解析压缩比对发动机的影响有多大？
我们再来复习一下压缩比的概念:下止点气缸的最大容积与上止点气缸的最小容积之比就是压缩比。我们假设一个气缸的缸径为84mm，冲程为90mm，活塞面积约为55.5cm2(考虑到间隙，实际值应该更小)，排量为499.5ml，如果已知顶部燃烧室容积约为55.5ml，则可以得出其压缩比为10: 1。同样，如果压缩比是65438+，中学的数学题就不用解释了。
接下来，我们通过几个问题来分析压缩比的意义。为什么要压缩气体？我们在《汽车发动机解读(一)内燃机的诞生》一章中提到，1858年，勒努瓦发明了二冲程燃气发动机，混合气未经压缩就点火，效率低。为什么说不压缩效率不高？这是因为:压力的增加可以使气体的密度变大，分子间的距离变小，使燃料分子与氧分子的距离更近，燃烧速度更快；温度可以使气体分子运动更快，燃料分子和氧气分子更容易相互作用，使混合气体更容易点燃。而且更小的燃烧空间可以更快的完成燃烧，燃烧过程加快，也提高了性能。为什么要提高压缩比？我们还为汽油机气缸建立了一个非常简单的数学模型，气缸直径84mm，冲程90mm，活塞面积约55.5cm2，排量499.5ml:
当压缩比为2:1时，假设此时的进气压力为正常的1大气压，即0.1Mpa。90mm进气冲程后，499.5ml混合气进入缸内，压缩冲程后压力为0.2Mpa，缸内燃料完全燃烧后，温压升高比设定为绝热条件下初始值的5倍，即。乘以55.5cm2，此时活塞受到的向下压力为4995N，除以9.8，即为510Kg当量。(虽然这个数值看起来很大，但它是一个瞬间的最大值，和整个周期的持续扭矩相差甚远。而且曲轴转换后，转换的扭矩小很多。)我们来看压缩比10:1:进气压力0.1Mpa，压缩后缸内压力变成1Mpa。如果继续绝热燃烧，压力会增加5倍，即5Mpa，扣除1个大气压后为4.9Mpa，换算后为490N/个。乘以55.5cm2，大约是27200N，也就是2775Kg！根据数值粗略推断，扭矩比之前提升了5倍以上，动力也会有很大提升。通过以上实验，足以说明压缩比的提高对应着发动机性能和效率的提高。注:上述算法并不完全准确，没有考虑进气压力由于节气门引起的泵气损失、燃烧室的扫气情况、非绝热压力换算、混合气的初始开尔文温度、空气、燃油蒸气和燃烧尾气的比热容。而且不同工况下燃料燃烧的程度不同，所以缸内压力不能按比例增加来分析，但这种趋势是存在的，可以用来证明压缩比带来的功率增加。为什么压缩比不能提得太高？根据上一段的分析，我们知道既然更高的压缩比可以带来巨大的动力收益，那么把压缩比提高到20、30甚至更高怎么样？当然不是。我们之前的文章专门谈到了爆震，高压缩比是导致爆震的因素之一。虽然现代汽油机的压缩比越来越高，但这是在科技不断发展，汽油标号越来越高的前提下提高的。毕竟这是一个过程，不是一朝一夕。早期发动机技术不先进，气缸承受不了太大压力。而且即使发动机允许，也没有高标号汽油或者在市场上不受欢迎。比如八九十年代，212，2020年，压缩比只有7: 00，可以烧75油，甚至更低。而85以下的进口切诺基汽油就没有正常工作。而且对于柴油发动机来说，更大的压缩比必然会产生更高的压力，这也是对零件坚固性的考验。所以一般情况下，相同排量的发动机压缩比越高，其动力性和经济性越好。但是，凡事都有个限度。为了追求高性能，单纯提高压缩比，使其正常工作，在几何上是有难度的。而且目前国内的油品确实不怎么样，这也限制了一些优秀的发动机在国内的推广。这时候有人会问，为什么涡轮增压发动机的压缩比不是特别高？