可變壓縮比方案比較
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圖1示出了一些基本方案的原理。其中，方案（1）將氣缸和氣缸蓋相對于曲軸移動一個位置，發動機氣缸體在一定程度上“掀開”了蓋子，因而壓縮比可以變動，不久前已由SAAB公司付諸實施。方案（2）與此類似，但借助于氣缸蓋里面的副活塞來改變燃燒室容積。這種結構已經在兩氣門發動機上實現了，不過在四氣門氣缸蓋上很難實施這個方案。方案（3）利用壓縮高度可變的活塞改變壓縮比。方案（4）利用一個偏心的曲柄銷或一根長度可變的連桿繞過了這個問題。方案（5）的曲軸支承在一個偏心器上，利用某種手段使偏心器轉過一個角度，就能改變曲軸在豎直方向上的位置，因而活塞的上止點和下止點同時移動了一個相同的量。由于曲軸軸心線發生移位，與氣門定時傳動鏈和動力傳動鏈的中心線都發生了錯位，所以必須進行補償。方案（6）的曲軸也是支承在一個偏心器上，與方案（5）不同的是，它借助于齒條而不是偏心器使曲軸移位。方案（7）至方案（9）借助于一根分成兩段的連桿，并且加設了一根操縱桿而實現可變壓縮比。
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( A8 z- `6 B: s9 \' k- R 根據表1，只有燃燒室形狀可變的方案會對燃燒室的幾何形狀干擾到不可接受的地步，其他方案對燃燒室幾何形狀的干擾不明顯。
" i9 }) j9 Q4 |. o: ^/ p 比較調節機構所受的力，其中折迭式曲軸箱體（活動氣缸蓋和氣缸筒）的效果不好，因為調節機構本身的原理決定了它處在力流之中。在連桿分成兩段的方案中，受力情況比較有利，但是操縱桿的偏心軸受到的力矩相當大。其余幾個方案都比較好，其中的可變活塞（連桿）方案僅在當時的氣體力和慣性力可用于調節壓縮比，而且系統是自動穩定的情況下才比較好。9 v$ j z+ S7 c9 l
源于 “中國金屬加工在線”
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可變壓縮比與縮小排量和高增壓概念相結合會因為它所要求增添的零部件而使得制造成本增加，但是由此形成的優點使得這種做法變得很值得。偏心曲軸移位的方案還有以下優點：對燃燒室幾何形狀的影響很小；調節機構需要的力比較小；慣性力沒有改變；摩擦沒有增加；噪聲沒有惡化；良好的可調節性；適中的制造費用。在以后投入成批生產時，還有以下優點值得考慮：不必為新的加工設備投入高額投資，傳統的加工設備可以繼續使用；主要尺寸基本上保持不變，安裝空間幾乎可以不變。
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! _) X( ~# @; X& C( ?$ N可變壓縮比帶來的好處 5 t7 ~6 W2 J8 ]2 v' b
汽油機采用可變壓縮比的最大好處在于燃油經濟性，此外還有許多其它好處。
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1 J6 ?1 o4 F2 S) E, B+ d適合于多元燃料驅動 7 u% e. F5 U0 Z) K% S/ o
可變壓縮比使得汽油機在所用燃料種類方面非常機動靈活，因為可變壓縮比汽油機總是以最適合于所選用的燃料的壓縮比工作。如果可變壓縮比汽油機采用其辛烷值超過汽油的燃料工作，那么上述優點就會變得更大。例如，甲醇是一種經常被用來代替汽油的代用燃料，其馬達法辛烷值為88，而研究法辛烷值為108。因此，在高轉速下，甲醇達到了實際上跟汽油相同的抗爆震性；而在低轉速下則相反，它的抗爆震性遠遠超過汽油。可變壓縮比汽油機概念能夠充分利用這種高抗爆震性，更好地利用燃料的能量。 $ p) o, d) i N7 B; F
, {- a3 y v2 n# t* S4 P有利于降低排放
6 n+ H9 O# c) w* u3 f為了使催化轉化過程能夠順利地進行，三效催化轉化器必須達到400℃左右的工作溫度。冷發動機起動后需要經歷一段所謂的“起燃時間”才能達到這一溫度，大約是1至2分鐘。在起燃時間尚未結束之前，三效催化轉化器對排放的凈化轉化作用十分有限。采用可變壓縮比汽油機概念，與推遲點火一樣，能夠降低熱效率進而提高單位排量的廢氣熱流量，迅速地加熱三效催化轉化器，就可以縮短起燃時間，明顯地降低冷起動和暖機階段排放。
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在部分負荷工況，針對HC隨著壓縮比增大而升高的現象，一方面，由于本概念可以接受較大的排氣再循環率，因而能夠更多地降低NOX排放；另一方面，在較高負荷下通過提高壓縮比能夠提高熱效率，增大扭矩，可以部分地替代混合氣加濃的程度，因而降低對混合氣加濃的要求，這樣就可以擴大閉環控制的工況范圍，進一步降低有害物質CO和HC的排放。 % z }2 ^7 G& Q: y4 S
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提高運行穩定性
6 v4 X! k* {# h; g% e傳統的固定壓縮比汽油機在冷機怠速階段為了加熱三效催化轉化器，要大幅度地減小點火提前角以降低熱效率。這樣一來就會明顯地降低扭矩，有可能使得發動機運行不穩定。在全負荷工況為了減少增壓汽油機的爆震傾向性也要依靠減小點火提前角。但是，過多地減小點火提前角會導致扭矩過多地下降，使得發動機運行不穩定。
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8 ?; R5 Q4 o9 X. M: ^可變壓縮比汽油機可以先通過減小壓縮比在一定程度上降低熱效率，然后根據實際的轉速變動情況在較小范圍內調節點火提前角，使得發動機在冷機怠速和全負荷時平穩地運行。另外，通過提高壓縮比可以提高扭矩，抵消高的排氣再循環率給發動機運行帶來的負面效應* s; N2 }( m' h) H
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發表于 2008-3-27 18:17:54
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