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江汉大学智能制造学院 课程论文 课程名称： 汽车新技术 论文名称： 可变压缩比发动机的实现方案以及应用现状 学 生： 何壮 学 号： 2020320002657 班 级： 赛车181） 序 号： 13 2021 年 9 月 25 日 摘要 作为影响汽油机动力性的关键参数之一的压缩比，对热能利用效率的提升具有很大意义。传统汽油机选择压缩比时以各种条件的折中选出压缩比的定值，但是这样很难发挥发动机本身的潜力。可变压缩比技术的出现可以解决该限制，能够有效的提升汽油机动力性、以及燃油经济性。 本文分析了可变压缩比发动机相较于传统发动机的优势、劣势。以及可变压缩比技术对于汽油机性能的影响、可变压缩比技术的结构研究，以及现今汽车上可变压缩比技术的应用现状。 关键词：可变压缩比；汽油机；方案；应用现状 前言 1.1 绪论 内燃机自诞生以来，因热效率高、结构简单、功率大、动力性强等优点，被广泛应用与各个行业，尤其是在汽车行业中。现今世界范围内汽车用的更多还是点燃式发动机，我国乘用车90%以上都为汽油机。汽油机的成本低，升功率高，重量轻，排气后处理容易。可以预见的是，在未来很长一段时间里，如果新能源汽车技术得不到升级，汽油机仍将作为汽车的主要动力来源。但是，常规汽油机与现代车用柴油机相比来说，热效率低，在部分负荷工况下更是如此，而在城市道路中，乘用车大部分都工作在部分负荷工况下。那么提高汽车部分负荷下的热效率以改善其燃油经济性成为目前所有汽车公司所要共同攻克的一方面。 而且在当前汽车工业面临着能源与环保的双重挑战下，更进一步加快了新一代节能低排发动机的开发工作。许多内燃机科技工作者为此展开了大量的研究工作，提出了发动机可变进气相位正时技术（VVT）、发动机涡轮增压技术、可变压缩比技术等，指根据发动机在不同工况下，ECU根据传感器的参数调整相应的发动机各个参数，使发动机能在各种工况下发挥最佳的性能并且改善燃油经济性的新技术。 VCR（Variable Compression Ratio）即发动机可变压缩比技术，被认为是改善点燃式发动机热效率和燃油经济性的主要方法之一。以下简称发动机可变压缩比技术为“VCR”。 1.2 VCR技术的目的、基本原理 VCR的目的在于提高燃油的经济性。压缩比越大，发动机循环效率就越高，经济行就越好。因此，在中、小负荷时采用较大的压缩比，来提高经济性；在大负荷时，适当的减小发动机的压缩比，可以避免汽油机的爆震现象或者出现柴油机压力过高而导致的一系列问题。 在增压发动机中，为了预防爆震现象的产生，其压缩比低于自然吸气式发动机。在增压压力低时，比如怠速时或汽车刚启动，这时候增压发动机的热效率降低，燃油经济性下降，油耗提升，动力性能降低。特别在涡轮增压发动机中，由于增压强度上升缓慢，在低压缩比条件下，转矩上升也比较缓慢，此时就会形成所谓的增压滞后，增压滞后，顾名思义，就是发动机在低速时增压作用会迟后到来，必须等到发动机加速到一定的转速之上，增压系统才能够起到作用。 为了解决这个问题，可变压缩比技术是一项非常重要的方法。它能够在增压压力较低的时候提高压缩比到与自然吸气发动机压缩比相同的水平；在增压压力高的时候适当的减少压缩比。换种话说，可变压缩比技术可以随着发动机的负荷变化适当的提高或者减少压缩比，从而在发动机的低负荷到高负荷的整个工况内都能够有效的提高热效率，从而产生降低油耗，增加发动机经济性的效果。 1.3 实现可变压缩比的方法 要实现发动机压缩比可变，可以通过改变汽缸的工作容积或者是燃烧室容积来实现。通常采用的方法是改变燃烧室的容积、可变活塞压缩高度、可移动的汽缸盖和汽缸体、可变长度连杆、偏心主轴承和可变的曲柄连杆机构等来改变气缸的压缩容积。亦或是采用偏心连杆轴承来改变压缩容积和工作容积。 1.4 国内外研究现状 VCR技术起源很早，时至今日全球专利已经突破一千项。英国内燃机研究所是较早研究该技术的机构之一，其于1952年开始研究可变压缩比活塞，后来将高压涡轮增压技术推广到了中速压燃发动机上，提升了这种发动机的动力性；我国西安交通大学也在20世纪70年代末研制出可变压缩比的摆盘柴油机，其启动性能和低负荷性能都取得了优越的成效。 随着市场对动力性与经济性的需求日益增长，近年来全球各大公司对于VCR