統成本相應較低。

可變壓縮比系統能夠應用于任何往復式發(fā)動(dòng)機中，經(jīng)過(guò)相應調整后也能夠搭載于絕大部分的發(fā)動(dòng)機中。雙級可變壓縮比系統中連桿長(cháng)度的變化幅度取決于發(fā)動(dòng)機所需的最大及最小壓縮比以及氣缸沖程。

該系統的過(guò)渡時(shí)間為0.6秒，它是一個(gè)獨立的系統，與燃油溫度和相應工作節點(diǎn)無(wú)關(guān)。該系統能夠減少燃油消耗5-7%，具體數值取決于駕駛操作以及汽車(chē)動(dòng)力總成工況。FEV工程師表示，該系統已在多個(gè)發(fā)動(dòng)機以及一輛測試車(chē)中經(jīng)過(guò)驗證測試。將來(lái)，該系統或將還能應用于不同辛烷值的發(fā)動(dòng)機中，比如雙燃料、混合燃料發(fā)動(dòng)機。