2014年第4期
国外内燃机
37
采用两级可变压缩比系统提高车用汽油机的效率
【德】HKleebergD.TomazicJ.DohmenK.WittekA,Balazs
摘要：发动机小型化与涡轮增压相结合是目前实现汽油机二氧化碳减排目标的主要技术措施之一。发动机小型化具有众所周知的优点，但其缺点是在高负荷时易发生爆震，并且需要通过提高增压度来补偿功率的下降，所以必须采取降低发动机压缩比的措施。另外，部分负荷时的增压压力升高会导致其效率变差。采用两级可变压缩比（VCR)系统可以弥补上述缺点。动力长度可变的两级VCF 系统可以采用长度可变的传动部件来代替传统的传动部件，固此，只需对现有的发动机结构作较小的改动。在过去几年中，研究人贾一直在研发这种长度可变的连杆系统。根据目前的发展状态，详细阐述该系统的工作原理和特性，对各种压缩比的范围和驱动转速的考虑进行详细讨论，将两级VCR系统与全可变VCR系统进行比较，并展望如何在现有的先进汽油机中，利用两级VCR系统的潜力障低二氧化碳排放。
二氧化碳减排
关键词：两级可变压缩比
羊燃油耗
0前言
为了达到未来全球实施的强制性二氧化碳(CO，)减排目标或燃油经济性目标，整机制造商们已开始提供缩缸减排的增压汽油机。为了弥补排量减小造成的功率损失，市场上供应的汽油机大多是涡轮增压机型。如图1所示，在全欧洲2011年市售的所有机型中，小型化机型所占的份额已达40%，在德国，这些机型所占的份额更达到50%以上。这一趋势是在欧盟委员会设定的CO，减排目标推动下形成的，欧盟要求惯性质量为1372kg的2012年车型CO，排放量降至130g/km。类似的减排目标已在全球范围内实施，其中包括美国未来10年内要求持续降低车队平均燃油耗的法规。美国市场上也开始出现增压直喷汽油机份额增加的趋势，并将会在未来10年内以相同的方式继续增加这类机型的份额。
60增压汽油机的市场份额(以实际销售车辅为准)）
美
+歌洲（除德国）
2005
1995
2000
年份
2009 2011
图1小型化增压汽油机所占的市场份额"）
由于汽油机可在部分负荷运转时减少节流，因而能视车辆质量和发动机的小型化水平实现10%～方方数据
20%的CO，减排目标。
几种最新概念车型在欧洲注册车辆CO：排放分布带中所处的位置显示，小型化汽油机处于分布带的底部（图2）。然而，与讨论中的惯性质量为1372 kg的2020年型汽油车车队CO2排放限值（95 g/km)相比，部分车辆的CO，排放还存在20% 40%的较大差距。因此，除了整车优化和动力总成电气化措施以外，还需要采取进一步的燃油耗优化措施。
400乘用车（包括自动变递、手动变速和无级交速）汽油车（包括带自动起停系的车额）
350
混容动力率（包据中流答动另和全混合动力车 300
250 200 100 55
1000
2012年车队平均排放标准
上峰设集公 20002250
1250
1500
1750
惯性质量等级/kg
图2德国市场2011年型汽油乘用车按新欧洲
行驶循环(NEDC)测定的CO;排放分布带
除了采用发动机小型化与增压技术相结合的措施外（通常配合应用汽油直接喷射），还需要采取一些降低汽油机燃油耗的措施。图3给出了必须考虑的几种最重要的燃油耗降低措施。对于先进的增压发动机，除了希望降低发动机擦和采用代用燃料外，还对结合采用可变气门升程的技术措施