专心专注 可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在增压发动机中，为了防止爆震.其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低.使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢.形成所谓的增压滞后现象。也就是说，发动机在低速时，增压作用滞后.要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。为了解决这个问题，可变压缩比是重要方法。就是说.在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动机压缩比相同或超过:另一方面.在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言之，随着负荷的变化连续调节压缩比.以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有提高热效率。 一般发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，在设计中已经定好。不过，为了使得现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，以变对变来改善发动机的运行性能。其中气门可变驱动技术早已实现，做为重要参数的压缩比也有人尝试由固定不变改为“随机应变”，但由于涉及压缩比必然要涉及到整个发动机结构的改变，牵一而动百，难度很大，长期没有进展。现在这一难题已被瑞典的saab工程师克服。 专心专注 Saab开发的SVC发动机以改变压缩比来控制发动机的燃油消耗量。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的客积，从而改变压缩比。其压缩比范围可从8：1至14：1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。Saab SVC发动机是1.6升5缸发动机，每缸缸径68毫米，活塞行程88毫米，最大功率166千瓦，最大扭矩305牛顿米，综合油耗比常规发动机降低了30%，并且满足欧洲Ⅳ号排放标准。 涡轮迟滞也有偏方治疗？相信很多朋友看见这样的话都会感觉到惊讶。通常，处理涡轮增压的迟滞问题都是用减小涡轮尺寸、减低涡轮重量、采用双涡轮、双涡管或者是比较先进的机械和涡轮的双增压来解决。难道还有其他的办法？来自北欧国度的瑞典萨博就为我们带来耳目一新的技术——SVC技术，成为了有效“治疗”涡轮迟滞现象的偏方。 我想现在大家一定很好奇，这个葫芦里到底是卖的什么药。在我们打开葫芦的之前，还是要分析一下形成涡轮迟滞的“病因”。首先，由于涡轮增压是通过用尾气带动废气涡轮旋转，然后通过连杆带动进气涡轮旋转，来压缩进气。 但是由于在发动机低速的情况下，废气涡轮叶片自身的重量产生的惯性很大，排出的废气量相对较小，无法推动废气涡轮产生转动。这时的涡轮并不工作，其实也就相当于一台自然吸气的发动机。其次，在涡轮增压介入发动机的工作后，它会压缩大量的混合气体进入气缸。这时，气缸里混合气体由于活塞的压缩以及涡轮增压提供的压力，会放出超出正常活塞压缩行程后的温度。 而汽油的抗爆性又不是很好，所以在活塞还没有达到点火的时刻就由于压力过大而提前点燃，从而产生了爆震现象。为了防止这种现象的发生，在设计涡轮增压发动机的时候，便降低了发动机的压缩比。这样虽然有效的抑制了爆震的产生，但是在前文说到的低速情况下，涡轮增压发动机实际上是相当于一台同排量的自然吸气发动机在工作。而实际上由于压缩比被调低了，所以它的工作效率会大大的降低。也就是说此时的这台涡轮增压发动机是不如一台同排量的自然吸气发动机的。最后导致的结果就是产生了涡轮迟滞的现象。 既然找到病因，那么就要对症下药了。然而我们常规的方法只是一种类似于“头疼医头，脚疼医脚”的做法。比如说减小涡轮尺寸、降低涡轮重量等。虽然可以缓解涡轮迟滞的出现，但是依然不能根本解决。也就是俗话说的“不去根儿”。了解双增压的朋友此时会说了，大众的TSI双增压不是很好的解决了涡轮迟滞了吗？的确，大众的TSI双增压通过机械增压的在低速情况的最佳工况和涡轮增压在高速情况下的最佳工况有效的解决了涡轮迟滞的现象。 但是它并不是真正在“根儿”上解决的这个问题。设想一下，如果能让发动机的压缩比实现可变，从而让涡流介入之前发动机采用较高的压缩比来获得更好的动力，那么就算是从根上解决这个问题了，这就是我们今天的偏方——萨博SVC变压缩比技术。 专心专注 我们知道，由于汽油的燃烧特性导致了汽油发动机的混和气压力不能太高。如果气缸内的压力超过了临界值，汽油就会因为压缩而在点火之前被点燃，这种现象被称为爆震，会对发动机带来很大的伤害。 这种问题在增压发动机的设计上显得尤为突出。固定的压缩比成为制约机械增压和涡轮增压发动机的一个很重要的因素。我们知道，当涡轮增压介入以后，燃烧室的温度和压力会大幅度升高，如果这个值过高，爆震就不可避免。这会对发动机造出巨大伤害，同时也会影响动力输出。所以，固定压缩比的涡轮增压和机械增压发动机只能把压缩比设计得比普通自然吸气发动机低很多。但是这种过低的压缩比设计，又会导致发动机在增压器（特别是涡轮增压）没有完全介入时（也就是说，发动机在低转速时），燃烧效率非常低，能产生的动力要比普通自然吸气发动机所产生的动力要少的多。这个矛盾是促使设计师开发可变压缩比发动机的重要原因。 另外，这种技术可以让发动机在燃油适应性方面拥有巨大的优势。现在新款的主流发动机的压缩比普遍设计在10:1以上，以获得更好的动力输出和燃油经济性。但是高压缩比的发动机需要使用较高标号的燃油，这种要求在发达国家也许不算什么，但是在国内，这种要求会降低汽车在偏远地方的适应性，直接影响到车辆的销售。目前国内市场上的许多车型就是因为压缩比偏高而影响了其在偏远地区的推广。例如著名的polo1.4发动机，因为压缩比太高，必须使用97号汽油，使得polo1.4在没有97号汽油的偏远地方几乎无法销售。即便是在97号汽油充足的大都市，也会遇见买了这类车型不敢的现远足旅行的苦恼，因为在中国，有太多地方没有97号汽油了。但是，高压缩比设计是现在汽油发动机的一个设计趋势，太小的压缩比会降低发动机的性能，如果将发动机的压缩比设计的很低，又与发动机的主流发展方向相违背。这种矛盾在中国及其他发展中国家显得尤为明显。这时候，可变压缩比的发动机就显得十分可贵了。 2000年的日内瓦车展上，萨博展出了它 专心专注 的SVC可变压缩比发动机，当时这款发动机震惊了整个业内。虽然在2年前就有人听说过这款发动机，但大家了解的只是一个概念。而这次，萨博第一次向大家详细的介绍了它这款发动机的性能，其优越的特性让所有的参观者都感叹不已。 在很多年以前，制约可变压缩比发动机设计的一个很重要的原因是，工程师们无法改变活塞上止点的位置。当时工程师设想，如果在涡轮增压器介入之前，压缩比就像自然吸气发动机一样能达到10:1，甚至更高，当增压器完全介入以后，压缩比降到7:1以下，这样的增压发动机将是非常完美的。但由于上述的技术障碍，这种想法在当时仅仅是空想而已，没有一个设计师能实现它。 直到10多年以后的今天，萨博终于解决了这一难题，最终设计出了可变压缩比发动机。 我们下面就来看看萨博的精彩设计吧！ SVC（Saab Variable Compression）发动机为了实现其可变压缩比功能，在其气缸体和气缸盖的设计上完全打破了传统的设计理念。 虽然，萨博SVC可变压缩比技术以一种“犹抱琵琶半遮面”形式在文章里出现，但是其“可变压缩比技术”几个大字还是足以让广大朋友们为之眼前一震。我们已经知道了，在压缩比过高的情况下，混合气体会提前压燃，而产生爆震。而有了可变压缩比技术后，发动机就可以适时通过ECU来调整发动机的压缩比。 以解决爆震的现象。这是大家会惊喜的发现，涡轮增压技术在发动机中应用的最大障碍不就是如此吗？如果我们在涡轮增压没有工作的情况下采用了较高的压缩比，而在涡轮增压工作的情况下在采用较低的压缩比。不就可以在根本上解决涡轮迟滞的现象了吗？这样，在一台涡轮增压发动机低转速行驶时，虽然由于涡轮增压器没有开始工作，但是通过压缩比的可变技术将压缩比增加到一个可以相当于同排量的自然吸气发动机的压缩比；当涡轮增压发动机高转速行驶时，涡轮增压器介入工作，而发动机的压缩比同样通过可变技术线性降低，以防止爆震的产生。从而减少甚至消除涡轮迟滞现象的产生。 萨博的SVC发动机最特殊之处就在于神奇的缸盖设计 专心专注 那么萨博的SVC变压缩比技术是通过什么样的方式来实现的呢？首先我们先看看压缩比的定义。压缩比就是指气缸的总容积与燃烧室容积的比值。通过定义我们发现只要改变了分子或分母的任意一个值都可以改变压缩比。实际上发动机的排量不变，我们只能改变燃烧室的容积。萨博SVC变压缩比技术就是通过活塞运动到上止点位置的变化来改变燃烧室容积的，从而改变压缩比的。我们先简单的看一种比较直观的实现方式，就是在气缸的下止点在向下的地方设置为一个可以相互上下活动的结构，这样通过提升和降低这个位置上方的气缸体及气缸盖，就可以改变活塞上止点的位置，从而改变燃烧室的容积，达到可变压缩比的目的。向上提升、压缩比低，向下降低、压缩比高。 之所以要在气缸下止点在向下的位置，是为了不影响活塞在气缸内的正常工作，就是说在变化压缩比的时候是不影响活塞往复运动的。但是这样设计却有很大的难度，比如汽缸体及汽缸盖的上下运动很难实现等。那么为什么还要在这里提及呢？这主要是出于更好的理解萨博SVC变压缩比技术的角度考虑的。相信这时一些朋友已经想到了，萨博就是运用了这样的原理来实现，但是却巧妙的解决了上诉的难题。它通过一个角度的旋转来实现的。同样，在气缸下止点在向下的地方为一个圆心，通过旋转这个圆心上部的气缸体和气缸盖来改变燃烧室的容积。由于在气缸体和气缸盖这个“整体”在偏离垂线开始旋转的时候（SVC为直列布置），气缸的上止点与曲轴的距离就缩短了，而且是随着角度的增加，与曲轴的距离就越短。在到达曲柄连杆要和气缸体相碰的临界时停止旋转。此时气缸的上止点与曲轴的距离最近，燃烧室的容积达到最小，压缩比最大；与之相反，在这个“整体”没有旋转的情况下，压缩比最大。这个气缸体与气缸盖的“整体”是通过一组摇臂来进行调节的，而这组摇臂是通过ECU来控制的。这样萨博
专心专注 的SVC变压缩比技术就可以实现根据当时的工况由ECU来控制压缩比的变化。实现动力输出及燃油消耗的最佳化。 由于萨博SVC采用了这种方法，因此它可以采用较大的增压值，甚至是强增压。这正是因为一般涡增发动机不愿意用大增压有个很大的原因就是大增压迟滞更明显的矛盾性。但是由于萨博SVC采用了变压缩比技术，低速时可以提供高压缩比，保持发动机以正常的压缩比进行工作，减少甚至消除迟滞现象；在涡轮增压器工作达到最大化时还可以降低压缩比，防止增压过大引起爆震，同时适应强增压；在这两种情况期间，压缩比的变化由于得到了ECU的控制，所以是一个连续的线性变化，使发动机在每一种情况下都能得到最佳的工作效率。 第三代的萨博SVC发动机是一台直列5缸每缸4气阀的发动机。虽然排量为1.598升，但是其工作效率非常优异，它的压缩比能在8:1和14:1之间连续调节。由于时刻都可以保持一个科学的压缩比，所以燃油燃烧充分、效率高、动力强。自然就可以产生225匹的最大功率和304牛米的最大扭矩。其动力性能更是堪比一台3.0升V6的发动机。而油耗却只有普通相同功率发动机70％，并且尾气排放更加环保，达到欧Ⅳ标准。发动机升功率同样能达到150匹每升，这个数值是目前轿车发动机上最高的。 虽然萨博SVC可变压缩比技术的发动机具有这样的神奇的特点，但是毕竟是偏方。由于它复杂的结构以及较高的强度要求，导致了暂时的可靠性差，并且成本也相当高。所以萨博还一直处于研发阶段。但是，我们有理由相信，在未来这种可变压缩比技术会像非处方药一样很平常的进入量产车型中。毕竟，它为我们带来了神奇的效果，对于痴迷涡轮增压发动机完美扭矩平台，又无法忍受涡轮迟滞带来的痛苦的人来时，萨博的这个技术无疑值得期待。 可变压缩比发动机可变压缩比发动机 z. q- Y0 @8 [) { 一般发动机的压缩比是不可变动的，因为燃烧室容积及气缸工作容积都是固定的参数，在设计中已经定好。不过，为了使得现代发动机能在各种变化的工况中发挥更好的效率，以变对变来改善发动机的运行性能。其中气门可变驱动技术早已实现，作为重要参数的压缩比也有人尝试由固定不变改为“随机应变”，但由于涉及压缩比必然要涉及到整个发动机结构的改变，牵一而动百，难度很大，长期没有进展。现在这一难题已被瑞典的绅宝工程师克服。saab公司气缸盖相对于曲轴箱侧转实现可变压缩比的增压汽油机 & o; c* Y- D3 G8 e' |9 a. J\ 近年绅宝（Saab）开发的SVC发动机以改变压缩比来控制发动机的燃油消耗量。它的核心技术就是在缸体与缸盖之间安装楔型滑块，缸体可以沿滑块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面的相对位置发生变化，改变燃烧室的客积，从而改变压缩比。其压缩比范围可从8：1至14：1之间变化。在发动机小负荷时采用高压缩比以节约燃油；在发动机大负荷时采用低压缩比，并辅以机械增压器以实现大功率和高扭矩输出。绅宝SVC发动机是1.6升5缸发动机，每缸缸径68毫米，活塞行程88毫米，最大功率166千瓦，最大扭矩305牛顿米，综合油耗比常规发动机降低了30%，并且满足欧洲Ⅳ号排放标准。saab公司的可变压缩比技术缩写为svc（svc=saab variable compression）。svc概念一个重要的优点是，它不必对已经经过实践考验的四气门技术的燃烧室进行改造，就能够实现可变压缩比。燃烧室的设计对于燃烧过程具有重要意义。而燃烧过程又对废气排放、燃油消耗 专心专注 以及发动机功率具有直接的影响。因此，新的svc概念能够与已有的技术兼容，这一点对于生产企业来说十分重要。此外，在开发svc发动机的过程中从传统的动力总成中继承了尽可能多的基本零部件。这台可变压缩比的增压汽油机的技术数据见表2。 svc发动机跟传统发动机的主要差别在于，它分割成了上、下两部分。可以通过液压调节装置使上部相对于下部转过一个角度，从而调节压缩比（见图2）。上部叫做整体气缸盖，包含着气缸盖和做成一体的气缸筒，见图3。下部就是曲轴箱，由机体、曲轴、连杆和活塞组成。上、下两部分之间通过橡胶密封件跟曲轴箱隔开，所以不会有机油喷出。跟标准发动机相比，上、下两部分之间的分割面降低了大约20cm。 这台小小的1.598升svc五缸发动机采用机械增压器，大致达到了3.0升自然吸气式发动机的功率和扭矩水平，然而油耗比后者降低了三分之一左右。同样引人注目的还有废气排放方面的优点：二氧化碳（co2）排放跟油耗成正比下降，而一氧化碳（co）、碳氢化合物（hc）和氮氧化物（nox）都满足当今世界上已经生效的以及正在拟议中的一切法律条文的规定。 可变压缩比带来的好处2 [; B8 m2 R: \\# l7 Y 汽油机采用可变压缩比的最大好处在于燃油经济性，此外还有许多其它好处。6 BMW的并联双涡轮技术 1.适合于多元燃料驱动 可变压缩比使得汽油机在所用燃料种类方面非常机动灵活，因为可变压缩比汽油机总是以最适合于所选用的燃料的压缩比工作。如果可变压缩比汽油机采用其辛烷值超过汽油的燃料工作，那么上述优点就会变得更大。例如，甲醇是一种经常被用来代替汽油的代用燃料，其马达法辛烷值为88，而研究法辛烷值为108。因此，在高转速下，甲醇达到了实际上跟汽油相同的抗爆震性；而在低转速下则相反，它的抗爆震性远远超过汽油。可变压缩比汽油机概念能够充分利用 专心专注 这种高抗爆震性，更好地利用燃料的能量。 2.有利于降低排放为了使催化转化过程能够顺利地进行，三效催化转化器必须达到400℃左右的工作温度。冷发动机起动后需要经历一段所谓的“起燃时间”才能达到这一温度，大约是1至2分钟。在起燃时间尚未结束之前，三效催化转化器对排放的净化转化作用十分有限。采用可变压缩比汽油机概念，与推迟点火一样，能够降低热效率进而提高单位排量的废气热流量，迅速地加热三效催化转化器，就可以缩短起燃时间，明显地降低冷起动和暖机阶段排放。在部分负荷工况，针对hc随着压缩比增大而升高的现象，一方面，由于本概念可以接受较大的排气再循环率，因而能够更多地降低nox排放；另一方面，在较高负荷下通过提高压缩比能够提高热效率，增大扭矩，可以部分地替代混合气加浓的程度，因而降低对混合气加浓的要求，这样就可以扩大闭环控制的工况范围，进一步降低有害物质co和hc的排放。( L9 s\ 3高运行稳定性4 l* }+ B# c) N 传统的固定压缩比汽油机在冷机怠速阶段为了加热三效催化转化器，要大幅度地减小点火提前角以降低热效率。这样一来就会明显地降低扭矩，有可能使得发动机运行不稳定。在全负荷工况为了减少增压汽油机的爆震倾向性也要依靠减小点火提前角。但是，过多地减小点火提前角会导致扭矩过多地下降，使得发动机运行不稳定。 可变压缩比汽油机可以先通过减小压缩比在一定程度上降低热效率，然后根据实际的转速变动情况在较小范围内调节点火提前角，使得发动机在冷机怠速和全负荷时平稳地运行。另外，通过提高压缩比可以提高扭矩，抵消高的排气再循环率给发动机运行带来的负面效应。活塞从上止点移到下止点所经过的气缸容积称为气缸工作容积。用V1表示。 活塞在上止点时，活塞顶上面的空间称为燃烧室，它的容积叫燃烧室容积。用Vc表示。活塞在下止点时，活塞顶上面的整个空间容积，它等于气缸工作容积与燃烧室容积之和，称为气缸总容积。用Va表示，即Va＝V1＋Vc。 有了上述三个概念，就引出一个“压缩比”的名词了。压缩比就是指气缸总容积与燃烧室容积的比值，它表示活塞从下止点移到上止点时气缸内气体被压缩的程度。压缩比用ε表示，即压缩比（ε）＝Va/Vc。 汽油发动机是点燃式，压缩比低；柴油发动机是压燃式，压缩比高。轿车的汽油发动机压缩比是8－11，柴油发动机压缩比是18－23。 专心专注