VCC活塞技術在汽車行業中的運用

牛新芝 王蓮

摘要：在市場經濟不斷發展的時代背景下，科學技術也呈現出全面升級的趨勢，為了滿足交通運輸行業進步要求，要從汽車舒適性出行和快捷便利等方面優化設計方案，匹配性能和質量更加合理的技術方案。本文分析了VCC活塞技術在汽車行業內應用的可行性，并結合試驗和仿真分析對具體應用予以探討。

關鍵詞：VCC活塞技術;汽車行業;可行性;仿真分析

中圖分類號：U463.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）14-0055-02

0? 引言

VCC活塞技術是可變燃燒室的縮寫，是在傳統VCR技術基礎上建立的新型技術模式，利用VCC活塞技術更換傳統活塞，能有效提升壓縮比，并且對缸內的壓力予以實時性管控和約束，為不同環境中發動機效率的提升奠定基礎。

1? VCC活塞技術應用在汽車行業的可行性分析

為了保證VCC活塞技術在汽車行業內應用的合理性和科學性，就要在全面了解基本設計結構的基礎上，針對不同結構要點和工作狀態分析可行性，確保技術得以應用和推廣。

1.1 VCC活塞工作狀態? VCC活塞技術結構本身是鋼珠型面結構（圖1），利用剛性連接的方式完成處理，在限位盤位面和支撐盤環形支撐面共同構成的環槽結構中分布不同的鋼珠。

第一，系統預緊狀態。主要指的是氣缸結構內的壓力參數要低于VCC活塞的預緊力參數，此時活塞不會出現運動狀態，就不會形成VSS位移參數，并且，連桿結構的復位凸輪和限位盤結構之間會因為狀態情況出現一定的距離，由于沒有接觸，所以不會形成動作，此時整個發動機的狀態和傳統發動機狀態較為一致[1]。第二，壓縮應用狀態。主要是指汽車在汽油燃燒時，氣缸內隨著燃燒的加劇會增加內壓力，若是壓力數值超出預緊力指標，就會帶動VCC產生對應的位移，此時，復位凸輪就會在連桿端作用下形成逆時針的運動趨勢，在運動的過程中，會著重避開下行限位盤，就能大大提升VCC的應用效率。第三，回復初始應用狀態。當汽車內部氣缸已經排出了所有的燃燒廢氣，壓力就會出現降低和縮小的趨勢，活塞會在碟簧的作用下形成向上的位移，需要注意的是，此時因為存在一定的摩擦力，配合系統的阻尼作用，就會降低回復的速度，甚至會伴有回復滯后的現象，就要借助復位凸輪的擺動處理，有效將限位盤直接推送到頂端，保證VCC結構復位的及時性[2]。

1.2 VCC活塞應用要求? 相較于傳統的汽車活塞技術模式，VCC活塞技術最大的特點就是能在汽油燃燒的過程中維持位移趨勢，并且利用鋼珠-型面結構的優勢維持位移的合理性和規范性。基于此，只要面結構穩定和科學，對應的位移效果和應用作用就會更加突出，全面提高活塞對燃油燃燒形成的響應效率，為整體工作效果的優化升級以及燃燒室利用率的提升提供保障[3]。

2? VCC活塞技術應用在汽車行業的技術試驗和仿真分析

在全面分析VCC活塞技術系統應用環境的基礎上，就要結合對應的試驗內容落實對應工作，主要是從靜力學試驗和動力學試驗兩個方面落實相應的分析工作，不僅能維持分析的規范性，還能形成對比分析模式，從而建構更加全面的應用規劃，維持技術分析和仿真分析的理性，確保汽車行業中應用具體技術具有一定的先進性和科學性。

2.1 技術試驗內容? 結合VCC活塞技術應用規范開展靜力學模擬試驗分析，主要是利用液壓式萬能試驗設備進行加載處理，從而分析活塞設計方案的可行性。本文以135型柴油機原型機為例，將傳統的發動機活塞改為VCC活塞，并且活塞的鋼珠-型面斜角維持在固定角度，不安裝連桿復位凸輪結構。獲得的數據見圖2。依據結果可知，鋼珠-型面的實際應用體系中，能在全面優化運行性能的基礎上增加VCC的位移，這就大大提升了VCC活塞的剛度特性，維持應用效果。另外，依據相同的數據要求和規范進行動態模擬試驗分析，活塞方案不變，驗證效果見圖3。利用余弦加載曲線模擬發動機氣缸壓力荷載就能得出對應的結論。

綜上所述，在全面進行動態模擬試驗和靜力學模擬試驗分析后，證明VCC活塞鋼珠-型面結構設計原理的可行性較高，而動態測試中VCC位移量較小。VCC活塞在技術處理工序中，能在實現位移的情況下提高動態響應率，因此具有較高的可信度[4]。

2.2 仿真分析? 因為VCC活塞位移產生的變化和氣缸壓力參數息息相關，在進行仿真分析時要結合仿真要素、發動機性能仿真要等，確保能匹配耦合迭代處理工序，全面提高性能仿真分析工作的實效性。

第一，從支撐盤的角度建立分析工序。利用對應的應用機制，就能評估發動機性能，在增加VCC位移的同時，動態響應速度也能加快，和理論內容相吻合，就說明對應的處理機制和控制方案較為合理。與此同時，變角度設計方案要想進一步提高應用和控制效果，就要增設復位凸輪處理流程，確保能滿足仿真設計規范要求。

第二，從原型發動機和VCC活塞技術發動機對比結果分析可知，在相同轉速環境中，不同的負荷狀態會形成不同的數據對比結果，此時，要想提升仿真分析的綜合效果，就要建構完整的信息數據對比處理機制。假設發動機的轉速為2000r/min，原型發動機的實際壓縮比為9.5，則對應的VCC活塞技術發動機壓縮比能控制在12.0，整體效果更加突出和有效[5]。并且，在負荷滿值時，VCC發動機和原型發動機的氣缸壓力參數相同，而在負荷參數降低后，VCC發動機的應用優勢就會逐漸顯示出來，特別是在負荷參數在50%以下時，VCC機構基本已經停止運行，這就大大提升了資源的利用率，滿足節能降耗的基本要求和規范。

第三，為了滿足仿真分析的應用要求，要對滿負荷狀態下的不同轉速VCC發動機和原型發動機進行對比分析，全面了解最大氣缸壓力參數，在對比相關數據的基礎上，就能了解到若是不采用VCC活塞技術，則壓縮比驟然升高會導致氣缸壓力超標，產生燃油的浪費，甚至會增加安全隱患。所以，VCC活塞技術對于不同轉速區域內的發動機滿負荷工作具有重要的應用價值，能對氣缸壓力予以綜合控制，匹配經濟性和合理性，提高應用效果。例如，在100%負荷工況（圖4）下，不同轉速VCC活塞技術應用模式和原型發動機最大氣缸壓力參數進行對比，高壓縮比會造成氣缸壓力受限，借助VCC活塞技術才能全面對氣缸壓力予以調控，確保在轉速應用規范數據范圍內維持良好的運行趨勢[6]。

2.3 應用效能

VCC活塞技術的應用能全面突破傳統發動機技術在實際應用中的問題，打造更加合理的工況控制機制，并且將工作循環內氣缸壓力控制模式作為根本，有效結合汽車發動機行駛狀態對高壓縮比展開調節，維持氣缸壓力參數的同時，減少資源的浪費。一方面，VCC活塞技術的應用采取了鋼珠-型面設計，配合復位凸輪設計細節，就能有效提升應有效果和控制水平，最大程度上滿足高壓縮比應用標準，并且VCC活塞技術的應用更加適宜商業推廣。在開展靜力學試驗和動態試驗分析后可知，技術可行性較高，能在不同工況環境中對壓縮比進行評估和控制，維持高壓縮比[7]。另一方面，VCC活塞技術的應用能大大改良內燃機性能，有效維持創新性技術應用標準水平，應用前景廣闊。在實際研究中，要結合VCC活塞技術發動機性能試驗研究和設計改進機制提升綜合控制水平，滿足節能降耗的應用標準。

3? 結束語

總而言之，VCC活塞技術是順應技術發展和交通行業應用需求的必然選擇，要結合實際應用情況落實技術設計升級工作，發揮VCC活塞的應用優勢，提高燃油的利用率，降低能耗和損失，從而為發動機綜合效能的全面升級提供保障，也為交通事業健康可持續發展奠定堅實基礎。

參考文獻：

[1]劉紅雷.可變燃燒室（VCC）活塞的試驗研究[D].湖北：武漢理工大學，2015.

[2]潘晴川，董健，張智杰，等.車用汽油發動機的VCC活塞技術可行性論證[J].內燃機，2013（2）：34-37.

[3]歐陽林，董健，李格升，等.可變燃燒室（VCC）活塞設計及其動力學特性[J].內燃機工程，2014，35（3）：69-74.

[4]梁娜.淺析活塞式內燃機汽車噪聲控制技術[J].內燃機與配件，2020（20）：49-50.

[5]張繼魁，張國亮，紀同圣，等.重型汽車柴油機活塞銷用鋼及表面處理技術[C].中國機械制造工藝協會.2014年全國機電企業工藝年會暨第八屆機械工業節能減排工藝技術研討會論文集.2014：205-211.

[6]張繼魁，張國亮，紀同圣，等.重型汽車柴油機活塞銷用鋼及表面處理技術[J].汽車工藝與材料，2015（6）：46-50，57.

[7]孫長勇，徐長釗，王學軍.汽車發動機活塞氣環結構改良的技術研究[J].汽車實用技術，2018（18）：204-205，208.