擠壓與膨脹中的秘密 解讀發(fā)動機(jī)壓縮比
經(jīng)常關(guān)注汽車的朋友一定對發(fā)動機(jī)壓縮比這個名字很熟悉,聽起來確實(shí)有點(diǎn)無聊。不過不用擔(dān)心,這是技術(shù)頻道,不是各大搜索引擎里無聊的百科全書。讓我?guī)愀咏自捨牡膲嚎s比,這樣你就不會上當(dāng)了。
●發(fā)動機(jī)為什么要壓縮氣體?
"為什么發(fā)動機(jī)壓縮氣體?"這是了解壓縮比之前的一個重要問題。發(fā)動機(jī)壓縮氣體是因?yàn)閴毫Φ脑黾涌梢允箽怏w的密度變大,分子之間的距離變小,從而使燃料分子與氧氣分子之間的距離更近,燃燒速度更快。
●什么是壓縮比?
了解了發(fā)動機(jī)壓縮氣體的原因,讓我們開始壓縮比之旅。這一次,我們拋開了一堆繁瑣的描述和煩人的公式,整點(diǎn)都很好理解。好了,讓我們言歸正傳。如果你在看這篇文章之前問杜娘壓縮比是多少,相信你一定很困惑。放松,讓我們看點(diǎn)輕松的。壓縮比遠(yuǎn)沒有《維多利亞的秘密》那么神秘。如下圖所示,紫色部分為燃燒室容積,綠色部分為氣缸行程容積,壓縮比為“/紫色”。我相信聰明的你一定明白“壓縮比是這個氣缸的總?cè)莘e與最小容積的比值”。至于壓縮比公式ε=Va/Vc,喜歡的話可以扔給你的初中老師。
●為什么要提高壓縮比?
我知道大家對什么是壓縮比不感興趣,即使被我偽裝成配色的問題。技術(shù)渠道是為大家解決實(shí)際問題。讓我們把理論和實(shí)踐結(jié)合起來。相信大家之前或多或少聽過壓縮比這個名詞。仔細(xì)想想。你買車的時候,銷售代表有沒有說“老大哥,我的車很好,發(fā)動機(jī)壓縮比極高,是其他車的兩倍”?既然銷量高,壓縮比肯定是好事。先拋開銷量是否真實(shí)的問題,找出為什么要提高壓縮比。
“壓縮比”顧名思義就是一個比值,它的變化會引起一系列的連鎖反應(yīng)。嗯,我想再講一遍。讓我們簡單而實(shí)用。簡單來說,如果在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)增加壓縮比,發(fā)動機(jī)的扭矩會增加,這意味著汽車會為我們開得更猛。如果你認(rèn)為這仍然是腦細(xì)胞的浪費(fèi),那就把它想象成一個擠壓的彈簧。你越用力擠壓彈簧,彈簧的變形越大,彈簧恢復(fù)得越快越強(qiáng)。同樣,氣缸里的氣體壓縮得越多,膨脹時產(chǎn)生的能量就越大,我們的汽車就會越有能量。
我們以排量為499.5ml的汽油機(jī)為例,假設(shè)壓縮比為2:1,簡單排除各種影響因素,活塞向下的壓力約為510kg,當(dāng)我們將壓縮比設(shè)為3:1,簡單排除各種影響因素,活塞向下的壓力約為793kg!看,我們只是把壓縮比提高了這么多,活塞向下的壓力增加了283kg,將近一半。活塞這個向下的力反饋給駕駛員,駕駛員會從“推背感”變成“踢背感”。一般汽油發(fā)動機(jī),壓縮比在11以下。這是同一臺發(fā)動機(jī)。我們把壓縮比改成10:1,活塞向下的力會達(dá)到2775kg。這是2:1壓縮比的五倍!現(xiàn)在你可以看到為什么要提高壓縮比了。
當(dāng)然,請注意,上述算法并不完全準(zhǔn)確,其中沒有考慮節(jié)流閥引起的泵損、燃燒室掃氣、非絕熱壓力轉(zhuǎn)換以及空氣體、燃油蒸氣和燃燒尾氣的比熱容等因素。而且在不同的工況下,燃料燃燒的程度不同,所以不能完全按照比例增加來分析缸內(nèi)壓力,但這種趨勢是存在的,所以可以用來證明壓縮比給了動力。
●為什么不立即提高壓縮比?
看完上面的分析,你一定很納悶,既然更高的壓縮比能帶來巨大的功率增益,為什么不找個店把壓縮比提高到20、30甚至更高呢?如果你真的這么想,我勸你先冷靜一下。提高壓縮比的效果并不總是從“推背感”變成“踢背感”,也不是從一腳變成十腳那么簡單。
世界上有很多劍,而壓縮比不幸是一把雙刃劍。我相信你一定聽說過敲門這個詞。簡單來說,爆震就是燃燒不正常導(dǎo)致燃燒室壓力異常。你可以理解發(fā)動機(jī)不能保持。壓縮比過高是導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法保持的因素之一。
現(xiàn)代汽油機(jī)的壓縮比雖然越來越高,但都是在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展、汽油標(biāo)號越來越高的前提下得到提升的。畢竟這是一個過程,不是一蹴而就的。早期的發(fā)動機(jī)技術(shù)不先進(jìn),氣缸承受不了太大的壓力,即使發(fā)動機(jī)允許,市場上也沒有高檔汽油或者不普及。比如上世紀(jì)(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)八九十年代,北京吉普212和2020的壓縮比只有7: 00,能燒75號油甚至更低,進(jìn)口切諾基比85號汽油還低,不會正常工作。而且,對于柴油機(jī)來說,更高的壓縮比必然會產(chǎn)生更高的壓力,這也是對零件堅(jiān)固性的考驗(yàn)。因此,在正常情況下,相同排量的發(fā)動機(jī)壓縮比越高,其動力性和經(jīng)濟(jì)性就越好。但是凡事都有個度,單純?yōu)榱俗非蟾咝阅芏岣邏嚎s比,讓其正常工作的難度是幾何級數(shù)的翻倍?,F(xiàn)在你看,銷售員說他的車不錯,發(fā)動機(jī)壓縮比極高,是其他車的兩倍。這種胡說八道肯定會騙你買車。別再被騙了。
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