壓縮比

概念簡述

壓縮比是發動機中一個非常重要的概念_壓縮比表示了氣體的壓縮程度_它是氣體壓縮前的容積與氣體壓縮後的容積之比_即氣缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比.通常汽油機的壓縮比為6—10_柴油機的壓縮比較高_一般為16—22.什麼是發動機的壓縮比？不論這輛車上所選裝的是汽油發動機還是柴油發動機_能保持穩定且適當的壓縮比才能使發動機的運轉得以平順和穩定.壓縮比的定義就是發動機混合氣體被壓縮的程度_用壓縮前的氣缸總容積與壓縮後的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來表示.目前_絕對大部分汽車采用所謂的'往復式發動機_簡單地講_就是在發動機氣缸中_有一只活塞周而復始地做著直線往復運動_且一直循環不已_所以在這周而復始又持續不斷的工作行程之中有其一定的運動行程范圍.就發動機某個氣缸而言_當活塞的行程到達最低點_此時的位置點便稱為下止點_整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積_當活塞反向運動_到達最高點位置時_這個位置點便稱為上止點_所形成的容積為整個活塞運動行程容積最小的狀況_需計算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值.

參數應用

發動機性能指標

壓縮比與發動機性能有很大關系_我們都知道汽油發動機在運轉時_吸進來的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣_在壓縮過程中活塞上行_除了擠壓混合氣使之體積縮小之外_同時也發生了渦流和紊流兩種現象.當密閉容器中的氣體受到壓縮時_壓力是隨著溫度的升高而升高.若發動機的壓縮比較高_壓縮時所產生的氣缸壓力與溫度相對地提高_混合氣中的汽油分子能汽化得更完全_顆粒能更細密_再加上剛才所說的渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果_使得在下一刻運動中_當火花塞跳出火花時就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動作_釋放出最大的爆發能量_來成為發動機的動力輸出.反之_燃燒的時間延長_能量會耗費並增加發動機的溫度而並非參與發動機動力的輸出_所以我們就可以知道_高壓縮比的發動機就意味著可具有較大的動力輸出.

工作溫度

工作溫度深深地關系著壓縮比的變化.大家都知道壓縮比與燃燒溫度之間的密切關系_然而發動機的運轉都有一個合適且正常的工作溫度范圍_發動機的冷卻系統必須幫助整個發動機在適宜的溫度區域內工作_否則不論是太高或是太低的工作溫度都會使得發動機無法發揮真正的效率_更甚者_可能引起氣缸與活塞卡死而無法工作_此故障稱拉缸_所以冷卻系統的要求與作用是不言而喻的.概論性而言_目前汽車發動機的工作溫度都設計在80-110℃之間_這個適當且正常的工作溫度下_發動機的工作效率可以達到原設計的理想百分率.若高於這個溫度_當進入氣缸燃燒室的混合氣吸收過度的熱量_可能會引起自燃、預燃_而引起爆震的發生_使發動機無力、損壞機械元件.反之溫度過低_則混合氣的汽化不良_燃燒效果變差_無法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個角落_形成積炭或是附在油環之中_當壓縮環將油膜刮除時_進入潤滑油系統內_會污染機油_使機油的潤滑性、密封性、附著性、流動能力等諸多性能受到影響_從這個角度來看_壓縮比與冷卻系統的關系十分重要.

防止自燃

通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下_高壓縮比在10以上_相對來說壓縮比越高_發動機的動力就越大_目前所知三菱GPI發動機的壓縮比已經達到了12.壓縮比越高發動機抖振越厲害_這是因為發動機的壓縮比越高_通常伴隨著的就是發動機工作時抖振會較明顯增大_即使是多缸發動機也是如此.在爆發點火時混合氣燃燒所產生的能量在瞬間釋放出來_相對的振動的動能也就較大_於是運輸動力也就較為明顯.另外是由於多缸發動機其動力的產生較為密集_所以直接的感覺較為輕微.至於其他直列式的四缸、三缸發動機_其動力產生的次數就沒有那麼頻繁_再加上采用高壓縮比_其振動也就避免不了.然而有一點值得一提的是_既然如上所提到的現象_那麼近代的高級轎車幾乎都屬於高壓縮比的發動機_即使是四缸發動機其抖動現象也不明顯_甚至有些車輛的發動機在運轉時_如不特別去注意甚至都感覺不到它是處於運轉狀態呢？因為這些車況的怠速運轉都經過專門的調校_將它的振動點恰當彌補.但你是否注意到發動機的轉速若提升到某一個轉速_車速升到某種速度運行時_車輛會有一個不可克服的共振區.因此調校技術的難度是相當大的.它需要我們不斷的探索和研究.　

壓縮比太高導致自燃.汽油是一種極易揮發燃燒的液體_這也是我們要探討的內容.汽油發動機的壓縮比再高也高不過柴油發動機_所以對於汽油發動機而言_10：1以上的壓縮比便屬於高縮比的發動機.這與汽油的燃點比柴油高的原因有關_假若壓縮壓力太高_則燃燒室內的混合氣_會由於分子聚集_其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之後_在達到它的燃點時_此時若燃燒室內存有積炭或某個角落恰有熱點出現_吸收足夠熱量的汽油分子便會自行燃燒起來_或在火花塞欲點火之前就自行燃燒了_這樣的結果就往往是我們所講的爆震(或爆缸)了. 然而_從另一個角度來看_又恨不得在壓縮行程時_汽油分子能大量的吸收熱量_使之汽化得更好_與空氣之間的混合均勻效果會更佳.它在吸收最多的能量後_在一個適當的時刻_火花塞跳火產生火花_則混合氣能在最短的瞬間_將所蓄存的能量釋放出來_推動活塞_產生動力_使發動機具有最大功率的輸出_發揮出全部的能量_即發動機做功.可在這兩難之處_高科技產品又推出增壓發動機_在某一工作范圍時_它是具有低壓縮比的_但當達到某一個設計的工作條件時_該增壓系統會發生作用_使得發動機在轉眼之間又變成一具有高效能_高輸出的高壓縮比的發動機. 　

壓縮比較高時_整個燃燒室的氣密效果也要加強_否則容易漏氣_耗損發動機的動力_並導致發動機高壓縮比凸頂活塞機體的故障_如活塞環、氣門座圈等的密封性變差.同時過多的混合氣進入曲軸箱內_會引起潤滑油的變質_因此PCV閥的作用無法消化太多的廢氣殘余氣體_因而采用高壓縮比設計的發動機必須得注意這些問題_也就是說它要使用彈性強度較大的活塞環.然而又遇到一個問題：潤滑油的使用_這關系著潤滑油膜的穩固、機油流動性及發動機氣缸的磨損和油料的經濟效益及駕駛員的正確操縱性_都是工程設計和維修人員值得考慮的問題.尤其是現在的車輛_不論是油料消耗還是排放出來的廢氣污染物質_都有一套嚴格的管理標准.眾所周知_發動機氣缸的壓縮比高時_燃燒的溫度也相對的升高_則排放出來的廢氣中氮氧化合物的含量也就增加_這樣又引起污染問題_反這會產生樸素矛盾的關系.這些也令工程設計人員及維修技師們為尋找一個良好的數值范圍而不得不多次開發與實驗.正因如此_才需要更深地研究分析各種可能的狀況和不可能的情況_加以討論探求.

選用標准

選用汽油標號的唯一標准是汽車發動機的壓縮比.一般來說_壓縮比越高的發動機_可燃性混合氣被壓縮的體積越小_動力性越足、油耗也越小.但壓縮比得有另一個指標配合_它就是汽油的抗爆性指標_亦稱辛烷值_即汽油標號.壓縮比越高的發動機_要求汽油的抗爆性指標越高_即汽油的標號也就越高.中國的汽車發動機主要是引進或參照國外標准生產_目前國外油品市場只有93、95、98這三種標號的汽油_發動機的壓縮比也是參照這三種標號而設計_所以與90號汽油匹配的發動機不多.然而現在降標用油的現象極為普遍_據測算和觀察_現在小車壓縮比大都在9.0以上_有的進口車壓縮比甚至在10.8以上_這些都應該用95號以上的汽油.但從實際情況上來看_60%以上的車子都用錯汽油_主要是因為：

錯用原因

一、車主為了省錢_用低標汽油.表面上好像省了一毛多錢_實際上油耗增加了5%~8%_還得額外增加數以萬計的汽車維修費.

二、為了車的銷量_許多汽車說明書上根本就不標明車子的壓縮比_銷售人員也不給購車者介紹壓縮比_使得許多買車人忽略了這一重要指標.

而汽車到底喝什麼油_還是壓縮比說了算.一般壓縮比越大的要求汽油標號越高.通常_壓縮比在7.5-8.0應選用90-93號車用汽油；壓縮比8.0-8.5應選用90-93號車用汽油；壓縮比在8.5-9.0應選93-95號車用汽油；壓縮比在9.5-10.0應選用95-97號汽油.具體你的車到底選用什麼標號的汽油_在說明書上都有寫明_按照說明書加油是不會錯的.　

改進難點

一般發動機的壓縮比是不可變動的_因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數_在設計中已經定好.不過_為了使得現代發動機能在各種變化的工況中發揮更好的效率_以變對變來改善發動機的運行性能.其中氣門可變驅動技術早已實現_做為重要參數的壓縮比也有人嘗試由固定不變改為“隨機應變”_但由於涉及壓縮比必然要涉及到整個發動機結構的改變_牽一而動百_難度很大_長期沒有進展.現在這一難題已被瑞典的紳寶工程師克服.　

新近科研

近年薩博（Saab）開發的SVC發動機以改變壓縮比來控制發動機的燃油消耗量.它的核心技術就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊_缸體可以沿滑塊的斜面運動_使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發生變化_改變燃燒室的容積_從而改變壓縮比.其壓縮比范圍可從8：1至14：1之間變化.在發動機小負荷時采用高壓縮比以節約燃油；在發動機大負荷時采用低壓縮比_並輔以增壓器以實現大功率和高扭矩輸出.薩博SVC發動機是1.6升5缸發動機_每缸缸徑68毫米_活塞行程88毫米_最大功率166千瓦_最大扭矩305牛頓米_綜合油耗比常規發動機降低了30%_並且滿足歐洲Ⅳ號排放標准.　

重要作用

現在的車輛都在標示著它有一個高壓縮比的發動機_同時也明顯的顯示它是一部高性能的車子_能滿足全方位驅動需要_然而這樣的術語先不去探討全方位究竟如何_單就這個常常被人冷落的壓縮比而言_事實上它代表的是一種科技的成熟_是說明著有一連串相關技術的成就或理論的成功_但卻被不少人所不熟知_就更需要我們去深深的開發與研究. 壓縮比呢？就理論上而言_是發動機不可缺少的數值_不少維修人員認為只不過是個數值而已_又不具有任何單位_從以上結果可以看出_對發動機的性能是多麼緊密相關_對維修人員多麼重要.

柴油發動機壓縮比

柴油發動機是壓燃式_壓縮比高.柴油發動機壓縮比是18－23.柴油機一般是鑄鐵的_汽油機一般是鋁合金的_壓縮比高曲柄連桿機構受力就大_因此磨損相應加大.

由於柴油和汽油的發火方式不同_決定了柴油發動機壓縮比要高於汽油發動機.對於汽油來說_燃燒時要依靠火花塞放出的電火花引燃混合氣_采用較高的壓縮比會使氣缸內溫度急劇升高_從而使汽油在沒點火時發生自燃_這一現象就是燃料的爆燃現象.為了避免這一現象的發生_汽油機采用的壓縮比在10左右.對於柴油發動機來說_雖然柴油的著火點低於於汽油_但是柴油不易揮發_而且很難汽化_所以導致柴油通過明火也不能使其瞬間完全燃燒_而要使發動機氣缸內的溫度提高_只有通過增大氣缸內的壓力來實現_為此_柴油發動機就要有相當高的壓縮比_一般會在18~22這一范圍內.當溫度達到柴油自燃時的溫度時_柴油便會自燃_從而產生推動活塞的動力.這與汽油發動機避免汽油爆燃的現象不同_柴油發動機正式利用柴油的爆燃產生推動活塞運動的能量.在這種高壓縮比工作環境下_柴油的爆燃對活塞的沖擊也相當大_從而造成活塞與氣缸壁發生強烈的金屬敲擊_這就是柴油發動機產生噪聲和振動的最為重要的原因.

關鍵詞:氣缸燃燒室爆震