可变压缩比
可变压缩比技术
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这套可变压缩比系统允许萨博发动机可以采用更高的 增压压力（2.8bar），这个值比保时捷911Turbo的 1.94bar要增加很多，甚至比萨博9-3的Viggen发动机 高出2倍。传统的涡轮增压器是无法提供如此高的增 压值的，如果要想获得如此高的增压值，只能采用机 械增压来替代（但是机械增压的缺陷是显而易见的）。 SVC能根据发动机的转速、负荷、工作温度、燃料使 用状况等进行连续调节压缩比，这一切，都在ECU的 控制下进行，所以动力和油耗能达到完美的平衡。 它的 压缩比能在8:1和14:1之间连续调节，它能产生 225匹的最大功率和304牛米的最大扭力，动力与本田 的3.2升V6发动机相似，而油耗却非常低——比普通 相同功率发动机能减少超过30％的燃油消耗。
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这种机构如图1所示，它采用在曲柄销转动部位摆 动的杠杆的一端与连杆连接，而杠杆的另一端则才 用与控制轴延伸出来的连杆相连接的构造。连杆与 控制轴的偏心部分连接，当控制轴转动时，控制轴 连杆使曲柄销回转而使杠杆摆动。由此，活塞的上 止点的位置作上下移动，从而能够连续改变压缩比。
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（3）法国MCE—5可变压缩比发动 机
从整个机构的运动来看，如果液压执行器使控制齿 杆向上运动，则在摆杆的作用下活塞向下运动（反 之亦然）。由此在活塞的行程不改变的情况下，使 上下止点的燃烧室容积发生变化。就是说，采用液 压控制的控制齿杆，使摆杆做空间移动，即利用几 何学的空间位移变化，在适应发动机负荷变化情况 的同时，使压缩比改变。 MCE—5可变压缩比发动机可使发动机燃烧热效率 提高20%，并可减少运动部件的磨损。它是以部分 节气门开启方式减少了泵气损失。目前正在进行实 车试验。为了实现2010年批量生产的目标，还需在 技术上不断改进，并在减少重量和降低成本方面下 功夫。
汽车发动机的可变压缩比(VCR)创新设计
汽车发动机的可变压缩比（VCR）创新设计摘要：背景：在追求动力性能和经济性能兼顾的今天，多少人一直在为创造出小排量，大功率引擎结构而努力。
不断需求更新更好的技术，纵观世界知名的汽车企业技术，如HONDA的VTEC、BMW的VANOS、TOYOTA的VVT-I等无不是工程师的智慧与汗水的结晶。
大家都知道这条探索之路没有终点。
而我们仅能为追求更好更优地改善或探索新型引擎做出自己的不懈的努力。
汽车发动机的可变压缩比技术(VCR)技术早在2000年或更早就与有人提出，这种可变压缩比发动机”向汽车工业提供了必要的战略，以生产具有吸引力，功率强大，燃料消耗经济的汽车。
这种汽车把燃料油消耗降低了30%，从而能够满足欧洲和全世界减少温室效应气体排放的目标，只采用传统的污染治理措施（三元催化器），就可以符合降低污染排放的规定。
至今，已有诸多关于VCR的设计。
目前，最具影响的有以下几项：萨博的SAAB方案、法国公司MCE-5可变压缩比发动机、以及NISSAN的VCR技术。
我们出于目前中国能源短缺及环保的要求，大胆的提出了我们的方案及探索。
方案：在我们提出的汽车VCR的方案中，相对于传统的发动机增加了些许的机构，实现的可变过程可由ECU控制，其控制策略为由ECU控制液压枪，液压枪推动顶杆，顶杆上串取的可变凸轮再一次的推动下一级顶杆，由这一级的顶杆拨动齿轮，引起曲柄销的旋转，曲柄销也串联了凸轮，这样旋转后的曲柄销便可带动连杆上移或下移。
从而引起压缩比的变化（详见正文）。
结果：我们提出的方案在理论上能够完成我们的目标，实现可变压缩比变化。
该装置的创新点在其不同于一般的实现VCR方案，即通过改变活塞的顶部来实现VCR。
而是巧妙地通过一系列机械传动来改变凸轮的升程从而达到“改变”了连杆的长度的方法来改变燃烧室的容积，从而实现VCR，我们的装置可实现的压缩比变化范围在15≤ξ，此外其响应效果显著, min7≤.0024000r时为s3.0/~08.0，。
解析可变压缩比发动机(VCR)以及优劣势
解析可变压缩比发动机（VCR）以及优劣势八月，日产宣布首款拥有可变压缩比技术（VCR - Variable Compression RaTIo）的2.0升量产增压汽油机将被搭载于下一代英菲尼迪QX50。
该车将已于九月的巴黎国际车展正式亮相。
这是自从各大公司于上世纪末开始研究此类技术以来的第一款量产发动机，此举对内燃机发展方向有十分重要的意义。
英菲尼迪Q50该款 2.0升汽油发动机最大功率200kW（升功率数据与现在主流的90-100kW/L左右相近），最大扭矩390Nm，与目前英菲尼迪正在使用的3.5升V6发动机数据相当，所以今后将会取代3.5升自然吸气发动机。
根据日产的数据，相比该3.5升发动机，新的2.0升产品可降低油耗27%（这也同时从一个侧面证明了适度小排量化带来的改善）。
为此立了大功的就是可以在8:1和14:1之间随意变化的VCR技术。
另外，这款发动机还将配备双喷技术（气道喷油+缸内直喷）控制颗粒物排放。
什么是可变压缩比发动机压缩比是自然吸气发动机和增压发动机的最核心区别之一。
为了克服爆震问题，增压发动机需要降低压缩比，而这一举动将会降低发动机的效率。
有了VCR可变压缩比（Variable Compression RaTIo），就可以在低载荷时使用高压缩比提高效率，在高载荷时降低压缩比克服爆震。
其实就像电喷，柴油共轨，可变气门正时等技术一样，给内燃机加入更多的智能控制系统来适应不同的场合，就像正式场合要喝葡萄酒香槟，看欧洲杯喝啤酒，撸串要喝二锅头。
下面这张图对比了在同一进气量和喷油量时不同压缩比带来的影响。
高压缩比（CR）由于受到爆震限制无法达到最大效率（最高发动机输出载荷BMEP）。
而过低的压缩比虽然可以达到局部优化BMEP，但是低压缩比导致BMEP的最大潜力受到局限。
所以最佳压缩比永远是各参数取舍的结果。
可变压缩比发动机的原理
可变压缩比发动机的原理
可变压缩比发动机是一种拥有可变压缩比的汽车发动机。
它可以根据不同的工况要求，在不同的负载和转速下，自动调整压缩比，以优化发动机的燃烧效率和性能。
传统的汽车发动机通常采用固定的压缩比设计，这意味着它们在不同的负载和转速下，无法充分利用燃油的能量，从而导致燃油浪费和排放增加。
而可变压缩比发动机则可以根据工况要求，自动调整压缩比，使燃油在燃烧过程中更加充分地被利用，从而提高燃烧效率和性能。
可变压缩比发动机的工作原理是通过改变活塞运动的上下程，从而改变气缸的容积，进而调整压缩比。
具体来说，当发动机需要高功率输出时，压缩比会降低，以减少燃料的自燃点，从而防止发动机爆震。
而当发动机需要低功率输出时，压缩比会增加，以提高燃油的燃烧效率和热效率，从而降低燃油消耗和排放。
可变压缩比发动机通常采用液压系统或电动机系统来实现压缩比的调节。
液压系统通过液体的压力来调节活塞的运动轨迹，从而改变气缸的容积。
而电动机系统则通过电动机控制活塞的运动，从而实现压缩比的调节。
可变压缩比发动机的优点在于它可以在不同的工况下，自动调节压缩比，以达到最佳的燃烧效率和性能。
这不仅可以提高发动机的经
济性和环保性，还可以提高汽车的驾驶体验和安全性能。
此外，可变压缩比发动机也具有较高的可靠性和耐久性，能够满足汽车制造商对发动机的高质量要求。
可变压缩比发动机是一种创新的汽车发动机技术，它可以在不同的工况下，自动调节压缩比，以达到最佳的燃烧效率和性能。
它的出现不仅可以提高汽车的经济性和环保性，还可以提高汽车的驾驶体验和安全性能，是汽车行业发展的重要方向之一。
可变压缩比发动机@汽车发动机精品资源池
新型可变压缩比发动机（VCR Engine）在国外的一个网站上无意发现了这个报道，说是老外设计了一种名叫MCE-5可变压缩比发动机（MCE-5 Variable Compression Ratio engine），压缩比可在7-20之间变动！早在2000年的时候就开始和SAAB、AUDI公司进行了试验，据说这种发动机的燃油消耗率比一般发动机降低30%！同时震动、噪音更小！看看参数：1.5L排量输出功率160 kW (218 HP)，升功率超过145hp！实在是太强了！这些优异的性能暂且不说，这个压缩比是怎么实现可变的呢？（学过发动机的都知道一般发动机的压缩比是固定的）把图片下下来仔细琢磨了一下，豁然开朗！真佩服老外的设计能力！下面大家也看看这些图，看看你是否赞同我的理解（那个报道并没说明其原理，只有这些图）毫无疑问这是缸体，一看这缸体，难道是双曲轴式的？1这是活塞连杆组，这里可以看出活塞是一对，但连杆肯定只有一个。
看到这还是迷糊！左边这零件干嘛用的呢？2活塞连杆组组装好的样子，左边这齿轮肯定是导向的。
3这是主要部件的爆炸视图，比一般的发动机复杂吧？（这个图省略了不少缸盖里面的零件，对理解其原理带来困难！可能是出于技术保密吧！）4这是装配好的曲柄连杆机构，看出点意思来了吧？呵呵！看看下面这个动画，验证一下你的想法！5右边是装配好的外观图看到这我想各位都知道这发动机是怎么转起来的了，但我们的主题“压缩比可变”是怎么实现的呢？我的看法如下：右边这个活塞并不是做功活塞，而是用来调整左边的压缩比！在不同工况下，通过一套专门的机构让右边活塞的上下位置可变，这样就可以让左边的做功活塞行程可变，从而实现压缩比可变！当然，这样说起来是简单，但具体结构可就复杂了，不然活塞连杆组里的扇形齿轮怎么那么复杂呢！关键的是这个控制活塞是怎么工作的我还没把握，呵呵！我这智商也就只能理解其基本原理了!于是在ｇｏｏｇｌｅ上找到了设计公司的网站，找到了下面这几个图，相信你看来了大概也能理解怎么实现压缩比可变了。
可变压缩比实现方式
可变压缩比实现方式一、引言压缩是数据传输和存储中常用的技术，它可以将数据压缩到更小的空间中，从而减少传输和存储的成本。
在压缩过程中，压缩比是一个重要的指标，它表示压缩后的数据大小与原始数据大小之间的比率。
在实际应用中，我们通常希望能够实现可变压缩比，即在不同类型的数据上可以获得不同的压缩比。
本文将介绍可变压缩比实现方式。
二、固定压缩比实现方式为了更好地理解可变压缩比实现方式，首先我们需要了解固定压缩比实现方式。
固定压缩比通常采用一种特定的算法来进行数据压缩，在这种算法下，无论输入什么类型的数据，都会得到相同的固定压缩比。
典型的例子就是gzip和zip等文件格式。
三、基于统计模型的可变压缩比实现方式基于统计模型的可变压缩比实现方式是一种常见且有效的方法。
该方法通过对输入数据进行统计分析，并根据分析结果选择不同的编码方案来获得不同类型数据上不同的压缩效果。
这种方法通常需要对数据进行多次扫描，因此在实际应用中可能会有一定的性能问题。
四、基于字典的可变压缩比实现方式基于字典的可变压缩比实现方式是另一种常见的方法。
该方法通过维护一个字典来实现不同类型数据上不同的压缩效果。
在压缩过程中，如果输入数据与字典中已有的数据匹配，则使用相应的编码方案进行压缩；否则将新的数据添加到字典中，并使用相应的编码方案进行压缩。
这种方法通常需要较少的扫描次数，并且具有较好的性能表现。
五、基于深度学习的可变压缩比实现方式近年来，随着深度学习技术的发展，越来越多的研究者开始探索基于深度学习的可变压缩比实现方式。
该方法通过训练神经网络来获得不同类型数据上不同的压缩效果。
在训练过程中，神经网络会学习输入数据之间的关系，并根据关系选择不同的编码方案进行压缩。
这种方法具有很高的灵活性和适应性，并且可以适应不同类型的数据。
六、总结可变压缩比实现方式是一种重要的技术，在实际应用中具有广泛的应用前景。
本文介绍了固定压缩比实现方式、基于统计模型的可变压缩比实现方式、基于字典的可变压缩比实现方式和基于深度学习的可变压缩比实现方式。
可变压缩比
➢ 通过改变气缸盖的结构来实现
➢ 通过改变缸体结构来实现
➢ 通过改变活塞及曲柄连杆机构来实现
本文研究的主要内容是通过一种多连杆机构（Mutilink）来改变压缩比
第二页，共19页。
本文的主要内容
本文研究的主要内容是将可变压缩比技术应 用到一台涡轮增压发动机中，并研究其对发动机 性能的影响。此VCR系统使用一种新的活塞-曲轴 系统并入一个多连杆机制来改变活塞在上止点的 移动并因此获得了与工况相匹配的最佳的压缩比 。这一多连杆可变压缩比机构可以在不提高发动 机尺寸和重量的情况下安装。
最低值8：1
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活塞行程的特性
传统发动机的活塞运动速度 在上止点时比下止点时要快，而
VCR发动机的活塞在上止点时移
动速度变慢而在下止点时的速度 更快，因此比传统发动机更加接 近简谐运动。
从图中可以看出VCR发动机 的膨胀行程前半部分角度为92°， 比原发动机大14%，这一特点对
发动机的性能（包括燃烧在内）产 生了实质性的影响。
结果发现：通过在发动机低负荷下应用废气再循 环并提高压缩比、在高负荷下采用更高的增压压力并 降低压缩比，这样都可以提高发动机的燃油经济性和 输出功率。
第三页，共19页。
多连杆VCR发动机的配置与原理
运动规律：活塞与曲轴通过上连杆与下连杆连在一起。下连杆也通过控制连杆连接到了控制轴偏心轴颈中心。
曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄销的中心转动。
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高压缩比对扩大EGR极限的影响
此时发动机的工况为：转速2000转， 有效制动扭矩60Nm，无涡流控制阀。 与原发动机相比，VCR发动机的活塞 行程特点与更高的压缩比的共同作 用下提高了燃烧稳定性并使喘振扭 矩降低到了一个比较低的水平。结 果，可以看出与原发动机相比， EGR的极限提高了大约10%。
可变压缩比技术
Saab可变压缩比技术SVC
• 瑞典的概念产品SVC通过创新且有趣的设计方法完成——使用可 移动气缸盖和缸体
• 在SVC引擎由一个活动的集成缸盖。SVC引擎的本体，可分成上 方的汽缸顶盖与活塞、气门总成为第一部份;而下方栏杆与曲轴箱 则为第二部份。下方的曲轴箱保持固定不动，上方的汽缸与活塞 部份，会以曲轴为中心，藉由液压促动器的推动，偏转些微的角 度，因此汽缸内燃烧室的空间就会改变，燃烧室的体积改变了， 自然压缩比也会跟着改变
• 只在转速的中间阶段才能有效发挥动力
汽车每天工作在路况复杂的城市交通中，让阿特金森/米勒循环发动机的处境非常尴尬， 所以普通汽车不会使用这种技术。
阿金特森循环和米勒循环的应用
• 丰田普锐斯宣称使用了阿特金森发动机，但从实际结构来看，本 质上是米勒循环的方式。这是因为在1993年，马自达重拾米勒循 环发动机，装备量产车上，为避免更多的麻烦，丰田只能说自己 是阿特金森循环了。 • 因为阿特金森/米勒循环发动机这种充分利用能源的特点，故被各 种节油的混合动力车型看中，它们并不在乎低速的“不在状态” 和高速的“不中用”，因为这两个时段有电动机在为车轮提供动 力，发动机的大多时段都是在发电，所以发动机可以在在油耗最 优异的转速运转。用电动机的大扭矩弥补动力的缺陷，互补之后 的动力总成，让混合动力车在动力和经济型上都有着突出的表现。
• SVC引擎的上方汽缸总成部份，是可以绕着曲轴中心而偏转的， 它的斜率可以轻微进行调节（升高达4度），缸体与缸盖间安装楔 型滑块，缸体通过Hydraulic Actuat。「液压促动器，连接在汽 缸头上，利用液压推动旋转，而让汽缸头产生偏转，达到连续改 变压缩比的效果。
• 缸体通过液压执行机构的调节可以沿滑 块的斜面运动，使得燃烧室与活塞顶面 的相对位置发生变化，改变燃烧室的体 积，从而改变压缩比。 • 通过轻微改变燃烧室的体积。当活塞达 上止点时，这样一个微小的调整会引起 压缩比巨大变化，压缩比的比率变化范 围由8:1到14:1。 • SVC的设计比以往任何的可变压缩系统 比都要聪明，它在至为重要的燃烧室部 分，没有额外添加移动部件或任何往复 运动的组件，这使得它的结构简单，坚 固耐用，不会因为增添了其他部件而产 生泄漏。
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的移动并因此获得了与工况相匹配的最佳的压缩
比。这一多连杆可变压缩比机构可以在不提高发
动机尺寸和重量的情况下安装。
•
结果发现：通过在发动机低负荷下应用废
气再循环并提高压缩比、在高负荷下采用更高的
增压压力并降低压缩比，这样都可以提高发动机
的燃油经济性和输出功率。
多连杆动机的配置与原 理
运动规律：活塞与曲轴通过上连杆与下连杆连在一起。下连杆也通过控制连杆连接到了控 制轴偏心轴颈中心。曲轴的旋转导致了下连杆围绕着主轴颈的中心旋转，同时围绕着曲柄 销的中心转动。 压缩比改变的原理：移动偏心轴的中心向上使下连杆顺时针倾斜，因此使活塞的上止点和 下止点的位置同时下降以降低压缩比。相反，偏心轴的中心向下移动可以提高压缩比。
• 新增的部件使发动机的摩擦、振动增加，也使发 动机的质量增加，这些大质量体的移动会耗费很 大一部分能量
• 适时准确的改变压缩比需要相应的高精度控制设 备，匹配困难
• 密封性问题 • 研发成本高
可变压缩比技术的展望
• 随着发动机相关理论、微机技术、电子技术、结 构优化设计等技术的飞速发展, 可变压缩比技术 会越来越多地应用在发动机上, 它可使发动机的 各项性能在各工况变化范围内得到优化。
在超过5000转的高速范 围内摩擦往往要比原发动机 的要高。这与VCR发动机的主 要循环部件的重量高于原发 动机的相应部件有关，同时 由于VCR发动机的多连杆机构 而带有更多的滑动部件。
活塞拍击导致的缸体振动
实验工况： 发动机转速：1200r/min 点火时间：上止点前30° 125um的安装间隙=标准水平下的实际间隙的160%
从图中可以看出：在中低速 范围，可变压缩比发动机的 容积效率略高，而在高速范 围容积效率比原发动机要低
原因：由于VCR发动机的活 塞速度在下止点时更高，两 台发动机在相同的进气门关 闭时刻，可变压缩比活塞与 原发动机相比应该提高到一 个更高的位置。因此，在高 速范围进气门关闭时刻减缓， VCR发动机的容积效率往往 比原发动机的要低。
• VCR技术使未来的发动机趋向于小型化、节能环 保且能提供强大的动力。
• 未来的VCR发动机应具有与现有发动机之间的互 换性，以推动量产。如现有的排气后处理系统、 可变气门正时系统、变速器等均可照常使用，而 不需去重新开发。
可变压缩比的实现方案
• • 压缩比的定义：气缸总容积与燃烧室容积的比
值，改变发动机压缩比可通过改变气缸的工作容 积和燃烧室容积来实现
采用较高的压缩比以及EGR 率对降低燃油消耗的影响
在压缩比为8.6:1的情况下， VCR发动机可以与原发动机获 得相同的热效率。
提高压缩比可以提高冷却 损失和未燃碳氢，但降低了 排气损失，因此使VCR发动机 的总热效率上升。此外，使 用EGR降低其他各类损失中的 泵气损失与冷却损失，这对 提高燃油经济性都有很大的 影响。
从图中可以看出VCR发动机 的膨胀行程前半部分角度为 92°，比原发动机大14%，这一 特点对发动机的性能（包括燃 烧在内）产生了实质性的影响。
活塞行程特性对各项损失的影响
时间损失
时间损失：内燃机实际循环中一个由燃烧速度 的有限性所造成的损失。
两台发动机的燃烧周期基本相同，VCR发动机的活塞在上止点速度低，因此与原发 动机相比在上止点附近占用的时间长。因此，在燃烧周期开始与结束时，VCR发动机 活塞比原发动机更加接近上止点位置。与原发动机相比这能减少VCR发动机的时间损
漏气损失
在不考虑增压的情况下， VCR发动机的漏气量比原 发动机的要高5L/min。
漏气损失增加的原因： VCR发动机的活塞在上止 点的速度较低，与原发动 机相比活塞在上止点有较 长的停留时间，而这段时 间内缸内压力比较高
摩擦损失
当燃烧压力作用于活塞 顶时，由于VCR发动机的上连 杆处于垂直状态，活塞的侧 向里大幅度降低。因此，活 塞销所承受的负荷也降低， 这可以在活塞与活塞销方面 减少摩擦损失。因此，由于 使用较多连杆导致的摩擦增 加被抵消了，总的发动机摩 擦也会降低。
可变压缩比技术具有下列优势：
• 提高了发动机的热效率，很大程度上改善了 • 发动机的燃油经济性 • 有利于降低排放 • 具有良好的燃料适应性 • 相同输出功率的情况下结构可以更紧凑，达 • 到小排量大功率、大扭矩
存在的问题
• VCR发动机一般都结构复杂，通常都需要对发动 机进行大幅度改变，加工困难
根据发动机的转度与负荷来 改变压缩比
在低速低负荷时采用高压缩比14： 1以获得提高燃油经济性的最佳效 果 随着负荷的增加，减小压缩比以 防止爆震发生 为了在全负荷时采用高增压，将 压缩比设为最低值8：1
活塞行程的特性
传统发动机的活塞运动速度 在上止点时比下止点时要快， 而VCR发动机的活塞在上止点时 移动速度变慢而在下止点时的 速度更快，因此比传统发动机 更加接近简谐运动。
冷却损失与热平衡
冷却损失增加：活塞处于上止点附近时速度变慢，使燃烧气体较长时间处于高温高压下 “其他各类损失”：摩擦损失，泵气损失，未燃碳氢以及漏气造成的损失，其中漏气损失 增加，但摩擦损失减少，所以导致总的“其他各类损失”减少。 结论：可变压缩比发动机可以获得与原发动机相同的热效率
容积效率比较
• 可变压缩比技术的实现方案： • 通过改变气缸盖的结构来实现 • 通过改变缸体结构来实现 • 通过改变活塞及曲柄连杆机构来实现
本文的主要内容
•
本文研究的主要内容是将可变压缩比技术
应用到一台涡轮增压发动机中，并研究其对发动
机性能的影响。此VCR系统使用一种新的活塞-曲
轴系统并入一个多连杆机制来改变活塞在上止点
用多连杆可变压缩比机构提高发动机 性能的研究
A Study of a Multiple-link Variable Compression Ratio Engine Performance
System for Improving
可变压缩比技术的优势
可变压缩比技术的必要性：随着对发动机动力性要求的提高，发动机在高速大负荷下动 力性能好与中、低速中小负荷下动力性能及经济性能较差的矛盾却越来越突出。