第八讲 结构可变的柔性发动机.pptVIP

第八讲结构可变的柔性发动机 一、可变气缸数 二、可变压缩比 三、可变进气系统 三、可变进气涡流 四、可变配气机构 一、可变气缸数 二、可变压缩比 可变压缩比方案比较 可变压缩比方案比较 方案（1）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，因而压缩比可以变动，不久前已由SAAB公司付诸实施。方案 可变压缩比方案比较 方案（2）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。 可变压缩比方案比较 方案（3）利用压缩高度可变的活塞改变压缩比。 方案（4）利用一个偏心的曲柄销或一根长度可变的连杆绕过了这个问题。 可变压缩比方案比较 方案（5）的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，与气门定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。 可变压缩比方案比较 方案（6）的曲轴也是支承在一个偏心器上，与方案（5）不同的是，它借助于齿条而不是偏心器使曲轴移位。 方案（7）至方案（9）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。  只有燃烧室形状可变的方案会对燃烧室的几何形状干扰到不可接受的地步，其他方案对燃烧室几何形状的干扰不明显。  比较调节机构所受的力，其中折迭式曲轴箱体（活动气缸盖和气缸筒）的效果不好，因为调节机构本身的原理决定了它处在力流之中。在连杆分成两段的方案中，受力情况比较有利，但是操纵杆的偏心轴受到的力矩相当大。其余几个方案都比较好，其中的可变活塞（连杆）方案仅在当时的气体力和惯性力可用于调节压缩比，而且系统是自动稳定的情况下才比较好。  在惯性力方面，活塞和连杆的调节系统有缺点，因为这种系统使得作往复运动的质量增加了。在连杆分成两段的方案中，除了往复运动的质量提高了以外，运动学方面的改变还会导致惯性力增大，以致在三缸和四缸机中必须进行强制性的惯性力平衡。 压缩比的可调节性，除了与作用在调节机构上的力有关以外，也与机构是否易于接近有关。这方面，气缸盖中的副活塞和通过偏心器调节的方案特别有利。  在制造费用方面，对各种方案的制造过程相对于原型发动机的改变进行了评估。分成两段、且带有操纵机构的连杆以及布置在气缸体内的折迭式机构对原型发动机的影响最大；其他方案带来的影响比较小。关于安装空间的考虑表明，在采用折迭式机构的方案中，进气侧和排气侧必须跟着转过一个角度。反之，在连杆分成两段的方案中，侧置的操纵机构对发动机主尺寸的影响就成为一种缺点。  曲轴移位的方案特别有利的原因是，发动机主尺寸和安装空间的紧凑性都可以保持不变。这个方案几乎不需要改变安装空间就可以在原型发动机上实施。  可变压缩比汽油机实例 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 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。  FEV公司曲轴偏心移位实现可变压缩比的增压汽油机 这项技术的核心是曲轴的偏心支承。曲轴支承在偏心器中，偏心器支承曲轴的孔中心线和它的旋转中心线并不重合，两者之间的距离称为偏心度，见图4。 利用一台标定功率为200W的永磁激励无刷同步电机通过偏心器上的扇形齿轮带动偏心器转动，曲柄中心线就会相对于气缸盖的位置发生改变，因而可以连续地调节压缩比。压缩比可在8:1和16:1之间进行调节。调节时间在减小压缩比时为0.1s，在提高压缩比时为0.3s。 这台1.8升VCR（可变压缩比）发动机扭矩达300Nm，功率达165kW，升功率超过90kW/L。将这台样机装在一辆成批生产的汽车上进行试验，结果表明，样车在新欧洲行驶循环中相对于固定压缩比的原型车油耗降低7.8%，排放满足欧洲4号排放法规要求。对这台概念发