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http://www.xincheping.com/编辑:张亦驰  2017-10-11 评论 (0)
国庆假期,我开86跑了一趟厦门,这车除了太吵太颠之外,还有个问题就是得专门找有98号精细粮的油站,不然就会爆震,敲缸。这个问题的病因倒也简
关键词:   可变压缩比   马自达   萨博   保时捷
国庆假期,我开86跑了一趟厦门,这车除了太吵太颠之外,还有个问题就是得专门找有98号精细粮的油站,不然就会爆震,敲缸。这个问题的病因倒也简单:引擎的压缩比太高了,高达12.5:1,并且懒惰的日本人还给出口版本的86也按照日本本土的燃油辛烷值标定点火提前角。可能他们以为全世界都已经普及100号汽油了吧。说到压缩比这词,对汽车有兴趣的人应该都不陌生。它指的是一个气缸的总容积,和它燃烧室容积的比值,它的反比也有个名字,叫膨胀比。压缩比越大,就越有助于榨干每一滴汽油的能量。可气的是,汽油是种化学性质颇为活跃的混合物,往往给它多一点压力它就炸毛,破坏均质燃烧的理想状态,这时便发生了“爆震”。这种情况在发动机高负载下特别容易发生。由于传统的往复式内燃机腹内的几何结构不能改变,所以一台发动机的压缩比往往在娘胎里就被定死了。而发动机在不同工况下吸入的油量、空气量又有不同。固定不变的压缩比,注定无法让发动机在任何时候都保持最好的状态。不管工程师们再怎么玩命在性能和稳定之间寻找平衡点,当今多数的发动机在高转速大负载的情况下,还是要靠过量喷油这种无奈的方式去抑制爆震。幸好,历史上还是出现过很多想要改变世界的聪明人。早在19世纪80年代初,一位名叫詹姆斯·阿特金森的英国人就想到了在内燃机的压缩比、膨胀比上做文章,来提升热效率。普通的四冲程汽油机压缩比等于膨胀比,这种运转方式称为“奥托循环”。迫于当年的技术所限,改变压缩比不太现实,于是阿特金森设计了一套复杂的连杆机构,让做功冲程长于吸气冲程,使得膨胀比大于压缩比,这种颠覆传统的运转方式被称为“阿特金森循环”。这个技术虽未改变发动机的压缩比,但它是当今主流的可变压缩比发动机提升热效率的核心秘诀,而它诞生的时间甚至早于公认的汽车发明时间,没想到吧!历经上百年的发展,现代阿特金森循环/米勒循环(1947年美国工程师R.H.米勒借助20世纪的技术水平,在老前辈阿特金森的头上抖了一把机灵发明出来的另一种实现膨胀比大于压缩比的手段,与阿特金森循环差不多一个道理)一般都用过度延长或缩短进气门开启时间的方式工作。而如今的可变气门正时技术,可以轻而易举地实现阿特金森循环/米勒循环与奥托循环的互相切换。马自达的SKYACTIV创驰蓝天,算得上近几年关注度最高的可变压缩比技术,它的基本原理正是运用电动可变气门正时,让发动机在米勒/奥托循环之间互切,从而提升热效率,并改善中低转速的动力表现。创驰蓝天13:1的压缩比高得吓人,同时还能适应低标号汽油,气得我一度想把86移植阿特兹的2.0。大多数情况下,SKYACTIV以米勒循环模式运转。进气冲程结束后,进气门延迟关闭,活塞在曲轴的带动下向上运动,将一部分已吸入缸内的混合气吐回到进气歧管。当进气门关闭后,被压缩的混合气已少于进气冲程时吸入的混合气,压缩比被变相地减小,而膨胀比则保持不变。简单来说,米勒循环下的创驰蓝天引擎,实际吸入缸内的混合气被施加更多的工作量,燃烧释放的热量推动活塞向下移动的距离比进气时更远,热效率也因此被明显提升。同时,长行程设计也有助于改善低速时的泵气损失,提升低扭。不要想当然地觉得,阿特金森循环发动机动力就不行。因为在高负载时,发动机会通过减小进气延迟角的方式让自己回到奥托循环,让更多的混合气进入缸内燃烧,增强动力输出。实际上,在21世纪的前十年,其他车厂就已经有过将类似的技术投入量产的例子。例如本田8代思域搭载的R系列发动机,以及老飞度搭载的L15A系列就是通过i-VTEC来反推混合气降低压缩比。丰田的1NR-FKE、6AR-FSE也是通过广角化的可变气门正时机构VVT-iE、VVT-iW实现这一原理。只不过由于各自不同的宣传策略,给公众造成了这是种马自达发明的新鲜事物的错觉。说到底,反推互切这种相对简单的改变压缩比的做法,根本目的还是想提升发动机的热效率。还有另一些更极致的可变压缩比技术,他们想通过改变发动机内部几何构造的方式来优化全转速域的燃烧表现。萨博就是这类技术的先驱之一,虽然这个品牌现在坟头草已经三米高了。萨博在198X年代就提出了自己的可变压缩比概念,并做出了实验机。这家我行我素的瑞典车厂给自己手中这项Geek技术取名为Saab Variable Compression(SVC) engine。嗯,名字非常平铺直叙,缺乏创造力,但这东西本身还是极具想象力的。SVC发动机带有一个偏心凸轮轴。这条轴可不是推动气门用的,它的野心是要把发动机推倒。偏心凸轮轴通过几条连杆与缸体相接,当它发生转动,缸体也在连杆的带动下产生不同程度的倾斜,燃烧室容积也随之发生变化,由此带来的结果是压缩比的改变。缸体在偏心凸轮的带动下可以产生最大4°的倾斜,压缩比也相应地可在最大14:1与最小8:1之间变化。在中低转速下,本身带着一颗鲁茨机械增压器的SVC发动机以高压缩比运转;高转速时,压缩比被降低,以抑制高温高压带来的爆震。然而,为了实现缸体倾斜,发动机必须被分成上下两个部分。整机的冷却、润滑系统也必须一分为二,导致结构过于复杂。同时,这颗会“扭”的发动机的可靠性也是个谜。可悲的萨博还没来得及扫清这些障碍,就已出师未捷身先死。去年的巴黎车展上,英菲尼迪也带来一台真正意义的可变压缩比发动机:VC-T 2.0T。VC-T是Variable Compression Turbocharged的缩写,嗯,还是没创意,学工科估计挺无聊的。其实这颗VC-T引擎跟2005年日产发表的VCR可变压缩比引擎基本相同,只不过多了个涡轮。大概经历十多年的雕琢,日产觉得这项技术已经具备投入量产的条件。这台发动机改变压缩比的方式跟萨博有些类似,但手段明显要高明很多,看起来也更加可靠。图中这套乱七八糟的连杆就是用于改变压缩比的部件。驱动电机旋转,带动摇臂、转轴、下方小连杆活动,让中间的多重连杆以曲轴为轴心发生扭转,多重连杆起到类似杠杆的作用,推拉上方的活塞连杆上下活动,从而改变活塞的上止点,燃烧室容积自然随之变化,如此便实现了改变压缩比。如同萨博SVC,这台VC-T也能让自己的压缩比在8:1至14:1之间调节。经济模式下采用高压缩比,提升效率;需要动力时降低压缩比控制爆震,让涡轮能更自在地吹。推拉连杆这种推来扯去的方法虽然有用,但未免太不雅了点。所以有钱又有逼格的保时捷可不会这么干。作为一家曾经只造跑车的公司,保时捷可不屑于运用可变压缩比来改善效率。“你们那些什么热效率什么环保什么省油之类的东西,爹用不着”。如图所示,保时捷的可变压缩比机构显然更加精巧。它的设计目的也是为了提升自家涡轮增压引擎的性能。斯图加特人直接在连杆内部装了两个小型液压缸,两个活塞推拉自己头顶的小连杆,带动上方装有偏心轴套的摇臂左右扭动,偏心安装的活塞销便可以跟着一起摇摆,这相当于变相地改变了连杆的长度,借此改变压缩比。不过这张图里的东西目前还处在研发阶段,好像也没有靠谱的消息显示保时捷要量产它,但这并不妨碍我写下这项技术来凑字数。和创驰蓝天这类借着压缩比实现阿特金森循环或米勒循环的做法不同,萨博、日产、保时捷这些运用机械部件改变压缩比的意义,都是在为增压服务。做法虽有本质上的不同,但给发动机增压,并持续地优化增压,其实是对“效率”一词的另一种解读。所以真的没必要喊什么“自吸即正义”、“涡轮是给弱者准备的”,这些不过都是我们对不同技术先入为主的感觉罢了。
来源:新车评网
标 签   可变压缩比   马自达   萨博   保时捷
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