許多車(chē)主老爺們都知道，汽油標(biāo)號(hào)其實(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比有關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越高，所需的汽油標(biāo)號(hào)也就越高。但這個(gè)理論在目前市面上的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)上似乎已經(jīng)失效，一些標(biāo)注高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)同樣也可以用低標(biāo)號(hào)汽油，反而一些低圧縮比發(fā)動(dòng)機(jī)卻要使用高標(biāo)號(hào)汽油。這究竟是怎么一回事呢？

今天泰哥就來(lái)跟各位老爺聊聊關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和汽油標(biāo)號(hào)的這些事。

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壓縮空氣為的就是榨干每一滴油的能量

目前市面上對(duì)于小排量發(fā)動(dòng)機(jī)功率需求愈發(fā)苛刻，于是許多工程師便動(dòng)起了壓縮比的腦筋。

壓縮比就是最大最小容積的比值

汽缸壓縮前的體積與壓縮之后的油氣混合氣體體積的一個(gè)比值。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是活塞下止點(diǎn)的氣缸容積與活塞上止點(diǎn)的氣缸容積比值。比如活塞下止點(diǎn)汽缸容積為10，活塞上止點(diǎn)時(shí)容積為1，那么發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比就是10：1。

傳統(tǒng)意義上的壓縮比

壓縮比越大越好？

對(duì)于壓縮比的話題，許多老爺覺(jué)得一定是壓縮比越大越好，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力更足燃燒更充分。這種說(shuō)法的確沒(méi)錯(cuò)，但目前材料學(xué)上也限制著發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的額定大小，具體怎么回事我們繼續(xù)往下看。

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)而言，壓縮比越大就意味著油氣壓力更大，而壓縮溫度也越高。這樣帶來(lái)的好處就是油氣混合物燃燒更充分，點(diǎn)火瞬間可以釋放更大的動(dòng)能。外在表現(xiàn)上就是發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力更大，更省油。但壓縮比并不能無(wú)限增大，對(duì)于壓縮比較大的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，過(guò)高的壓縮比更容易降低穩(wěn)定性：即過(guò)熱的氣缸部件更容易發(fā)生變形、燃油更容易出現(xiàn)“早燃”發(fā)生爆震、散熱系統(tǒng)必須做的更大等等因素。

所以目前市面上大部分車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比都不會(huì)超過(guò)15:1的原因就在這里。（當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)極限35:1的壓縮比泰哥這邊就不聊了，畢竟不實(shí)用。）

 

2

米勒循環(huán)&增壓技術(shù)，讓壓縮比也開(kāi)始“造假”

前面泰哥與老爺們聊得發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比參數(shù)都成為“幾何壓縮”或者“靜態(tài)壓縮”的壓縮比參數(shù)，這種通過(guò)簡(jiǎn)單粗暴的“氣缸最大容積與最小容積比值”來(lái)說(shuō)話放在以前還是比較可行的。

但現(xiàn)在許多發(fā)動(dòng)機(jī)新技術(shù)的應(yīng)用，比如老爺們熟知的發(fā)動(dòng)機(jī)增壓、可變氣門(mén)正時(shí)（VVT）以及現(xiàn)在老爺們既熟悉又陌生的阿特金森循環(huán)技術(shù)等應(yīng)用后，原本我們可以通過(guò)計(jì)算得出的發(fā)動(dòng)機(jī)幾何壓縮比就與實(shí)際壓縮比參數(shù)出現(xiàn)一定的誤差與出入了。那么“阿特金森循環(huán)”對(duì)壓縮比參數(shù)到底會(huì)有哪些影響，泰哥就從兩種常見(jiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)制式上跟老爺們說(shuō)一下技術(shù)改變對(duì)壓縮比的影響。

 

渦輪增壓&機(jī)械增壓

隨著排放法規(guī)與燃油經(jīng)濟(jì)性規(guī)定愈加嚴(yán)格，越來(lái)越多廠商開(kāi)始使用增壓技術(shù)來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)功率，增壓器通過(guò)預(yù)先將空氣壓縮后送入氣缸的動(dòng)作，就會(huì)讓實(shí)際進(jìn)入氣缸的空氣量多于自然負(fù)壓吸入的空氣量，這樣一來(lái)實(shí)際壓縮比要大于計(jì)算出的幾何壓縮比。發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比參數(shù)就出現(xiàn)了“出入”不再真實(shí)。

 

我們來(lái)舉個(gè)例子：

一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸容積為500cc，壓縮后容積是55.6cc，那么幾何壓縮比計(jì)算下來(lái)是9:1。這時(shí)增壓器工作，預(yù)先將空氣壓縮后供入氣缸，如果預(yù)設(shè)為0.8bar的壓力值，那么實(shí)際進(jìn)入氣缸的空氣就是900cc。換算下來(lái)900/55.6=16.2，那實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比就到了可怕的16.2:1。

 

阿特金森循環(huán)技術(shù)

阿特金森循環(huán)的原理就是在發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣行程結(jié)束后，在壓縮行程初段，氣門(mén)沒(méi)有關(guān)閉，故開(kāi)始一段壓縮行程并不是真正的壓縮行程，因此，壓縮行程到行程頂點(diǎn)的實(shí)際混合氣壓力，沒(méi)有名義壓縮比顯示得那么高。顯然，在壓縮行程初段，進(jìn)氣門(mén)仍然開(kāi)啟，會(huì)導(dǎo)致“漏氣”。

 

所以阿特金森循環(huán)壓縮比大于實(shí)際壓縮比，有很高的名義壓縮比，也可以用低標(biāo)號(hào)汽油，因?yàn)閷?shí)際壓縮比沒(méi)有名義壓縮比顯示得那么高。

同樣舉個(gè)例子：

發(fā)動(dòng)機(jī)幾何壓縮比為13：1，氣缸容積為500cc，燃燒室容積為37.1cc。但由于空氣被“吐出”一部分，假定被吐出50cc，所以實(shí)際進(jìn)入氣缸的空氣為450cc，那么450/37.1=12.1，實(shí)際壓縮比為12.1:1。

現(xiàn)在的很多發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)，通過(guò)改變氣門(mén)的開(kāi)關(guān)時(shí)刻，可以輕易的在奧托循環(huán)（傳統(tǒng)閉環(huán)）與阿特金森循環(huán)之間切換，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比也是隨時(shí)變化的，只不過(guò)變化的幅度不大。這樣可以在保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的前提下，盡可能的提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

 看到這里，老爺們應(yīng)該明白了吧。發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比參數(shù)是“造假”的，真實(shí)的壓縮比是：增壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比大于幾何壓縮比，阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際壓縮比小于幾何壓縮比。

 

3

高功率高壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)為什么要加高標(biāo)汽油？

說(shuō)好了壓縮比對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響，泰哥再?gòu)膶?shí)際生活應(yīng)用來(lái)說(shuō)說(shuō)壓縮比對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的這些潛在“傷害”。

爆震曲線和正常壓力差出很多

“燃油早燃”=爆震

對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，從微觀上講就是火花塞點(diǎn)火后，在火焰還沒(méi)完全點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)燃油混合氣時(shí)就發(fā)生然后混合氣自燃的現(xiàn)象，而爆震就是燃油出現(xiàn)“早燃”的一種發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒后產(chǎn)生的爆炸震動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)火燃燒時(shí)，火花塞產(chǎn)生高壓電弧點(diǎn)燃燃油混合氣，并以30～70 m/s的速度點(diǎn)燃整個(gè)燃燒室內(nèi)油氣。而在爆震時(shí)氣缸內(nèi)多處同時(shí)起火，導(dǎo)致氣缸局部壓力和溫度猛增，出點(diǎn)火速度可達(dá)1000 m/s燃燒壓力波會(huì)在氣缸內(nèi)高頻振蕩。發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速下降，發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)嚴(yán)重，并會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、冒黑煙，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生高頻金屬敲擊聲（也就是敲缸）。在高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷下發(fā)生爆震，就非常容易燒熔火花塞及活塞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起爆缸的情況。

 

這兩種情況極容易導(dǎo)致“爆震”

引發(fā)爆燃的因素很多，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比過(guò)高、燃燒室積碳過(guò)多、汽油標(biāo)號(hào)過(guò)低、點(diǎn)火提前角過(guò)小、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高等，其中發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和汽油標(biāo)號(hào)最容易引起爆震發(fā)生。

 

壓縮比過(guò)高，活塞報(bào)廢

氣缸內(nèi)的混合氣被壓縮越小，根據(jù)克拉柏龍方程，混合氣的溫度會(huì)急劇升高，如果達(dá)到汽油的壓縮閃點(diǎn)，汽油就會(huì)不經(jīng)過(guò)火花塞點(diǎn)燃自行燃燒，這是一種不受控制的燃燒過(guò)程，會(huì)在氣缸內(nèi)形成多個(gè)著火點(diǎn)，從而引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)嚴(yán)重的異響和抖動(dòng)。

發(fā)生爆震后活塞氣密失效碎裂

汽油標(biāo)號(hào)過(guò)低

一般汽油的標(biāo)號(hào)越高，抗爆性越好，那么這個(gè)抗爆性究竟指的是什么呢？就是汽油的自燃點(diǎn)。抗爆性高，壓縮閃點(diǎn)就高；抗爆性低，壓縮閃點(diǎn)就低。高標(biāo)號(hào)的汽油壓縮閃點(diǎn)高，低標(biāo)號(hào)的汽油壓縮閃點(diǎn)低，所以，低標(biāo)號(hào)的汽油在氣缸內(nèi)被壓縮時(shí)更容易達(dá)到自燃點(diǎn)而發(fā)生爆燃。

所以，要降低發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的概率，降低壓縮比、提高汽油標(biāo)號(hào)、降低氣缸溫度、降低混合氣濃度都是行之有效的方法。其中降低壓縮比和提高汽油標(biāo)號(hào)不符合發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，而降低氣缸溫度、降低混合氣濃度是可以實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以使高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)使用低標(biāo)號(hào)的汽油。

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