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世界觀點:什么是壓縮比?柴油機(jī)和柴油機(jī)壓縮比分別是多少?
2022-10-13 16:09:27 來源:環(huán)球傳媒網(wǎng) 編輯:

關(guān)于什么是壓縮比(超高壓縮比發(fā)動機(jī))的知識大家了解嗎?以下就是小編整理的關(guān)于什么是壓縮比(超高壓縮比發(fā)動機(jī))的介紹,希望可以給到大家一些參考,一起來了解下吧!

序:

在解析問題之前首先要了解什么是「壓縮比」

燃油汽車裝備的是活塞往復(fù)循環(huán)式·內(nèi)燃式熱機(jī),這種機(jī)器做功的基礎(chǔ)是燃燒產(chǎn)生的熱能,推動活塞在氣缸內(nèi)上下或左右的往復(fù)運轉(zhuǎn);與活塞連接的是發(fā)動機(jī)的曲軸,活塞的運轉(zhuǎn)等于推動曲軸輸出動力。


(資料圖片)

活塞掃過的空間(行程)小于氣缸總空間(容積)總?cè)莘e-活塞行程=燃燒室容積總?cè)莘e÷燃燒室容積=壓縮比

這就是壓縮比的概念,但為什么要壓縮呢?內(nèi)燃機(jī)壓縮的實際為進(jìn)入氣缸內(nèi)部的空氣,空氣在壓縮的過程中會出現(xiàn)分子的不規(guī)則碰撞摩擦;摩擦生熱是最常見的物理現(xiàn)象,壓縮的初衷就是為產(chǎn)生熱能。

汽油機(jī)壓縮比

≤15:1幾乎是汽油內(nèi)燃機(jī)的極限標(biāo)準(zhǔn),大部分多點電噴機(jī)會在10:1左右,缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的壓縮比普遍為13:1左右。壓縮比前面的數(shù)字越大則空氣被壓縮的程度也就越大,說白了就是空氣被“壓得更狠一些”;那么在壓縮過程中就會產(chǎn)生更強烈的碰撞,產(chǎn)生的熱能當(dāng)然會更多。

簡而言之,壓縮比越高的發(fā)動機(jī)缸內(nèi)溫度與壓力都會越高;高溫是提高燃燒效率(扭矩)的基礎(chǔ),為什么這么說呢?

汽車與摩托裝備的發(fā)動機(jī)均為四沖程機(jī),運行步驟為以下四個步驟。

進(jìn)氣噴油壓縮蒸發(fā)燃燒做功排氣吸氣

最核心的步驟往往被認(rèn)定為做功沖程,其實更重要的是壓縮過程;因為液態(tài)燃油的燃燒速度很慢,只有蒸發(fā)為氣態(tài)后才能在幾十毫秒的剎那間,讓燃油盡量的接近充分燃燒。

固定量的燃油燃燒程度越充分,轉(zhuǎn)化出的熱能當(dāng)然也就越多,這些熱能推動活塞曲軸運轉(zhuǎn)最終“創(chuàng)造”的就是「扭矩」了。

也就是說熱能越高扭矩越大,壓縮蒸發(fā)的程度越理想則熱能越高;那么在點火強度與燃燒效率相當(dāng)?shù)那疤嵯?,參與燃燒燃油多為氣態(tài)當(dāng)然會產(chǎn)生更大的扭矩了——這就是汽油機(jī)要提高壓縮比以升級蒸發(fā)效率的原因,但為何柴油機(jī)要下調(diào)呢?

柴油機(jī)壓縮比

柴油內(nèi)燃機(jī)的壓縮比總是很高的,最高可以達(dá)到22:1,由此可見這種發(fā)動機(jī)的蒸發(fā)與燃燒效率都會非常高。但是最低的標(biāo)準(zhǔn)也可以低至8:1,不過平均還在15-20:1的范圍內(nèi),相比曾經(jīng)普遍超20的標(biāo)準(zhǔn)可以說是越來越低了。

然而柴油機(jī)的壓縮比降低不是機(jī)器本身的原因,而是客觀因素導(dǎo)致的結(jié)果;因為壓縮比過高溫度就會越高,在標(biāo)注你過高的溫度中會產(chǎn)生一種比較麻煩的物質(zhì)。

這種物質(zhì)叫做「NOx·氮氧化物」,它的危害在于會加速形成偏酸性的雨水;而酸性水對于土壤和農(nóng)作物都會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊懀圆裼推嚨闹饕矚鈾z測物就是NOx,但是為什么汽油機(jī)敢于升高呢?

原因有兩點,首先是很容易理解的“閾值”;不超過某個標(biāo)準(zhǔn)則產(chǎn)生氮氣在允許范圍內(nèi),而超過某個標(biāo)準(zhǔn)就會超標(biāo)了。

其次則是汽油機(jī)采用的是「點燃式·做功」,燃油與空氣會在壓縮沖程中進(jìn)行充分的混合,第三沖程才會開始做功——壓縮過程則為【預(yù)混合】。理想混合后的油氣為擴(kuò)散式燃燒,狀態(tài)僅為與空氣混合的區(qū)域進(jìn)行氧化反應(yīng)。

但是柴油發(fā)動機(jī)是壓燃點火做功,依靠的是超高壓縮比產(chǎn)生的高溫,以超過柴油燃點的標(biāo)準(zhǔn)直接引燃(無需火花塞電出電弧引燃);這種燃燒的方式類似于“噴射式”燃燒,產(chǎn)生的火焰溫度是要高于汽油機(jī)的,標(biāo)準(zhǔn)可以超過600攝氏度。

空氣中78%的成分是氮氣,氮氣在高溫環(huán)境中會與氧氣(O2)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng);所以柴油機(jī)就會因燃燒溫度過高而產(chǎn)生更多的NOx,而且過高的溫度還會產(chǎn)生碳煙,其中的碳顆粒與膠質(zhì)等物質(zhì)混合后會成為積碳,排放出的部分就是PM2.5(顆粒物)。

綜上所述,柴油發(fā)動機(jī)在不考慮排放物影響的前提下,以超高壓縮比可以實現(xiàn)更大的扭矩,大扭矩提升的是低轉(zhuǎn)速的馬力;反之在必須考慮該問題的前提下,“權(quán)衡”的就是燃油經(jīng)濟(jì)性了,凡事總不能兩全其美,基于呼吸的健康更重要,所以柴油機(jī)只能做出讓步。

至于汽油機(jī)即使提升也很難達(dá)到柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),因為過高的壓縮比需要的是高密度的高標(biāo)號汽油;標(biāo)號越高的汽油燃燒的抗爆震能力就會越強,反之過低的標(biāo)準(zhǔn)就會越差。

如果壓縮比與壓縮溫度過高的話,在壓縮沖程中就會出現(xiàn)部分混合油氣像柴油一樣被壓燃。

結(jié)果會是異常的磨損和噪音,發(fā)動機(jī)的使用壽命會大幅縮短;而即使能通過技術(shù)緩沖掉振動,并且能做到保證磨損可控,但能夠接受使用高價格95/98#汽油的車主還是很少,所以汽油機(jī)的壓縮比雖然在提升可不會更夸張了。


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