为了解决增压发动机爆震和低速增压迟滞的问题,通过降低高负荷时发动机的压缩比及提高低负荷工况下的压缩比,可改善发动机的循环热效率。
20世纪20年代,H.里卡多首次试制了可变压缩比发动机,随后诸多车企对可变压缩比展开了研究。2000年,瑞典萨博汽车公司展出了其设计的可变压缩比发动机,但未能实现大规模量产。日产公司自1998年开始研发可变压缩比技术,历经20年时间,采用独创的多连杆系统,于2018年首次实现可变压缩比技术的量产化和商业化应用。
发动机的理想循环热效率与发动机压缩比成正比,压缩比增加,缸内混合气压缩程度越大,同时做功时行程增加,可以获得更高的热效率,因此提高发动机压缩比有助于改善发动机的经济性,但压缩比过高会导致燃烧爆震。对于传统发动机而言,压缩比在设计完成后即成固定参数,无法更改,因此往往通过调低压缩比以避免增压发动机大负荷工况下的爆震。
发动机压缩比由气缸总容积和燃烧室总容积决定,其中燃烧室由气缸盖、气缸体和活塞顶三部分构成,因此目前的可变压缩比方案均是围绕这三部分实现。一般通过改变气缸盖、气缸体的结构或者改变活塞和曲柄连杆机构来实现压缩比可变,主要包括以下方案:①气缸盖位置可变。改变气缸盖位置实现燃烧室容积的变化。②偏心移位方式。通过改变活塞销所在位置来改变连杆的有效长度,改变活塞的实际行程与排量来实现压缩比可变。③多连杆方式。把连杆分为多个部分,通过改变连杆的夹角实现连杆长度的可变,从而改变压缩比。④可变活塞方式。改变活塞销到活塞顶面的距离来实现燃烧室容积的变化,从而实现压缩比可变。