曲柄连杆机构变压缩比技术提升汽车发动机性能

随着汽车工业的飞速发展，汽车带来的能源问题、环保问题得到了全世界的重视，发展新型节能高效发动机对振兴全球汽车工业十分重要，为了提升发动机的效能，可变进气管道、可变进气涡流、可变配气机构应运而生，在相关章节都有详细介绍。目前宝马、萨博等企业推出可变压缩比发动机，本节重点介绍，可变压缩比技术使发动机的活塞运动具有类似于简谐运动的特点，可以减少摩擦损失和时间损失。可变压缩比发动机的活塞运动特点与较高的压缩比相结合可以提高燃烧的稳定性，从而可以扩大EGR极限（大概10%），减少油耗与排放。对于降低压缩比而扩大的增压压力极限与为增加排气能量而用高的涡轮增压器A/R比可以使最大功率提高10%。

如图2-90所示，可变压缩比的方法和途径主要有以下几种：

1）气缸体推移：将气缸和气缸盖相对于曲轴移动一个位置，发动机气缸体在一定程度上“掀开”了盖子，因而压缩比发生了改变。

2）改变气缸盖的形状：借助于气缸盖里面的副活塞来改变燃烧室容积。这种结构已经在两气门发动机上实现了，不过在四气门气缸盖上很难实施这个方案。

3）改变活塞的几何形状：利用压缩高度可变的活塞改变压缩比。

4）偏心的连杆支承：利用一个偏心的曲柄销或一根长度可变的连杆改变活塞的运行距离来改变压缩比。

5）偏心的曲轴支承：曲轴支承在一个偏心器上，利用某种手段使偏心器转过一个角度，就能改变曲轴在竖直方向上的位置，因而活塞的上止点和下止点同时移动了一个相同的量。由于曲轴轴心线发生移位，与气门正时传动链和动力传动链的中心线都发生了错位，所以必须进行补偿。

6）齿条推动控制：曲轴也是支承在一个偏心器上，与偏心的曲轴支承不同的是，它借助于齿条而不是偏心器使曲轴移位。

图2-90 可变压缩比的基本结构(www.xing528.com)

1—气缸体推移 2—改变气缸盖的形状 3—改变活塞的几何形状 4—偏心的连杆支承 5—偏心的曲轴支承 6—齿条推动控制 7、8、9—第二个可移动的连杆操纵点

7）第二个可移动的连杆操纵点：借助于一根分成两段的连杆，并且加设了一根操纵杆而实现可变压缩比。

萨博与宝马合作发展出的进化版本智能可变压缩比技术VCR1。在2009年3月的日内瓦国际汽车展上，装备此款1.5LMCE5 VCRi发动机的标致407亮相，其所使用的可变压缩比技术可将压缩比控制在7.1～20.1之间，油耗仅为6.7L/100km，二氧化碳的排放量为158g/km。此款发动机的排量为1.5L，其最大功率为220hp（162kW），最大转矩为420N·m。这款标致1.5LMCE5 VCRi发动机所提供的最大功率输出相当于标致3.0LV6发动机（155kW）所提供的动力，而其转矩则达到了一些V8发动机（陆巡LC200是4.7LV8最大转矩410N·m；奔驰G5005 LV8最大转矩460N·m；陆虎发现3是4.4LV8发动机最大转矩425N·m；奥迪Q7是4.2LV8最大转矩440N·m）所提供的转矩性能。

VCR可变压缩比技术的基本结构如图2-91和图2-92所示。

图2-91 MCE5VCR可变压缩比发动机的基本结构

图2-92 MCE5VCR可变压缩比发动机的活塞连杆机构

根据发动机的转速、负荷、工作温度、燃料使用状况等进行连续调节压缩比，这一切都在ECU的控制下进行，所以动力和油耗能达到完美的平衡。