壓縮比

　　要說明一臺發(fā)動機的技術參數(shù)，可以概略地用功率與扭矩的大小來標示出來，然而影響功率、扭矩輸出的因素卻很多，其中一個重要因素就是發(fā)動機的壓縮比，可壓縮比這個術語似乎令不少維修人員模糊，知道它的數(shù)值大小不如知道氣缸壓力的數(shù)值實用，然而壓縮比確是對發(fā)動機至關重要的參數(shù)。

　　什么是發(fā)動機的壓縮比？不論這輛車上所選裝的是汽油發(fā)動機還是柴油發(fā)動機,能保持穩(wěn)定且適當?shù)膲嚎s比才能使發(fā)動機的運轉得以平順和穩(wěn)定。壓縮比的定義就是發(fā)動機混合氣體被壓縮的程度，用壓縮前的氣缸總容積與壓縮后的氣缸容積（即燃燒室容積）之比來表示。目前，絕對大部分汽車采用所謂的'往復式發(fā)動機'，簡單地講，就是在發(fā)動機氣缸中，有一只活塞周而復始地做著直線往復運動，且一直循環(huán)不已，所以在這周而復始又持續(xù)不斷的工作行程之中有其一定的運動行程范圍。就發(fā)動機某個氣缸而言，當活塞的行程到達最低點，此時的位置點便稱為下止點，整個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，到達最高點位置時，這個位置點便稱為上止點，所形成的容積為整個活塞運動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)動機性能有很大關系，我們都知道汽油發(fā)動機在運轉時，吸進來的通常是汽油與空氣混合而成的混合氣，在壓縮過程中活塞上行，除了擠壓混合氣使之體積縮小之外，同時也發(fā)生了渦流和紊流兩種現(xiàn)象。當密閉容器中的氣體受到壓縮時，壓力是隨著溫度的升高而升高。若發(fā)動機的壓縮比較高，壓縮時所產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，再加上剛才所說的渦流和紊流效果和高壓縮比所得到的密封效果，使得在下一刻運動中，當火花塞跳出火花時就能使得這混合氣在瞬間內完成燃燒的動作，釋放出最大的爆發(fā)能量，來成為發(fā)動機的動力輸出。反之，燃燒的時間延長，能量會耗費并增加發(fā)動機的溫度而并非參與發(fā)動機動力的輸出，所以我們就可以知道，高壓縮比的發(fā)動機就意味著可具有較大的動力輸出。

　　通常的低壓壓縮比指的是壓縮比在10以下，高壓縮比在10以上，相對來說壓縮比越高，發(fā)動機的動力就越大，目前所知三菱GPI發(fā)動機的壓縮比已經達到了12。

　　壓縮比越高發(fā)動機抖振越厲害，這是因為發(fā)動機的壓縮比越高，通常伴隨著的就是發(fā)動機工作時抖振會較明顯增大，即使是多缸發(fā)動機也是如此。在爆發(fā)點火時混合氣燃燒所產生的能量在瞬間釋放出來，相對的振動的動能也就較大，于是運輸動力也就較為明顯。另外是由于多缸發(fā)動機其動力的產生較為密集，所以直接的感覺較為輕微。至于其他直列式的四缸、三缸發(fā)動機，其動力產生的次數(shù)就沒有那么頻繁，再加上采用高壓縮比，其振動也就避免不了。然而有一點值得一提的是，既然如上所提到的現(xiàn)象，那么近代的高級轎車幾乎都屬于高壓縮比的發(fā)動機，即使是四缸發(fā)動機其抖動現(xiàn)象也不明顯，甚至有些車輛的發(fā)動機在運轉時，如不特別去注意甚至都感覺不到它是處于運轉狀態(tài)呢？因為這些車況的怠速運轉都經過專門的調校，將它的振動點恰當彌補。但你是否注意到發(fā)動機的轉速若提升到某一個轉速，車速升到某種速度運行時，車輛會有一個不可克服的共振區(qū)。因此調校技術的難度是相當大的。它需要我們不斷的探索和研究。

　　工作溫度在此時，也深深地關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系，然而發(fā)動機的運轉都有一個合適且正常的工作溫度范圍，發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)必須幫助整個發(fā)動機在適宜的溫度區(qū)域內工作，否則不論是太高或是太低的工作溫度都會使得發(fā)動機無法發(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，目前汽車發(fā)動機的工作溫度都設計在80-110℃之間，這個適當且正常的工作溫度下，發(fā)動機的工作效率可以達到原設計的理想百分率。若高于這個溫度，當進入氣缸燃燒室的混合氣吸收過度的熱量，可能會引起自燃、預燃，而引起爆震的發(fā)生，使發(fā)動機無力、損壞機械元件。反之溫度過低，則混合氣的汽化不良，燃燒效果變差，無法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個角落，形成積炭或是附在油環(huán)之中，當壓縮環(huán)將油膜刮除時，進入潤滑油系統(tǒng)內，會污染機油，使機油的潤滑性、密封性、附著性、流動能力……等諸多性能受到影響，從這個角度來看，壓縮比與冷卻系統(tǒng)的關系確又是如此重要。

　　壓縮比太高導致自燃，有一個常識，同時也是一個觀念，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)動機的壓縮比再高也高不過柴油發(fā)動機，所以對于汽油發(fā)動機而言，10：1以上的壓縮比便屬于高縮比的發(fā)動機。這與汽油的燃點較柴油高的原因有關，假若壓縮壓力太高，則燃燒室內的混合氣，會由于分子聚集，其中的汽油分子吸收了足夠的熱量之后，在達到它的燃點時，此時若燃燒室內存有積炭或某個角落恰有熱點出現(xiàn)，吸收足夠熱量的汽油分子便會自行燃燒起來，或在火花塞欲點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，從另一個角度來看，又恨不得在壓縮行程時，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更佳。它在吸收最多的能量后，在一個適當?shù)臅r刻，火花塞跳火產生火花，則混合氣能在最短的瞬間，將所蓄存的能量釋放出來，推動活塞，產生動力，使發(fā)動機具有最大功率的輸出，發(fā)揮出全部的能量，即發(fā)動機做功。可在這兩難之處，高科技產品又推出增壓發(fā)動機，在某一工作范圍時，它是具有低壓縮比的，但當達到某一個設計的工作條件時，該增壓系統(tǒng)會發(fā)生作用，使得發(fā)動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)動機。

　　壓縮比較高時，整個燃燒室的氣密效果也要加強，否則容易漏氣，耗損發(fā)動機的動力，并導致發(fā)動機機體的故障，如活塞環(huán)、氣門座圈……等的密封性變差。同時過多的混合氣進入曲軸箱內，會引起潤滑油的變質，因此PCV閥的作用無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)動機必須得注意這些問題，也就是說它要使用彈性強度較大的活塞環(huán)。然而又遇到一個問題：潤滑油的使用，這關系著潤滑油膜的穩(wěn)固、機油流動性及發(fā)動機氣缸的磨損和油料的經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題。尤其是現(xiàn)在的車輛，不論是油料消耗還是排放出來的廢氣污染物質，都有一套嚴格的管理標準。眾所周知，發(fā)動機氣缸的壓縮比高時，燃燒的溫度也相對的升高，則排放出來的廢氣中氮氧化合物的含量也就增加，這樣又引起污染問題，反這會產生樸素矛盾的關系。這些也令工程設計人員及維修技師們?yōu)閷ふ乙粋�良好的數(shù)值范圍而不得不多次開發(fā)與實驗。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。

　　汽油發(fā)動機是點燃式，壓縮比低；柴油發(fā)動機是壓燃式，壓縮比高。轎車的汽油發(fā)動機壓縮比是8－11，柴油發(fā)動機壓縮比是18－23。

　　我們通常說的90號、93號、97號汽油，這個數(shù)值代表汽油的標號，即實際汽油抗爆性與標準汽油的抗爆性的比值。標號越高，抗爆性能就越強。標準汽油是由異辛烷和正庚烷組成。異辛烷的抗爆性好，其辛烷值定為100；正庚烷的抗爆性差，在汽油機上容易發(fā)生爆震，其辛烷值定為0。如果汽油的標號為90，則表示該標號的汽油與含異辛烷90%、正庚烷10%的標準汽油具有相同的抗爆性。

　　選用汽油標號的唯一標準是汽車發(fā)動機的壓縮比。一般來說，壓縮比越高的發(fā)動機，可燃性混合氣被壓縮的體積越小，動力性越足、油耗也越小。但壓縮比得有另一個指標配合，它就是汽油的抗爆性指標，亦稱辛烷值，即汽油標號。壓縮比越高的發(fā)動機，要求汽油的抗爆性指標越高，即汽油的標號也就越高。中國的汽車發(fā)動機主要是引進或參照國外標準生產，目前國外油品市場只有９３、９５、９８這三種標號的汽油，發(fā)動機的壓縮比也是參照這三種標號而設計，所以與９０號汽油匹配的發(fā)動機不多。然而現(xiàn)在降標用油的現(xiàn)象極為普遍，據(jù)測算和觀察，現(xiàn)在小車壓縮比大都在9.0以上，有的進口車壓縮比甚至在10.8以上，這些都應該用95號以上的汽油。但從實際情況上來看，60%以上的車子都用錯汽油，主要是因為：

　　一、車主為了省錢，用低標汽油。表面上好像省了一毛多錢,實際上油耗增加了5 8%%,還得額外增加數(shù)以萬計的汽車維修費。

　　二、為了車的銷量，許多汽車說明書上根本就不標明車子的壓縮比，銷售人員也不給購車者介紹壓縮比，使得許多買車人忽略了這一重要指標。

　　而汽車到底喝什么油，還是壓縮比說了算。一般壓縮比越大的要求汽油標號越高。通常，壓縮比在7.5-8.0應選用90-93號車用汽油；壓縮比8.0-8.5應選用90-93號車用汽油；壓縮比在8.5-9.0應選93-95號車用汽油；壓縮比在9.5-10.0應選用95-97號汽油。具體你的車到底選用什么標號的汽油，在說明書上都有寫明，按照說明書加油是不會錯的。

　　一般發(fā)動機的壓縮比是不可變動的，因為燃燒室容積及氣缸工作容積都是固定的參數(shù)，在設計中已經定好。不過，為了使得現(xiàn)代發(fā)動機能在各種變化的工況中發(fā)揮更好的效率，以變對變來改善發(fā)動機的運行性能。其中氣門可變驅動技術早已實現(xiàn)，做為重要參數(shù)的壓縮比也有人嘗試由固定不變改為“隨機應變”，但由于涉及壓縮比必然要涉及到整個發(fā)動機結構的改變，牽一而動百，難度很大，長期沒有進展。現(xiàn)在這一難題已被瑞典的紳寶工程師克服。

　　近年薩博（Saab）開發(fā)的SVC發(fā)動機以改變壓縮比來控制發(fā)動機的燃油消耗量。它的核心技術就是在缸體與缸蓋之間安裝楔型滑塊，缸體可以沿滑塊的斜面運動，使得燃燒室與活塞頂面的相對位置發(fā)生變化，改變燃燒室的客積，從而改變壓縮比。其壓縮比范圍可從8：1至14：1之間變化。在發(fā)動機小負荷時采用高壓縮比以節(jié)約燃油；在發(fā)動機大負荷時采用低壓縮比，并輔以增壓器以實現(xiàn)大功率和高扭矩輸出。薩博SVC發(fā)動機是1.6升5缸發(fā)動機，每缸缸徑68毫米，活塞行程88毫米，最大功率166千瓦，最大扭矩305牛頓米，綜合油耗比常規(guī)發(fā)動機降低了30%，并且滿足歐洲Ⅳ號排放標準。

　　現(xiàn)在的車輛都在標示著它有一個高壓縮比的發(fā)動機，同時也明顯的顯示它是一部高性能的車子，能滿足全方位驅動需要，然而這樣的術語先不去探討全方位究竟如何，單就這個常常被人冷落的壓縮比而言，事實上它代表的是一種科技的成熟，是說明著有一連串相關技術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發(fā)與研究。 壓縮比呢？就理論上而言，是發(fā)動機不可缺少的數(shù)值，不少維修人員認為只不過是個數(shù)值而已，又不具有任何單位，從以上結果可以看出，對發(fā)動機的性能是多么緊密相關，對維修人員多么重要。