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发动机最后的壁垒之一,VCR。

All about Cars  · 知乎专栏  ·  · 2016-10-20 17:18

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但是二般的工程师并不这么想。

缸体实际上是浇铸的一块金属,缸体诞生时,气缸直径就成为了无法改变的值。要改变压缩比,就只能从余隙高度和冲程长度入手。很多主机厂在平台化设计时,也都会共用同一个缸体,通过设计不同的燃烧室、活塞连杆、曲轴,来形成不同排量、不同定位的发动机。

那么对于冲程长度以及余隙高度两个值,应该怎么选择呢?

下图的所有值在设计中都没有具体的参考意义,只是为了表达趋势而已。

假如余隙高度是固定的,冲程长度从60mm提升到87mm时,压缩比仅仅从8提升到了12;而假设冲程是固定的,余隙高度从8.5mm下降到3mm的过程,压缩比从10提升到了26!

事实上冲程的变化通常也会引起余隙高度的变化,这两个值的关联性比较强。但答案是显而易见的,想要从混合气压榨出最后一些能量,应当向气体的最后一点空间索取。当我们在尝试改变连杆、曲轴等等零部件的结构时,是为了间接改变活塞在上止点时,其表面到燃烧室顶面的距离。那么,要实现可变压缩比的方式,就浮出水面了:

1.可变的余隙高度;

2.可变的余隙高度及冲程。

下面就简单谈谈常见的几种方案。

第一种是可变燃烧室。

比较具有代表性的是SAAB的"Moving head"。SAAB通过一个摇臂实现了缸盖的运动过程,当摇臂将缸盖撬起,整机的轴线出现倾角,燃烧室的空间将得到扩大,压缩比就得到了调整。类似的还有丰田、福特、卡特彼勒的方案,通过缸体、缸盖的相对运动,或者通过一个小阀门来调节燃烧室的容积。这种方式的问题在于,缸盖、缸体的相对运动牵一发而动全身,对整机的影响较大,具体执行过程较为复杂,缸盖运动时可能会影响气门、气道的充气过程,发动机的爆发压力对摇臂的调整干扰也比较大。


第二种是可变活塞。

比如福特通过改变活塞压缩高的方式来实现VCR,类似的还有戴姆勒奔驰 。这种方案的优势在于,对缸体没有太特殊的需求, 假如再疯狂一点直接应用于已量产的机型也不用太大的改动,但是气缸内部时刻都在爆炸,这个结构的可靠性比较成问题。


第三种是偏心轮。







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