全工況熱效率提升 可變壓縮比技術解析

　　[汽車之家 發動機技術]  發動機的壓縮比越高，其熱效率越高，即消耗相同的燃料能夠產生更大的動力。目前主流發動機的熱效率接近40%，部分用于混合動力車型的發動機由于采用了米勒循環工作模式，熱效率已經超過了40%。為了進一步提升熱效率，各大汽車廠商都在提升壓縮比的道路上下功夫。馬自達第二代創馳藍天自然吸氣發動機把壓縮比提升至18：1（已經接近柴油機的壓縮比），要達成的熱效率為50%。然而，這個50%的熱效率并不是在所有工況下都能達到，在高轉速工況下，這么高的壓縮比會使得發動機氣缸溫度過高，爆震問題將會一發不可收拾。為了讓發動機在全工況（各種轉速和負荷）下都能有最合適的壓縮比（盡可能高又能避免因爆震導致的平順性下降），可變壓縮比技術應運而生。本文將為你揭開可變壓縮比技術的面紗。

● 什么是發動機壓縮比？

　　壓縮比是發動機的一個幾何參數，壓縮前的氣缸總容積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動機的壓縮比，轉子或其他形式的發動機不在本文討論范圍）。

● 現在的量產發動機如何實現壓縮比的改變？

　　在可變氣門正時系統普及之前，工程師只能通過改變發動機的幾何結構。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到改變壓縮比的目的。

　　然而，通過可變氣門正時機構延遲關閉進氣門這種方法只能單方向實現壓縮比的縮小。而且由于延遲關閉進氣門，氣缸吸入氣體的量減小了，相當于縮小了發動機的排量，削弱了發動機的動力輸出。對于主要應用于中低負荷工況的米勒循環或者有電機輔助的混合動力系統來說，排量的縮小可以節省油耗，有一定的益處。但對于追求高性能的發動機而言，改變壓縮比導致排量縮小導致性能下降是無法讓客戶接受的。所以，能夠動態改變發動機幾何結構的可變壓縮比技術便有應運而生了。

● 為什么要根據不同工況改變發動機壓縮比？

　　可變壓縮比技術發動機的開發初衷是為了提高增壓發動機燃油經濟性的。對于渦輪增壓發動機而言，在發動機轉速較低時，廢氣流量和脈沖強度無法有效地推動渦輪提速，導致增壓壓力偏低，使得發動機扭矩輸出和燃油經濟性未如理想。

　　此外，利用爆震傳感器偵測發動機爆震狀態，提高或降低發動機壓縮比，能夠輕易實現發動機對不同標號汽油的自適應。