發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比壓縮比

指發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣體被壓縮的程度，用壓縮前的氣缸總?cè)莘e與壓縮后的氣缸容積(即燃燒室容積)之比。目前，絕大部分汽車采用所謂的'往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)'，簡(jiǎn)單地講，就是在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，有一只活塞周而復(fù)始地做著直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且一直循環(huán)不已，所以在這周而復(fù)始又持續(xù)不斷的工作行程之中有其一定的運(yùn)動(dòng)行程范圍。就發(fā)動(dòng)機(jī)某個(gè)氣缸而言，當(dāng)活塞的行程到達(dá)最低點(diǎn)，此時(shí)的位置點(diǎn)便稱為下止點(diǎn)，整個(gè)氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積，當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)位置時(shí)，這個(gè)位置點(diǎn)便稱為上止點(diǎn)，所形成的容積為整個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)行程容積最小的狀況，需計(jì)算的壓縮比就是這最大行程容積與最小容積的比值。

內(nèi)燃機(jī)氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，是內(nèi)燃機(jī)的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)(見圖)。活塞處于下止點(diǎn)時(shí)氣缸有最大容積，用Va表示;活塞處于上止點(diǎn)時(shí)氣缸內(nèi)的容積稱為燃燒室容積，用Vc表示。內(nèi)燃機(jī)的壓縮比ε為

ε=Va/Vc

ε 為幾何壓縮比，它表示活塞從下止點(diǎn)移動(dòng)到上止點(diǎn)時(shí)氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度?；钊挥谙轮裹c(diǎn)時(shí)進(jìn)氣門或進(jìn)、排氣口尚未關(guān)閉，故有時(shí)須用有效壓縮比ε0的概念。ε0指內(nèi)燃機(jī)進(jìn)、排氣門(口)開始全部關(guān)閉瞬時(shí)的氣缸容積與氣缸壓縮容積之比。凡未經(jīng)特別指明的壓縮比均指幾何壓縮比。壓縮比對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能有多方面的影響。壓縮比越高，熱效率越高，但隨壓縮比的增高，熱效率增長(zhǎng)幅度越來越小。壓縮比增高使壓縮壓力、最高燃燒壓力均升高，故使內(nèi)燃機(jī)機(jī)械效率下降。汽油機(jī)壓縮比過高容易產(chǎn)生爆震。柴油機(jī)壓縮比過低會(huì)使壓縮終點(diǎn)溫度變低，影響冷起動(dòng)性能。壓縮比能使內(nèi)燃機(jī)排氣中有害成分(如NOX、烴類、CO等)的含量發(fā)生變化?，F(xiàn)代柴油機(jī)的壓縮比一般在12~22之間，但超高增壓柴油機(jī)的壓縮比可低至8。幾年以前，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮為6~10，但如今普遍都在9~12之間。

一般發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比是不可變動(dòng)的，因?yàn)槿紵胰莘e及氣缸工作容積都是固定的參數(shù)，在設(shè)計(jì)中已經(jīng)定好。不過，為了使得現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)能在各種變化的工況中發(fā)揮更好的效率，以變對(duì)變來改善發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能。其中氣門可變驅(qū)動(dòng)技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)，做為重要參數(shù)的壓縮比也有人嘗試由固定不變改為"隨機(jī)應(yīng)變"，但由于涉及壓縮比必然要涉及到整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的改變，牽一而動(dòng)百，難度很大，長(zhǎng)期沒有進(jìn)展?，F(xiàn)在這一難題已被瑞典的紳寶工程師克服。 近年薩博(Saab)開發(fā)的SVC發(fā)動(dòng)機(jī)以改變壓縮比來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量。它的核心技術(shù)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(yùn)動(dòng)，使得燃燒室與活塞頂面的相對(duì)位置發(fā)生變化，改變?nèi)紵业娜莘e，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(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷時(shí)采用高壓縮比以節(jié)約燃油;在發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷時(shí)采用低壓縮比，并輔以增壓器以實(shí)現(xiàn)大功率和高扭矩輸出。薩博SVC發(fā)動(dòng)機(jī)是1.6升5缸發(fā)動(dòng)機(jī)，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(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)降低了30%，并且滿足歐洲Ⅳ號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)在的車輛都在標(biāo)示著它有一個(gè)高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)也明顯的顯示它是一部高性能的車子，能滿足全方位驅(qū)動(dòng)需要，然而這樣的術(shù)語先不去探討全方位究竟如何，單就這個(gè)常常被人冷落的壓縮比而言，事實(shí)上它代表的是一種科技的成熟，是說明著有一連串相關(guān)技術(shù)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?nèi)ド钌畹拈_發(fā)與研究。壓縮比呢?就理論上而言，是發(fā)動(dòng)機(jī)不可缺少的數(shù)值，不少維修人員認(rèn)為只不過是個(gè)數(shù)值而已，又不具有任何單位，從以上結(jié)果可以看出，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是多么緊密相關(guān)，對(duì)維修人員多么重要。

壓縮比與燃油利用率

為了滿足國四(歐四)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于碳排放(即耗油量)的要求，汽車生產(chǎn)廠家普遍都提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比至9~12之間，其中，9~10.5主要用于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，10.0~12則主要用于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)可以更好地利用活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的作功特點(diǎn)、在做功行程用同樣數(shù)量的燃油可以爆發(fā)出更大的功率，用更小的排量就可以達(dá)到以前更大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)才能做出的功率，亦即高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率和燃油利用率更高。為了滿足國家要求自2011年開始，新車必須滿足歐四排放的要求，汽車生產(chǎn)廠家同期開始大量地在汽車上裝備高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)，事實(shí)上，目前的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比普遍都在10.5以上，僅舉幾例如下表:

相比較之下，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)比自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的升功率和更好的燃油利用率，在歐四排放標(biāo)準(zhǔn)的今天也得到了廣泛的應(yīng)用。

"國四車"高壓縮比

高壓縮比自然吸氣

目前"國四"標(biāo)準(zhǔn)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比普遍都在10.5以上，部分汽車廠家出于銷售策略考慮依然建議使用93號(hào)汽油，這無疑對(duì)國內(nèi)的石油工業(yè)提出了苛刻的要求，要求生產(chǎn)出更高標(biāo)準(zhǔn)的93號(hào)汽油，可以預(yù)見，這在短期內(nèi)是無法實(shí)現(xiàn)的。這些高壓縮比汽車使用93號(hào)汽油，不少的汽車短期內(nèi)就會(huì)表現(xiàn)出"沒力"、耗油量大，行駛幾千或者二三萬公里之后，還會(huì)表現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)噪音嚴(yán)重(爆震)、排氣怪味、嚴(yán)重費(fèi)油等現(xiàn)象。

針對(duì)這樣的現(xiàn)狀，汽車消費(fèi)者需要運(yùn)用自己的判斷力動(dòng)腦筋解決好正確的用油標(biāo)號(hào)，以充分發(fā)揮汽車的性能和取得較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

最方便的做法是直接選用97號(hào)油，這樣對(duì)車有好處，實(shí)際結(jié)果比93號(hào)油更省錢。

然而，一味使用高標(biāo)號(hào)汽油也有一些負(fù)面的影響，首先是高標(biāo)號(hào)油較貴，其次也不得不考慮的一個(gè)實(shí)際因素:國內(nèi)部分97號(hào)油中含有MMT或MTBE這兩種添加劑，這類添加劑會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)積錳，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)是有害的，是造成部分高檔汽車"積炭"、燒機(jī)油的主要原因。

對(duì)于自然吸氣高壓縮比"國四車"，更好的做法是:用高清潔度93號(hào)動(dòng)力燃油。

高清潔度93號(hào)動(dòng)力燃油:用市售普通93號(hào)汽油，自動(dòng)動(dòng)手添加高品質(zhì)的動(dòng)力燃油催化劑，可自行選購燃油添加劑，提高燃油的清潔等級(jí)，改變?nèi)加偷娜紵匦裕岣?3號(hào)汽油的抗爆震性能，產(chǎn)生超過97號(hào)汽油的燃燒能量，擴(kuò)大汽車的經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)域。這個(gè)方法可以從根本上解決很多高壓縮比汽車、渦輪增壓汽車的爆震、噪音大、排放怪味、油門太重、以及油耗高的問題，還可以延長(zhǎng)三元催化裝置和氧傳感器的使用壽命。

渦輪增壓汽車正確用油

對(duì)于渦輪增壓汽車，低速時(shí)候壓縮比偏低，如果使用高標(biāo)號(hào)汽油則必然出現(xiàn)低速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)沒勁、過熱、城市油耗高等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象目前普遍存在。

因此，對(duì)于渦輪增壓汽車，不推薦直接選用97號(hào)汽油，而推薦使用高清潔度93號(hào)動(dòng)力燃油，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)低速時(shí)候的大扭矩、降低低速噪音和消除低速抖動(dòng)，又能夠?qū)崿F(xiàn)高速時(shí)候良好的抗爆性。

超高壓縮比

所謂超高壓縮比汽車，是指裝備了壓縮比大于11.5的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，或者裝備了原始?jí)嚎s比大于10.5的渦輪增壓汽車。

超高壓縮比汽車普遍要求使用98號(hào)汽油，然后這是很麻煩的事情，因?yàn)閲鴥?nèi)目前尚很難加到98號(hào)汽油。

對(duì)于這些汽車，使用高清潔度97號(hào)動(dòng)力燃油幾乎是目前能夠找到的唯一較好的選擇。

另外還有一個(gè)有趣的情況:添加多路片以后，可以直接判斷出97號(hào)油是煉制出來的還是"勾兌"出來的。因?yàn)槿加吞砑觿┑拇呋瘎┏煞挚梢源蠓葴p少M(fèi)TBE或MMT成份對(duì)于燃油速度的減緩作用，如果是"勾兌"的97號(hào)油，燃油速度就會(huì)過快，引起燃燒聲音過大的現(xiàn)象，這個(gè)時(shí)候，車主就應(yīng)該考慮換一個(gè)加油站加油了，以避免"勾兌"汽油給昂貴的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶來損害，以及避免其對(duì)于昂貴的三元催化裝置的損害。

當(dāng)然，有興趣的車主也可以試試高清潔度93號(hào)動(dòng)力燃油，如果感覺駕駛平順、噪音低、油耗低，就表明93號(hào)動(dòng)力燃油適合你的高級(jí)車，那你就很幸運(yùn)了。即使不適合，只要不要太高速度行駛，不會(huì)對(duì)汽車造成任何形式的損害。

壓縮比是指氣缸總?cè)莘e與燃燒室容積的比值，它表示活塞從下止點(diǎn)移到上止點(diǎn)時(shí)氣缸內(nèi)氣體被壓縮的程度。壓縮比是衡量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)的一個(gè)重要參數(shù)。

一般地說，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比愈大;在壓縮行程結(jié)束時(shí)混合氣的壓力和溫度就愈高，燃燒速度也愈快，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的功率愈大，經(jīng)濟(jì)性愈好。但壓縮比過大時(shí)，不僅不能進(jìn)一步改善燃燒情況，反而會(huì)出現(xiàn)爆燃、表面點(diǎn)火等不正常燃燒現(xiàn)象，又反過來影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的提高還受到排氣污染法規(guī)的限制。

裝備HCCI技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)結(jié)構(gòu)比一般發(fā)動(dòng)機(jī)要復(fù)雜(相比那些"經(jīng)典"發(fā)動(dòng)機(jī))，當(dāng)汽油機(jī)的壓縮沖程快結(jié)束時(shí)，汽油通過直噴油咀噴進(jìn)汽缸，HCCI 發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比比普通的汽油機(jī)高，所以噴出的小油滴在壓縮沖程完成時(shí)有時(shí)間在汽缸內(nèi)形成均勻的分布，這時(shí)汽缸的壓力足夠使均勻分布的油滴自動(dòng)壓燃，所有的燃料都在同一時(shí)間點(diǎn)燃，所以提高了燃油的使用效率(傳統(tǒng)的汽油和柴油機(jī)都是非均勻的擴(kuò)散式燃燒，在擴(kuò)散的同時(shí)浪費(fèi)了部分的能量)而且由于它采用壓縮點(diǎn)燃的緣故，可以采用相當(dāng)稀薄的混合氣，因此可以按照變質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，直接通過調(diào)節(jié)噴油量來調(diào)節(jié)扭矩，不需要節(jié)氣門。HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度低，對(duì)燃燒室壁的傳熱很低，能夠減少輻射熱的傳遞，還能大幅降低氮氧化合物的形成。另一個(gè)特點(diǎn)是燃燒周期很短。因?yàn)槿紵^程主要是受化學(xué)反應(yīng)而不是受混合過程的支配，能夠使得燃燒周期比傳統(tǒng)的柴油機(jī)短。而且它采用的燃油辛烷值允許在一個(gè)廣闊的范圍內(nèi)變動(dòng)。可以采用汽油、天然氣、二甲醚等辛烷值較高的燃油作為主要燃料，也可以采用多種燃料混合燃燒。還可以將對(duì)高辛烷值燃料和低辛烷值燃料配比的調(diào)整，用作在HCCI燃燒中控制燃燒起點(diǎn)和負(fù)荷范圍的方法。但也有人試圖用柴油作為 HCCI燃料，效果遠(yuǎn)不及汽油，為什么呢?因?yàn)槠陀休^高的揮發(fā)性，能夠在汽缸內(nèi)盡快與空氣混合形成均勻的油氣混合氣，而柴油沸點(diǎn)高，與空氣較難混合均勻。