發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比
互聯(lián)網(wǎng) wl04qc1b 汽車(chē)電器維修 2006-12-16
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發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的定義 不論這輛車(chē)上所選裝的是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)還是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，能保持穩(wěn)定且適當(dāng)?shù)膲嚎s比才能使發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)得以平順和穩(wěn)定。壓縮比的定義就是氣缸內(nèi)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(yùn)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(duì)大部分汽車(chē)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)不己，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。 壓縮比與發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)系 我們都知道汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)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(xiàn)象。當(dāng)密閉容器中的氣體受到壓縮時(shí)，壓力是隨著溫度的升高而升高。若發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比較高，壓縮時(shí)所產(chǎn)生的氣缸壓力與溫度相對(duì)地提高，混合氣中的汽油分子能汽化得更完全，顆粒能更細(xì)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(yùn)動(dòng)中，當(dāng)火花塞跳出火花時(shí)就能使得這混合氣在瞬間內(nèi)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(jī)的動(dòng)力輸出。反之，燃燒的時(shí)間延長(zhǎng)，能量會(huì)耗費(fèi)并增加發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度而并非參與發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)就意味著可具有較大的動(dòng)力輸出。 壓縮比越高發(fā)動(dòng)機(jī)抖振越厲害 發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)抖振會(huì)較明顯增大，即使是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)的振動(dòng)的力能也就較大，于是運(yùn)輸動(dòng)力也就較為明顯。另外是由于多缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)，其動(dòng)力產(chǎn)生的次數(shù)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(xiàn)象，那么近代的高級(jí)轎車(chē)幾乎都屬于高壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)，即使是四缸發(fā)動(dòng)機(jī)其抖動(dòng)現(xiàn)象也不明顯，甚至有些車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，如不特別去注意甚至都感覺(jué)不到它是處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)呢?因?yàn)檫@些車(chē)況的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)都經(jīng)過(guò)專門(mén)的調(diào)校，將它的振動(dòng)點(diǎn)恰當(dāng)彌補(bǔ)。但你是否注意到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速若提升到某一個(gè)轉(zhuǎn)速，車(chē)速升到某種速度運(yùn)行時(shí)，車(chē)輛會(huì)有一個(gè)不可克服的共振區(qū)。因此調(diào)校技術(shù)的難度是相當(dāng)大的。它需要我們不斷的探索和研究。 高壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)，否則容易漏氣，耗損發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，并導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)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(nèi)，會(huì)引起潤(rùn)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(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)必須得注意這些問(wèn)題，也就是說(shuō)它要使用彈性強(qiáng)度較大的活塞環(huán)。然而又遇到一個(gè)問(wèn)題：潤(rùn)滑油的使用，這關(guān)系著潤(rùn)滑油膜的穩(wěn)固、機(jī)油流動(dòng)性及發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的磨損和油料的經(jīng)濟(jì)效益及駕駛員的正確操縱性……，都是工程設(shè)計(jì)和維修人員值得考慮的問(wèn)題。尤其是現(xiàn)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(yán)格的管理標(biāo)準(zhǔn)。眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的壓縮比高時(shí)，燃燒的溫度也相對(duì)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(shè)計(jì)人員及維修技師們?yōu)閷ふ乙粋�(gè)良好的數(shù)值范圍而不得不多次開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)。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(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)都有一個(gè)合適且正常的工作溫度范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)必須幫助整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度區(qū)域內(nèi)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(jī)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，此故障稱拉缸，所以冷卻系統(tǒng)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(jī)的工作溫度都設(shè)計(jì)在80-110℃之間，這個(gè)適當(dāng)且正常的工作溫度下，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率可以達(dá)到原設(shè)計(jì)的理想百分率。若高于這個(gè)溫度，當(dāng)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(yù)燃，而引起爆震的發(fā)生，使發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)力、損壞機(jī)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(jié)在氣缸壁的各個(gè)角落，形成積炭或是附在油環(huán)之中，當(dāng)壓縮環(huán)將油膜刮除時(shí)，進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)內(nèi)，會(huì)污染機(jī)油，使機(jī)油的潤(rùn)滑性、密封性、附著性、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(tǒng)的關(guān)系確又是如此重要。 壓縮比太高導(dǎo)致自燃 有一個(gè)常識(shí)，同時(shí)也是一個(gè)觀念，是大家非常清楚且相當(dāng)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(nèi)容。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比再高也高不過(guò)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，所以對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)而言，10：1以上的壓縮比便屬于高縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)。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(nèi)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(dá)到它的燃點(diǎn)時(shí)，此時(shí)若燃燒室內(nèi)存有積炭或某個(gè)角落恰有熱點(diǎn)出現(xiàn)，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(jié)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(dāng)?shù)臅r(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(jī)具有最大功率的輸出，發(fā)揮出全部的能量，即發(fā)動(dòng)機(jī)做功。可在這兩難之處，高科技產(chǎn)品又推出增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在某一工作范圍時(shí)，它是具有低壓縮比的，但當(dāng)達(dá)到某一個(gè)設(shè)計(jì)的工作條件時(shí)，該增壓系統(tǒng)會(huì)發(fā)生作用，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)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(jī)。 總結(jié) 現(xiàn)在的車(chē)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(chē)子，能滿足全方位驅(qū)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_(kāi)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(guò)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。 |
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