FEV公司展示双级可变压缩比技术 油耗降低5-7%

在2013国际汽车工程师大会（SAE）上，德国发动机公司FEV展示了一项双级可变压缩比技术，该技术能够帮助汽油发动机达到更低的燃油消耗率。

可变压缩比的目的在于提高增压发动机的燃油经济性。在涡轮增压发动机中，为了防止爆震，其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时热效率降低，使燃油经济性下降。特别在涡轮增压发动机中由于增压度上升缓慢在低压缩比条件下扭矩上升也很缓慢，形成增压滞后现象（或称涡轮迟滞现象）。也就是说，发动机在低速时，增压作用滞后，要等到发动机加速至一定转速后增压系统才起到作用。为了解决这个问题，可变压缩比是重要方法。就是说，在增压压力低的低负荷工况使压缩比提高到与自然吸气式发动机压缩比相同或超过；另一方面，在高增压的高负荷工况下适当降低压缩比。换言之，随着负荷的变化连续调节压缩比，以便能够从低负荷到高的整个工况范围内有提高热效率。

FEV工程师利用可变长度连杆以及偏心连杆活塞销悬架设计实现双级可变压缩比。活塞连杆较小的一端上安装了一个偏心套筒，将活塞销完全罩住。当活塞连杆套筒旋转时，连杆长度随之发生改变，从而改变压缩比。

通过在连杆较小端安装旋转偏心套筒改变连杆长度，从而改变压缩比

该系统历经4年研发，能够适用于目前所有的发动机结构。另外，该系统也支持乙醇混合燃料等弹性燃料以及汽油可控自燃。

目前也有利用高增压比的小型化发动机来实现节省燃油的目标，但这种方法有一个最大的缺点，即发动机处于高负荷工况下极容易发生爆震敲缸，并且在给定的增压等级和燃油质量下，只能通过点火迟滞或调整压缩比来补偿。

为了与自然吸气发动机媲美，目前许多涡轮增压发动机采用研究法辛烷值（RON）为95的汽油，压缩比大约在9.6左右。相比较而言，自然吸气发动机使用同种燃料其压缩比要比前者高出1至1.5。

在美国，对于小型增压发动机的需求尤其旺盛，这类发动机无需使用优质燃料，相比欧洲使用的常规燃料，前者的辛烷值更低。

不过，可以通过在汽油中加入乙醇的方式提升燃料辛烷值，与非乙醇燃料相比，汽化热值得到显著改变，其燃烧温度也低于汽油燃烧，因此发动机冷却性能也更佳，尤其是直喷发动机。

利用可变压缩比技术，在高负荷下较低的压缩比致使燃烧结束时较低的缸内压力和燃烧室温度，这能够提升燃烧中心的燃烧效率；在低负载下的高压缩比能够更快提升发动机热效率从而减少燃油消耗。

目前可变压缩比技术共分为两类，一类是连续可变压缩比，另一类是双级可变压缩比。实现可变压缩比的方法可分为三类：采用非传统结构的曲柄连杆机构、改变曲轴与气缸头间距以及改变活塞连杆的长度。本文所述FEV公司的可变压缩比系统采用的是第三类方法。

在FEV系统中，连杆两端的长度能够进行调节，改变活塞头与气缸头之间的距离，从而改变压缩比。工程师通过在连杆较小端上安装一个旋转偏心轴承以及3/2单向阀，通过凸轮盘能够激活单向阀通路。由于所有的功能元件都集成于连杆中，并没有搭载昂贵的功率消耗制动器该系统，因此系统成本相应较低。

可变压缩比系统能够应用于任何往复式发动机中，经过相应调整后也能够搭载于绝大部分的发动机中。双级可变压缩比系统中连杆长度的变化幅度取决于发动机所需的最大及最小压缩比以及气缸冲程。

该系统的过渡时间为0.6秒，它是一个独立的系统，与燃油温度和相应工作节点无关。该系统能够减少燃油消耗5-7%，具体数值取决于驾驶操作以及汽车动力总成工况。FEV工程师表示，该系统已在多个发动机以及一辆测试车中经过验证测试。将来，该系统或将还能应用于不同辛烷值的发动机中，比如双燃料、混合燃料发动机。