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试验研究
国外内燃机
改善柴油机压缩比的新结构方法
【印度】S.Mandagaddi
2016年第2期
摘要：在柴油机系统中，压缩比是对柴油机性能起重要作用的关键参数之一。吸入气缸的空气及其在压缩冲程得到进一步压缩的容积取决于活塞在气缸内从上止点运动至下止点的扫气容积。在不改变气缸或活塞尺寸，以及不改变上止点位置的情况下，通过增大担气容积来提高压缩比是非常有效的。为提高压缩比，提出了基于可变长度连杆法和可移动曲柄销法的2种方案，简单介绍了这两种方案中的压缩比变化范围。
关键词：压缩比连杆
曲柄销
0前言
柴油机通过柴油在高温高压下的燃烧进行工作。与汽油机不同，柴油机因其燃油价格低廉而被广泛用于各种用途。由于压缩和温度是柴油机有效运行的非常关键的参数，因此，人们正在这方面进行大量的研究和开发。
研究者们已研究了大量能实现可变压缩比的不同方案。例如添加辅助燃烧室、气缸盖移动、曲轴轴线移动、改变活塞顶高度、可变长度连杆等。尽管有关这方面的研究已有不少文献作了报道，但在本文中探讨了一些其他结构方法。在讨论这些新提出的
方法之前，首先介绍了发动机工作的基本原理。 1油机工作原理
四冲程柴油机由进气、压缩、作功和排气4个行程组成。
在进气行程中，活塞从上止点向下止点运动，过滤后的空气进人气缸。然后，活塞从下止点起始位置向上止点返回运动时对进人气缸的空气进行压缩，该行程被称为压缩行程。在该行程中，气缸内的空气被加热到一定的温度，该温度通常高于在上止点附近的喷入气缸的燃油的自燃温度。当燃油燃烧时，释放出的热能使上止点附近的温度和压力得以提升。升高的压力施加在活塞顶面上，并将活塞推向下止点。由于该行程是通过气缸内大气高压膨胀产生的作用力，迫使活塞向下止点运动，因而该行程被称为作功行程或胀行程。最后是排气行程，在该行程中，燃烧副产品排人排气系统中，进而进人大
气。图1所示为柴油机的“心脏"部件。万方数据
气缸
活塞上止点
下止点
连杆曲轴
图1柴油机的基本组件
1.1压缩比的影响
气缸的总容积被分成2部分，分别是余隙容积 V和扫气容积V，。余隙容积是指活塞处于上止点位置时气缸盖底面与活塞顶面之间的间隙。对于气缸和活塞尺寸给定的每台发动机，这个间隙是固定的。活塞从上止点运动至下止点时扫过的气缸容积被称为扫气容积。如式(1)所示，几何压缩比或容积压缩比通常定义为气缸总容积(最大容积)与气缸最小容积之比。
气缸最大容积 Cr=
气缸最小容积
(1)
式(1)中的最大容积是进气行程终了时的气缸容积，最小容积是压缩行程终了时的气缸容积。按照扫气容积(V,)和余隙容积(V)计算压缩比的关系式(2) 如下
V.+V V
理论热效率(n)由以下的公式(3)给出
7 = 1 Crl→
(2)(3)
式中，是工作流体的比热比。式（3)是卡诺效率的替代形式。图2表明，较高的压缩比能提高理论