FEV公司展示雙級可變壓縮比技術 油耗降低5-7%

在2013國際汽車工程師大會（SAE）上，德國發動機公司FEV展示了一項雙級可變壓縮比技術，該技術能夠幫助汽油發動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動機的燃油經濟性。在渦輪增壓發動機中，為了防止爆震，其壓縮比低于自然吸氣式發動機。在增壓壓力低時熱效率降低，使燃油經濟性下降。特別在渦輪增壓發動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（或稱渦輪遲滯現象）。也就是說，發動機在低速時，增壓作用滯后，要等到發動機加速至一定轉速后增壓系統才起到作用。為了解決這個問題，可變壓縮比是重要方法。就是說，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動機壓縮比相同或超過；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工況范圍內有提高熱效率。

FEV工程師利用可變長度連桿以及偏心連桿活塞銷懸架設計實現雙級可變壓縮比。活塞連桿較小的一端上安裝了一個偏心套筒，將活塞銷完全罩住。當活塞連桿套筒旋轉時，連桿長度隨之發生改變，從而改變壓縮比。

通過在連桿較小端安裝旋轉偏心套筒改變連桿長度，從而改變壓縮比

該系統歷經4年研發，能夠適用于目前所有的發動機結構。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動機來實現節省燃油的目標，但這種方法有一個最大的缺點，即發動機處于高負荷工況下極容易發生爆震敲缸，并且在給定的增壓等級和燃油質量下，只能通過點火遲滯或調整壓縮比來補償。

為了與自然吸氣發動機媲美，目前許多渦輪增壓發動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，自然吸氣發動機使用同種燃料其壓縮比要比前者高出1至1.5。

在美國，對于小型增壓發動機的需求尤其旺盛，這類發動機無需使用優質燃料，相比歐洲使用的常規燃料，前者的辛烷值更低。

不過，可以通過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，汽化熱值得到顯著改變，其燃燒溫度也低于汽油燃燒，因此發動機冷卻性能也更佳，尤其是直噴發動機。

利用可變壓縮比技術，在高負荷下較低的壓縮比致使燃燒結束時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動機熱效率從而減少燃油消耗。

目前可變壓縮比技術共分為兩類，一類是連續可變壓縮比，另一類是雙級可變壓縮比。實現可變壓縮比的方法可分為三類：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度。本文所述FEV公司的可變壓縮比系統采用的是第三類方法。

在FEV系統中，連桿兩端的長度能夠進行調節，改變活塞頭與氣缸頭之間的距離，從而改變壓縮比。工程師通過在連桿較小端上安裝一個旋轉偏心軸承以及3/2單向閥，通過凸輪盤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，并沒有搭載昂貴的功率消耗制動器該系統，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動機中，經過相應調整后也能夠搭載于絕大部分的發動機中。雙級可變壓縮比系統中連桿長度的變化幅度取決于發動機所需的最大及最小壓縮比以及氣缸沖程。

該系統的過渡時間為0.6秒，它是一個獨立的系統，與燃油溫度和相應工作節點無關。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動力總成工況。FEV工程師表示，該系統已在多個發動機以及一輛測試車中經過驗證測試。將來，該系統或將還能應用于不同辛烷值的發動機中，比如雙燃料、混合燃料發動機。