[汽車之家 發(fā)動機(jī)技術(shù)]  發(fā)動機(jī)的壓縮比越高,，其熱效率越高，即消耗相同的燃料能夠產(chǎn)生更大的動力。目前主流發(fā)動機(jī)的熱效率接近40%,，部分用于混合動力車型的發(fā)動機(jī)由于采用了米勒循環(huán)工作模式,，熱效率已經(jīng)超過了40%。為了進(jìn)一步提升熱效率,，各大汽車廠商都在提升壓縮比的道路上下功夫,。馬自達(dá)第二代創(chuàng)馳藍(lán)天自然吸氣發(fā)動機(jī)把壓縮比提升至18：1（已經(jīng)接近柴油機(jī)的壓縮比），要達(dá)成的熱效率為50%,。然而,，這個50%的熱效率并不是在所有工況下都能達(dá)到，在高轉(zhuǎn)速工況下,，這么高的壓縮比會使得發(fā)動機(jī)氣缸溫度過高,，爆震問題將會一發(fā)不可收拾。為了讓發(fā)動機(jī)在全工況（各種轉(zhuǎn)速和負(fù)荷）下都能有最合適的壓縮比（盡可能高又能避免因爆震導(dǎo)致的平順性下降）,，可變壓縮比技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。本文將為你揭開可變壓縮比技術(shù)的面紗。

● 什么是發(fā)動機(jī)壓縮比,？

　　壓縮比是發(fā)動機(jī)的一個幾何參數(shù),，壓縮前的氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比（注：本文僅討論活塞式發(fā)動機(jī)的壓縮比，轉(zhuǎn)子或其他形式的發(fā)動機(jī)不在本文討論范圍）,。

● 現(xiàn)在的量產(chǎn)發(fā)動機(jī)如何實現(xiàn)壓縮比的改變,？

　　在可變氣門正時系統(tǒng)普及之前，工程師只能通過改變發(fā)動機(jī)的幾何結(jié)構(gòu),。最為常見的做法就是改變連桿長度或者改變活塞頂形狀來達(dá)到改變壓縮比的目的,。

　　然而，通過可變氣門正時機(jī)構(gòu)延遲關(guān)閉進(jìn)氣門這種方法只能單方向?qū)崿F(xiàn)壓縮比的縮小,。而且由于延遲關(guān)閉進(jìn)氣門，氣缸吸入氣體的量減小了,，相當(dāng)于縮小了發(fā)動機(jī)的排量,，削弱了發(fā)動機(jī)的動力輸出。對于主要應(yīng)用于中低負(fù)荷工況的米勒循環(huán)或者有電機(jī)輔助的混合動力系統(tǒng)來說,，排量的縮小可以節(jié)省油耗,，有一定的益處。但對于追求高性能的發(fā)動機(jī)而言,，改變壓縮比導(dǎo)致排量縮小導(dǎo)致性能下降是無法讓客戶接受的,。所以，能夠動態(tài)改變發(fā)動機(jī)幾何結(jié)構(gòu)的可變壓縮比技術(shù)便有應(yīng)運(yùn)而生了,。

● 為什么要根據(jù)不同工況改變發(fā)動機(jī)壓縮比,？

　　可變壓縮比技術(shù)發(fā)動機(jī)的開發(fā)初衷是為了提高增壓發(fā)動機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的。對于渦輪增壓發(fā)動機(jī)而言,，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低時,，廢氣流量和脈沖強(qiáng)度無法有效地推動渦輪提速,，導(dǎo)致增壓壓力偏低，使得發(fā)動機(jī)扭矩輸出和燃油經(jīng)濟(jì)性未如理想,。

　　此外,，利用爆震傳感器偵測發(fā)動機(jī)爆震狀態(tài)，提高或降低發(fā)動機(jī)壓縮比,，能夠輕易實現(xiàn)發(fā)動機(jī)對不同標(biāo)號汽油的自適應(yīng),。

● 各廠商是怎樣改變發(fā)動機(jī)壓縮比的？

■ 薩博SVC可變壓縮比技術(shù)

　　在上世紀(jì)80年代末,，薩博開始研發(fā)可變壓縮比技術(shù),，并在1990年取得相關(guān)的專利。薩博把其研發(fā)的可變壓縮比技術(shù)稱之為“Saab Variable Compression”,，簡稱“SVC”,。

　　為理解薩博SVC發(fā)動機(jī)的工作原理，我們可以把SVC發(fā)動機(jī)分為兩部分,，其中一部分為缸蓋和缸筒,，另一部分為曲軸、活塞,、連桿等部件,，兩部分通過橡膠密封件連接，可以一定程度上實現(xiàn)相對運(yùn)動,。

　　為實現(xiàn)缸筒的有限度運(yùn)動,，必須為缸筒設(shè)計一套獨立的冷卻系統(tǒng)，這就導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來,。此外,，薩博SVC發(fā)動機(jī)相互運(yùn)動的兩部分采用橡膠密封件連接，高溫以及反復(fù)受力使密封件耐久性受到極大的考驗,�,；蛟S這也是薩博SVC發(fā)動機(jī)無法實現(xiàn)量產(chǎn)的原因。

■ 日產(chǎn)VCR可變壓縮比技術(shù)

　　2005年2月,，日產(chǎn)發(fā)布了其可變壓縮比技術(shù),，該技術(shù)被稱為“Variable Compression Ratio”，簡稱“VCR”,。日產(chǎn)VCR發(fā)動機(jī)采用了曲柄銷杠桿來實現(xiàn)壓縮比的改變,。

　　日產(chǎn)利用計算機(jī)仿真技術(shù)，讓活塞在上止點附近（加速）和下止點附近（減速）運(yùn)動速度變化快慢一致,，活塞速度變化接近正弦曲線,，從而有效減少發(fā)動機(jī)的二階振動，提升發(fā)動機(jī)的平順性。為降低摩擦,，日產(chǎn)VCR發(fā)動機(jī)當(dāng)活塞處于上止點附近時,，連桿大致保持垂直狀態(tài)。這樣在做功行程初期,，點燃混合氣產(chǎn)生的沖擊力不會使活塞產(chǎn)生較大的向氣缸壁擠壓的分力,，降低活塞與氣缸之間的摩擦達(dá)44%。

■ 標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)VCRi可變壓縮比技術(shù)

　　法國標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)（PSA）在2009年3月的日內(nèi)瓦車展上推出一款裝載可變壓縮比發(fā)動機(jī)的標(biāo)致407車型,。該車型搭載的發(fā)動機(jī)采用了PSA研發(fā)的VCRi可變壓縮比技術(shù),，排量為1.5L，最大功率220馬力,，峰值扭矩420�,！っ祝瑝嚎s比可變范圍為7：1至20：1,，百公里綜合油耗為6.7L,，二氧化碳排放量為每公里158g。

　　相比前面介紹的薩博SVC技術(shù)和日產(chǎn)VCR技術(shù),，法國標(biāo)致雪鐵龍集團(tuán)的VCRi技術(shù)的壓縮比可變范圍更大,，但由于特殊液壓控制裝置的存在，較大地增大了缸體的體積,，不利于發(fā)動機(jī)小型化,。VCRi技術(shù)的活塞和連桿是一體的，只作垂直方向運(yùn)動,，點燃混合氣產(chǎn)生的沖擊力不會使活塞產(chǎn)生較大的向氣缸壁擠壓的分力,，降低活塞與氣缸之間的摩擦，降低發(fā)動機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)阻力,。

全文總結(jié)：

　　可變壓縮比技術(shù)從幾何結(jié)構(gòu)上改變了發(fā)動機(jī)的壓縮比,，使得在不同工況下動態(tài)切換最合適的壓縮比成為可能，實現(xiàn)了發(fā)動機(jī)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的提升,。然而,，通過改變發(fā)動機(jī)幾何結(jié)構(gòu)來改變壓縮比，必然導(dǎo)致發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的提升,，隨之而來的是可靠性下降,、振動增大等亟待解決的工程問題,。此外,，由于可變壓縮比發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，未實現(xiàn)大批量生產(chǎn),，這也使得現(xiàn)在搭載該技術(shù)的發(fā)動機(jī)制造成本偏高,。目前，有不少廠商已驗證了可變壓縮比技術(shù)的可行性，并進(jìn)行著設(shè)計上的優(yōu)化,。隨著技術(shù)的成熟和性能的優(yōu)化,，可變壓縮比技術(shù)有著光明的前景。（圖/文 汽車之家 常慶林）