未来汽油机三剑客——可变压缩比技术(上篇)

2015-06-10 19:47:11来源: 车云网

    “‘稀薄燃烧’、‘可变压缩比’、‘燃料改质’三项技术将对今后汽油机的发展至关重要。如果解决了现有发动机所存在的“冷却及爆震问题”,丰田可凭借这些技术的进步,使量产机型的最高热效率快速达到50%。”在前几日举行的日本汽车技术协会“2015年春季大会学术演讲会”上,丰田发动机先行设计部部长友田晃利慷慨激昂地向公众阐述了自己眼中的未来

    此言一出,立刻引起了外界的高度关注,当然车云菌也位列其中。依照以往丰田的行事作风来看,此次表态绝非空穴来风式的自我炒作。既然如此,那就有必要好好研究一下友田口中的这未来汽油机技术三剑客,究竟身怀哪种绝世奥义。

最难产的技术

    菌菌认为,在三大技术之中,最能使人引发联想的,非可变压缩比技术莫属,之所以如此说,理由有二。

    首先,可变压缩比技术与可变气门正时技术、可变配气相位技术类似,都是通过改变发动机的基础参数来实现发动机效能上的提升。如果发动机配备该技术,则可以预见的好处至少有以下五点之多:

    1.提升发动机的热效率,改善发动机燃油经济性。

    2.适用于多元燃料驱动。

    3.有助于降低排放。

    4.提高发动机运行稳定性。

    5.在保证动力性的前提下,可使发动机排量进一步减小,结构更为紧凑,比质量更高。

    其次,该技术难度极大。除了复杂的自身结构会引起加工难度及体积上的提升之外,磨损、电控精度、密封等问题都是令业界非常棘手的研发难题,以至于自诞生至今虽已有百余年,却始终未在一款量产机型上得到实际运用,故将其列在首位想必没有争议。

    那丰田就有这个本事将其投入实用化吗?这个问题车云菌也难以作出准确回答。因为就目前来看,除了友田的演讲外,网上再也未有与之相关的消息被爆出。不过巧的是,近日地处大洋彼岸的另外一家世界汽车巨头保时捷却似乎在用行动告诉世人,丰田口中的未来不但可以实现,而且离我们已经近在咫尺。

保时捷boxster或2017年搭载可变压缩比发动机

    据外媒报道,有公开的专利文件显示,保时捷正与Hilite国际先进工程公司合作开发可变压缩比技术,而该技术最快可能在2017款boxster所搭载的全新涡轮增压发动机上投入使用。只是与丰田的改善燃效的目的不尽相同,作为以高性能车著称的保时捷,其研发该技术的初衷显然更为偏重于改善车辆的动力性。

    众所周知,涡轮增压技术的工作原理简单可解释为通过涡轮的强制进气来实现发动机效能上的跃升,但当涡轮泵气的同时,也等同于增大了发动机的实际压缩比,进而引发爆震现象的出现。

    目前,为了解决该问题,工程师除需安装爆震传感器对发动机的运行状态加以控制之外,通常还会在参数时设定时有意地将自身压缩比加以下调。这势必会影响其低转速下的动力及经济特性,产生涡轮迟滞现象。因此,如若引入可变压缩比技术,令发动机在低转速区间采用高压缩比运转,高转速区间采用低压缩比运转,则上述弊病便可得到根除。

保时捷可变压缩比技术专利图

    如专利图中所示,为了实现压缩比可变,保时捷对传统发动机的活塞连杆进行了结构改良,在其两侧分别加装了一个由电动和液压所控制的偏心调节部件。该部件可接收由ECU所发出的控制信号,并借助于液压回路对支柱位置进行调节,从而带动偏心元件发生旋转,使活塞位置发生移动,以达到改变压缩比的目的。

    不过出于对技术风险的评估,现阶段保时捷所研制的可变压缩比技术还仅限于在预先设定好的两个活塞位置间进行调整,换言之,也就是只可实现两种压缩比间的相互切换,并不是现真正意义上的连续调整,但或许正因如此,该技术才有望在2017年率先实现落地。

车云小结:

    俗话说:“鱼与熊掌不可兼得。”虽然为了将技术早日投入量产,保时捷不得不选择以牺牲一定的功能性作为代价,但其也或将因此成为世界上首个具备可变压缩比发动机量产能力的整车厂商,从而在市场上占据主动。不过,这不免会使人心生疑问,此前涌现的其它技术设想是否也可以仿效此法实现落地呢?它们在结构和原理上又与保时捷存在怎样的不同呢?在下一篇文章中,车云菌将带你一同回溯历史,去看看那些已经消逝的可变增压比方案到底难产在哪里。

关键字:未来  可变压缩比  技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0610/article_10960.html
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