不論這輛車(chē)上所選裝的是汽油發(fā)動(dòng)機還是柴油發(fā)動(dòng)機,能保持穩定且適當的壓縮比才能使發(fā)動(dòng)機的運轉得以平順和穩定。壓縮比的定義就是氣缸內活塞的最大行程容積與最小行程容積的比值,也等于整個(gè)活塞的運動(dòng)行程上止點(diǎn)和下止點(diǎn)在不同行程位置的容積比值。目前,絕對大部分汽車(chē)采用所謂的“往復式發(fā)動(dòng)機”,簡(jiǎn)單地講,就是在發(fā)動(dòng)機氣缸中,有一只活塞周而復始地做著(zhù)直線(xiàn)往復運動(dòng),且一直循環(huán)不己,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(dòng)行程范圍。就發(fā)動(dòng)機某個(gè)氣缸而言,當活塞的行程到達最低點(diǎn),此時(shí)的位置點(diǎn)便稱(chēng)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,當活塞反向運動(dòng),到達最高點(diǎn)位置時(shí),這個(gè)位置點(diǎn)便稱(chēng)為上止點(diǎn),所形成的容積為整個(gè)活塞運動(dòng)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。
壓縮比與發(fā)動(dòng)機性能的關(guān)系
我們都知道汽油發(fā)動(dòng)機在運轉時(shí),吸進(jìn)來(lái)的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣,在壓縮過(guò)程中活塞上行,除了擠壓混合氣使之體積縮小之外,同時(shí)也發(fā)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(shí),壓力是隨著(zhù)溫度的升高而升高。若發(fā)動(dòng)機的壓縮比較高,壓縮時(shí)所產(chǎn)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(dòng)中,當火花塞跳出火花時(shí)就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動(dòng)作,釋放出最大的爆發(fā)能量,來(lái)成為發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出。反之,燃燒的時(shí)間延長(cháng),能量會(huì )耗費并增加發(fā)動(dòng)機的溫度而并非參與發(fā)動(dòng)機動(dòng)力的輸出,所以我們就可以知道,高壓縮比的發(fā)動(dòng)機就意味著(zhù)可具有較大的動(dòng)力輸出。
壓縮比越高發(fā)動(dòng)機抖振越厲害
發(fā)動(dòng)機的壓縮比越高,通常伴隨著(zhù)的就是發(fā)動(dòng)機工作時(shí)抖振會(huì )較明顯增大,即使是多缸發(fā)動(dòng)機也是如此。在爆發(fā)點(diǎn)火時(shí)混合氣燃燒所產(chǎn)生的能量在瞬間釋放出來(lái),相對的振動(dòng)的力能也就較大,于是運輸動(dòng)力也就較為明顯。另外是由于多缸發(fā)動(dòng)機其動(dòng)力的產(chǎn)生較為密集,所以直接的感覺(jué)較為輕微。至于其他直列式的四缸、三缸發(fā)動(dòng)機,其動(dòng)力產(chǎn)生的次數就沒(méi)有那么頻繁,再加上采用高壓縮比,其振動(dòng)也就避免不了。然而有一點(diǎn)值得一提的是,既然如上所提到的現象,那么近代的高級轎車(chē)幾乎都屬于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機,即使是四缸發(fā)動(dòng)機其抖動(dòng)現象也不明顯,甚至有些車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機在運轉時(shí),如不特別去注意甚至都感覺(jué)不到它是處于運轉狀態(tài)呢?因為這些車(chē)況的怠速運轉都經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的調校,將它的振動(dòng)點(diǎn)恰當彌補。但你是否注意到發(fā)動(dòng)機的轉速若提升到某一個(gè)轉速,車(chē)速升到某種速度運行時(shí),車(chē)輛會(huì )有一個(gè)不可克服的共振區。因此調校技術(shù)的難度是相當大的。它需要我們不斷的探索和研究。
高壓縮比發(fā)動(dòng)機的突破
壓縮比較高時(shí),整個(gè)燃燒室的氣密效果也要加強,否則容易漏氣,耗損發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力,并導致發(fā)動(dòng)機機體的故障,如活塞環(huán)、氣門(mén)座圈……等的密封性變差。同時(shí)過(guò)多的混合氣進(jìn)入曲軸箱內,會(huì )引起潤滑油的變質(zhì),因此PCV閥的作用無(wú)法消化太多的廢氣殘余氣體,因而采用高壓縮比設計的發(fā)動(dòng)機必須得注意這些問(wèn)題,也就是說(shuō)它要使用彈性強度較大的活塞環(huán)。然而又遇到一個(gè)問(wèn)題:潤滑油的使用,這關(guān)系著(zhù)潤滑油膜的穩固、機油流動(dòng)性及發(fā)動(dòng)機氣缸的磨損和油料的經(jīng)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(wèn)題。尤其是現在的車(chē)輛,不論是油料消耗還是排放出來(lái)的廢氣污染物質(zhì),都有一套嚴格的管理標準。眾所周知,發(fā)動(dòng)機氣缸的壓縮比高時(shí),燃燒的溫度也相對的升高,則排放出來(lái)的廢氣中氮氧化合物的含量也就增加,這樣又引起污染問(wèn)題,反之也會(huì )產(chǎn)生相互矛盾的關(guān)系。這些也令工程設計人員及維修技師們?yōu)閷ふ乙粋€(gè)良好的數值范圍而不得不多次開(kāi)發(fā)與實(shí)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。
工作溫度與壓縮比的變化溫度在此時(shí),也深深地關(guān)系著(zhù)壓縮比的變化了。大家都知道壓縮比與燃燒溫度之間的密切關(guān)系,然而發(fā)動(dòng)機的運轉都有一個(gè)合適且正常的工作溫度范圍,發(fā)動(dòng)機的冷卻系統必須幫助整個(gè)發(fā)動(dòng)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(huì )使得發(fā)動(dòng)機無(wú)法發(fā)揮真正的效率,更甚者,可能引起氣缸與活塞卡死而無(wú)法工作,此故障稱(chēng)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(chē)發(fā)動(dòng)機的工作溫度都設計在80-110℃之間,這個(gè)適當且正常的工作溫度下,發(fā)動(dòng)機的工作效率可以達到原設計的理想百分率。若高于這個(gè)溫度,當進(jìn)入氣缸燃燒室的混合氣吸收過(guò)度的熱量,可能會(huì )引起自燃、預燃,而引起爆震的發(fā)生,使發(fā)動(dòng)機無(wú)力、損壞機械元件。反之溫度過(guò)低,則混合氣的汽化不良,燃燒效果變差,無(wú)法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個(gè)角落,形成積炭或是附在油環(huán)之中,當壓縮環(huán)將油膜刮除時(shí),進(jìn)入潤滑油系統內,會(huì )污染機油,使機油的潤滑性、密封性、附著(zhù)性、流動(dòng)能力……等諸多性能受到影響,從這個(gè)角度來(lái)看,壓縮比與冷卻系統的關(guān)系確又是如此重要。
壓縮比太高導致自燃
有一個(gè)常識,同時(shí)也是一個(gè)觀(guān)念,是大家非常清楚且相當熟悉的。汽油是一種極易揮發(fā)燃燒的液體,這也是我們要探討的內容。汽油發(fā)動(dòng)機的壓縮比再高也高不過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機,所以對于汽油發(fā)動(dòng)機而言,10:1以上的壓縮比便屬于高縮比的發(fā)動(dòng)機。這與汽油的燃點(diǎn)較柴油高的原因有關(guān),假若壓縮壓力太高,則燃燒室內的混合氣,會(huì )由于分子聚集,其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后,在達到它的燃點(diǎn)時(shí),此時(shí)若燃燒室內存有積炭或某個(gè)角落恰有熱點(diǎn)出現,吸收足夠熱量的汽油分子便會(huì )自行燃燒起來(lái),或在火花塞欲點(diǎn)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了。
然而,從另一個(gè)角度來(lái)看,又恨不得在壓縮行程時(shí),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(huì )更佳。它在吸收最多的能量后,在一個(gè)適當的時(shí)刻,火花塞跳火產(chǎn)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(lái),推動(dòng)活塞,產(chǎn)生動(dòng)力,使發(fā)動(dòng)機具有最大功率的輸出,發(fā)揮出全部的能量,即發(fā)動(dòng)機做功??稍谶@兩難之處,高科技產(chǎn)品又推出增壓發(fā)動(dòng)機,在某一工作范圍時(shí),它是具有低壓縮比的,但當達到某一個(gè)設計的工作條件時(shí),該增壓系統會(huì )發(fā)生作用,使得發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機。
總結
現在的車(chē)輛都在標示著(zhù)它有一個(gè)高壓縮比的發(fā)動(dòng)機,同時(shí)也明顯的顯示它是一部高性能的車(chē)子,能滿(mǎn)足全方位驅動(dòng)需要,然而這樣的術(shù)語(yǔ)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(shuō)明著(zhù)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,就更需要我們去深深的開(kāi)發(fā)與研究。
壓縮比呢?就理論上而言,是發(fā)動(dòng)機不可缺少的數值,不少維修人員認為只不過(guò)是個(gè)數值而已,又不具有任何單位,從以上結果可以看出,對發(fā)動(dòng)機的性能是多么緊密相關(guān),對維修人員多么重要。
壓縮比與發(fā)動(dòng)機性能的關(guān)系
我們都知道汽油發(fā)動(dòng)機在運轉時(shí),吸進(jìn)來(lái)的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣,在壓縮過(guò)程中活塞上行,除了擠壓混合氣使之體積縮小之外,同時(shí)也發(fā)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(shí),壓力是隨著(zhù)溫度的升高而升高。若發(fā)動(dòng)機的壓縮比較高,壓縮時(shí)所產(chǎn)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(dòng)中,當火花塞跳出火花時(shí)就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動(dòng)作,釋放出最大的爆發(fā)能量,來(lái)成為發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力輸出。反之,燃燒的時(shí)間延長(cháng),能量會(huì )耗費并增加發(fā)動(dòng)機的溫度而并非參與發(fā)動(dòng)機動(dòng)力的輸出,所以我們就可以知道,高壓縮比的發(fā)動(dòng)機就意味著(zhù)可具有較大的動(dòng)力輸出。
壓縮比越高發(fā)動(dòng)機抖振越厲害
發(fā)動(dòng)機的壓縮比越高,通常伴隨著(zhù)的就是發(fā)動(dòng)機工作時(shí)抖振會(huì )較明顯增大,即使是多缸發(fā)動(dòng)機也是如此。在爆發(fā)點(diǎn)火時(shí)混合氣燃燒所產(chǎn)生的能量在瞬間釋放出來(lái),相對的振動(dòng)的力能也就較大,于是運輸動(dòng)力也就較為明顯。另外是由于多缸發(fā)動(dòng)機其動(dòng)力的產(chǎn)生較為密集,所以直接的感覺(jué)較為輕微。至于其他直列式的四缸、三缸發(fā)動(dòng)機,其動(dòng)力產(chǎn)生的次數就沒(méi)有那么頻繁,再加上采用高壓縮比,其振動(dòng)也就避免不了。然而有一點(diǎn)值得一提的是,既然如上所提到的現象,那么近代的高級轎車(chē)幾乎都屬于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機,即使是四缸發(fā)動(dòng)機其抖動(dòng)現象也不明顯,甚至有些車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機在運轉時(shí),如不特別去注意甚至都感覺(jué)不到它是處于運轉狀態(tài)呢?因為這些車(chē)況的怠速運轉都經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的調校,將它的振動(dòng)點(diǎn)恰當彌補。但你是否注意到發(fā)動(dòng)機的轉速若提升到某一個(gè)轉速,車(chē)速升到某種速度運行時(shí),車(chē)輛會(huì )有一個(gè)不可克服的共振區。因此調校技術(shù)的難度是相當大的。它需要我們不斷的探索和研究。
高壓縮比發(fā)動(dòng)機的突破
壓縮比較高時(shí),整個(gè)燃燒室的氣密效果也要加強,否則容易漏氣,耗損發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力,并導致發(fā)動(dòng)機機體的故障,如活塞環(huán)、氣門(mén)座圈……等的密封性變差。同時(shí)過(guò)多的混合氣進(jìn)入曲軸箱內,會(huì )引起潤滑油的變質(zhì),因此PCV閥的作用無(wú)法消化太多的廢氣殘余氣體,因而采用高壓縮比設計的發(fā)動(dòng)機必須得注意這些問(wèn)題,也就是說(shuō)它要使用彈性強度較大的活塞環(huán)。然而又遇到一個(gè)問(wèn)題:潤滑油的使用,這關(guān)系著(zhù)潤滑油膜的穩固、機油流動(dòng)性及發(fā)動(dòng)機氣缸的磨損和油料的經(jīng)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(wèn)題。尤其是現在的車(chē)輛,不論是油料消耗還是排放出來(lái)的廢氣污染物質(zhì),都有一套嚴格的管理標準。眾所周知,發(fā)動(dòng)機氣缸的壓縮比高時(shí),燃燒的溫度也相對的升高,則排放出來(lái)的廢氣中氮氧化合物的含量也就增加,這樣又引起污染問(wèn)題,反之也會(huì )產(chǎn)生相互矛盾的關(guān)系。這些也令工程設計人員及維修技師們?yōu)閷ふ乙粋€(gè)良好的數值范圍而不得不多次開(kāi)發(fā)與實(shí)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。
工作溫度與壓縮比的變化溫度在此時(shí),也深深地關(guān)系著(zhù)壓縮比的變化了。大家都知道壓縮比與燃燒溫度之間的密切關(guān)系,然而發(fā)動(dòng)機的運轉都有一個(gè)合適且正常的工作溫度范圍,發(fā)動(dòng)機的冷卻系統必須幫助整個(gè)發(fā)動(dòng)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(huì )使得發(fā)動(dòng)機無(wú)法發(fā)揮真正的效率,更甚者,可能引起氣缸與活塞卡死而無(wú)法工作,此故障稱(chēng)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(chē)發(fā)動(dòng)機的工作溫度都設計在80-110℃之間,這個(gè)適當且正常的工作溫度下,發(fā)動(dòng)機的工作效率可以達到原設計的理想百分率。若高于這個(gè)溫度,當進(jìn)入氣缸燃燒室的混合氣吸收過(guò)度的熱量,可能會(huì )引起自燃、預燃,而引起爆震的發(fā)生,使發(fā)動(dòng)機無(wú)力、損壞機械元件。反之溫度過(guò)低,則混合氣的汽化不良,燃燒效果變差,無(wú)法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個(gè)角落,形成積炭或是附在油環(huán)之中,當壓縮環(huán)將油膜刮除時(shí),進(jìn)入潤滑油系統內,會(huì )污染機油,使機油的潤滑性、密封性、附著(zhù)性、流動(dòng)能力……等諸多性能受到影響,從這個(gè)角度來(lái)看,壓縮比與冷卻系統的關(guān)系確又是如此重要。
壓縮比太高導致自燃
有一個(gè)常識,同時(shí)也是一個(gè)觀(guān)念,是大家非常清楚且相當熟悉的。汽油是一種極易揮發(fā)燃燒的液體,這也是我們要探討的內容。汽油發(fā)動(dòng)機的壓縮比再高也高不過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機,所以對于汽油發(fā)動(dòng)機而言,10:1以上的壓縮比便屬于高縮比的發(fā)動(dòng)機。這與汽油的燃點(diǎn)較柴油高的原因有關(guān),假若壓縮壓力太高,則燃燒室內的混合氣,會(huì )由于分子聚集,其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后,在達到它的燃點(diǎn)時(shí),此時(shí)若燃燒室內存有積炭或某個(gè)角落恰有熱點(diǎn)出現,吸收足夠熱量的汽油分子便會(huì )自行燃燒起來(lái),或在火花塞欲點(diǎn)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了。
然而,從另一個(gè)角度來(lái)看,又恨不得在壓縮行程時(shí),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(huì )更佳。它在吸收最多的能量后,在一個(gè)適當的時(shí)刻,火花塞跳火產(chǎn)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(lái),推動(dòng)活塞,產(chǎn)生動(dòng)力,使發(fā)動(dòng)機具有最大功率的輸出,發(fā)揮出全部的能量,即發(fā)動(dòng)機做功??稍谶@兩難之處,高科技產(chǎn)品又推出增壓發(fā)動(dòng)機,在某一工作范圍時(shí),它是具有低壓縮比的,但當達到某一個(gè)設計的工作條件時(shí),該增壓系統會(huì )發(fā)生作用,使得發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機。
總結
現在的車(chē)輛都在標示著(zhù)它有一個(gè)高壓縮比的發(fā)動(dòng)機,同時(shí)也明顯的顯示它是一部高性能的車(chē)子,能滿(mǎn)足全方位驅動(dòng)需要,然而這樣的術(shù)語(yǔ)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(shuō)明著(zhù)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,就更需要我們去深深的開(kāi)發(fā)與研究。
壓縮比呢?就理論上而言,是發(fā)動(dòng)機不可缺少的數值,不少維修人員認為只不過(guò)是個(gè)數值而已,又不具有任何單位,從以上結果可以看出,對發(fā)動(dòng)機的性能是多么緊密相關(guān),對維修人員多么重要。



