“經常有人說我的車是1.5T的排量跟你的一樣,為什麼我動力比你差很多?”
影響動力的因素太多了,除了排量、渦輪增壓技術等等之外,還要歸根到許多汽車廠商對于發動機技術的革新,我們往往忘了一個叫發動機的壓縮比,壓縮比對于汽車來說動力上關系非常密切,估計提到壓縮比知道的人還可能想到日産在英菲尼迪上使用的2.0T VC-Turbo可變壓縮比發動機,這台發動機壓縮比是可以在8:1-14:1之間任意比率智能切換。
“那當然會有人問,發動機壓縮比是什麼來的,有什麼用?一臉懵13!”
如果是百度百科口氣,是這樣的:氣缸最小工作容積,即活塞處于上止點時活塞上方的總容積,稱燃燒室容積,用Vc表示;而活塞在下止點時活塞上方的全部容枳,即氣缸最大容積,稱氣缸總容積,用Va表示。即ε=Va/Vc,果然你還是不懂!
“好吧,你赢了,這篇文章我讀不下去!你還是直接上圖吧。”
上面的圖乍一看也複雜,其實隻要看V1和V2就可以了,汽車的壓縮比就是發動機在做功時,氣缸内壓縮前的總容積V2和壓縮後的總容積V1之比,它本身不能決定發動機的功率大小,它隻是衆多影響發動機功率和扭矩的一個因素,你可以理解壓縮氣體的壓縮程度。
理論上來講,壓縮比越大,混合氣體受到的壓力也比較大,火花塞點燃混合氣瞬間燃燒動作越快,汽車的發動機性能就越好。現在的一些自然吸氣的發動機的壓縮比通常都在9-11:1之間,而柴油發動機是在15-18:1之間。
不過凡事都不能極端,壓縮比也一樣,不能太高,太高會給發動機會鬧點小情緒,帶來爆震的現象,爆震可以說是影響發動機的工作壽命一個緻命的殺手。
“我還沒有理解完什麼壓縮比,怎麼又來一個爆震什麼鬼?”
解釋爆震之前,先說說壓縮比太高,發動機内部發生了什麼情況,看圖!看圖!看圖!當發動機缸内的混合氣還沒等火花塞點燃的時候,混合氣被做功上來的活塞壓迫提前燃燒了,高中物理老師應該有說到分子受到壓迫的話,溫度會升高,不知道你學得如何?缸裡面的混合氣受到壓迫到達燃點也會自己燃燒。
這時候火花塞又會點燃一次火,那好了,造成兩團高爆火球在燃燒室裡面劇烈碰撞,導緻整個缸體開始震動,發出“咳、咳、咳、咳”的金屬聲音,這就是爆震。爆震帶來的結果就是動力不足,由于缸體的兩團火球抵消了一些動力,從而輸出的功率就下降,嚴重時候還可能甚至導緻發動機倒轉,對機件來說是極大的損害。
“這樣啊,那有什麼方法可以解決爆震這個問題嗎?”
工程師發現,解決爆震的問題,跟汽油有很大關系,汽油的95、92、89這些都代表汽油裡面的辛烷值大小,辛烷值越高抗爆性越好,燃燒速度越慢,反之則抗爆性越差,燃燒速度快。高壓縮比使用低型号汽油由于燃燒速度快會提前燃燒,火花塞再次點燃的時候依然是爆震,反之,低圧縮比使用高型号汽油由于燃燒速度慢會帶來遲滞燃燒,火花塞點燃的時候燃燒不完全,損失一部分動力。
所以汽車廠商會在出廠這輛車的時候該使用什麼型号的汽油都會标明,高壓縮比會使用高型号的汽油。可以這麼理解,高壓縮比是胖子,汽油型号就是食物,胖子吃得多,瘦子吃得少,隻要按标準型号來加就不會有什麼問題,另外汽車平時還要注意噴油嘴和油路的保養、燃油添加劑的使用。
“壓縮比太高又爆震,難道沒有其他辦法了嗎?”
工程師也是一頭霧水,事實上困擾150多年的動力難題,而有一個神奇的企業,也就是上面提到的日産在排量不變的情況,開創了一項新的可變壓縮比發動機技術,解決傳統發動機隻能固定的壓縮比。
此前在汽車行業也有廠商嘗試去改變汽車的壓縮比來提升動力性能,改變發動機壓縮比可以從氣缸蓋、活塞連杆和曲軸來對其中一個部位做改動,薩博選擇了氣缸蓋,豐田選擇了活塞連杆,而日産則選擇了曲軸,但真正量産的隻有日産,而且就在英菲尼迪QX50身上開始做文章。
所以它是怎麼改變它壓縮比呢?需要改變壓縮比的時候,隻要改變圖上那一個諧波傳動器的旋轉角度,那麼它的左邊控制軸(請看方框内的控制軸)的高度就會變得不一樣,控制軸的高度變化了,活塞的位置也改變了,所以可以看到整個燃燒室的容積也改變了,所以壓縮比例也改變了,瞬間可以在8.0-14.0的之間任意調節,是不是很神奇!
“神奇歸神奇,這個壓縮比改變有什麼用呢?”
運動模式下,高負荷的狀态下以低圧縮比8:1的模式來工作,低負荷的狀态下以高圧縮比14:1的模式來工作,燃燒室容積變大,扭矩變大,這種切換是無級進行的切換,由電腦傳感器控制,最明顯就是相比之前QX50用的奔馳的動力總成油耗節省了35%,解決高壓縮比又不想爆震,同時排量固定下帶來更大的扭矩加速,真是魚于熊掌兼得了。
而由于高壓縮比帶來的“爆震”問題,還有另外一個汽車廠家馬自達也在利用自家創馳藍天技術把汽油機火花點火和柴油機壓燃點火兩者結合形成自家的“壓燃點火”的技術來解決高壓縮比的爆震問題。
上面我們提到由于壓燃帶來的提前燃燒和再次火花點火形成火球團碰撞導緻的爆震,這次馬自達采用了多孔高壓噴嘴改變了噴霧特性,更均勻的混合氣,混合氣形成的時間也比較短,加上凹頂活塞卻可以集合高濃度的混合氣,這樣點火時候産生向下的推力而不是在像爆震一樣的兩團火球抵消了動力,解決爆震問題同時帶來更大的扭矩。
而其中利用空氣活塞實現了缸内可變壓縮比的功能,對缸内溫度和壓力進行精準的控制,可以在火花點火和壓燃點火無縫切換。
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