壓縮率
編輯壓縮率是內燃機中氣缸和燃燒室在其xxx值和最小值時的比值。此類發動機的基本規格,以兩種方式測量:靜態壓縮比,基于活塞處于其沖程底部時燃燒室和氣缸的相對體積計算,以及燃燒室體積在活塞處于其沖程底部時活塞處于其沖程的頂部。動態壓縮比是一種更高級的計算,它還考慮了在壓縮階段進出氣缸的氣體。
效果和典型比率
編輯高壓縮比是可取的,因為它允許發動機從給定質量的空氣燃料混合物中提取更多的機械能,因為它具有更高的熱效率。這是因為內燃機是熱力發動機,更高的壓縮比允許以更少的燃料達到相同的燃燒溫度,同時提供更長的膨脹循環,產生更多的機械功率輸出并降低排氣溫度。
汽油發動機
在過去20年用于乘用車的汽油(汽油)發動機中,壓縮比通常在8:1和12:1之間。一些生產引擎使用了更高的壓縮比,包括:
- 1955年至1972年制造的汽車,專為高辛烷值含鉛汽油而設計,壓縮比高達13:1。
- 自2012年以來發布的一些馬自達SkyActiv發動機的壓縮比高達16:1。除了直接噴射外,SkyActiv發動機還通過改進排氣掃氣(確保進氣沖程前氣缸溫度盡可能低)來實現與普通無鉛汽油(英國為95RON)的壓縮比。
- 豐田DynamicForce發動機的壓縮比高達14:1。
- 2014款法拉利458Speciale的壓縮比也為14:1。
當使用強制進氣(例如渦輪增壓器或機械增壓器)時,壓縮比通常低于自然吸氣發動機。這是因為渦輪增壓器/增壓器在空氣進入氣缸之前已經壓縮了空氣。使用進氣道燃料噴射的發動機通常比直接噴射發動機運行更低的增壓壓力和/或壓縮比,因為進氣道燃料噴射導致空氣/燃料混合物一起被加熱,從而導致爆震。相反,直接噴射發動機可以運行更高的增壓,因為在沒有燃料的情況下加熱的空氣不會爆炸。如果使用較低辛烷值的燃料,較高的壓縮比會使汽油(汽油)發動機遭受發動機爆震(也稱為爆震、提前點火或爆震)。如果不存在爆震傳感器來修改點火正時,這會降低效率或損壞發動機。
柴油發動機
柴油發動機比汽油發動機使用更高的壓縮比,因為沒有火花塞意味著壓縮比必須提高氣缸中空氣的溫度,以充分利用壓縮點火來點燃柴油。直接噴射柴油發動機的壓縮比通常在14:1和23:1之間,間接噴射柴油發動機的壓縮比在18:1和23:1之間。
其他燃料
由于這些燃料的辛烷值較高,因此僅使用液化石油氣(LPG或丙烷汽車氣)或壓縮天然氣運行的發動機的壓縮比可能更高。煤油發動機通常使用6.5或更低的壓縮比。FergusonTE20拖拉機的汽油石蠟發動機版本的壓縮比為4.5:1,適用于辛烷值介于55和70之間的拖拉機蒸發油。
賽車引擎
賽車發動機通常使用高辛烷值汽油,因此可以使用更高的壓縮比。例如,摩托車賽車發動機可以使用高達14.7:1的壓縮比,而設計用于86或87辛烷值燃料的壓縮比高于12.0:1的摩托車很常見。與汽油相比,乙醇和甲醇的壓縮比明顯更高。燃燒甲醇和乙醇燃料的賽車發動機通常具有14:1至16:1的壓縮比。
可變壓縮比發動機
編輯大多數發動機使用固定壓縮比,但可變壓縮比發動機能夠在發動機運行時調整壓縮比。xxx臺具有可變壓縮比的量產發動機于2019年推出。可變壓縮比是一種在內燃機運轉時調整內燃機壓縮比的技術。這樣做是為了在不同負載下提高燃油效率。可變壓縮發動機允許在上止點處改變活塞上方的容積。更高的負載需要更低的比率來增加功率,而更低的負載需要更高的比率來提高效率,即降低燃料消耗。對于汽車用途,這需要在發動機響應負載和駕駛需求而運行時完成。2019年的英菲尼迪QX50是xxx款使用可變壓縮比發動機的商用汽車。
與壓力比的關系
編輯基于進行絕熱壓縮(即沒有向被壓縮的氣體提供熱能,并且任何溫度升高僅由于壓縮)和空氣是理想氣體的假設。然而,在大多數現實生活中的內燃機中,比熱比隨溫度而變化,并且會出現與絕熱行為的顯著偏差。
動態壓縮率
編輯上面討論的靜態壓縮比——僅根據氣缸和燃燒室容積計算——沒有考慮在壓縮階段進入或離開氣缸的任何氣體。在大多數汽車發動機中,進氣門關閉(密封氣缸)發生在壓縮階段(即下死點后,BDC),這會導致一些氣體通過進氣門被推回。另一方面,進氣口調整和掃氣會導致比靜態體積所暗示的更多的氣體被困在氣缸中。動態壓縮比考慮了這些因素。更保守的進氣凸輪軸正時(即在BDC之后不久),動態壓縮比更高,而在更激進的進氣凸輪軸正時(即在BDC之后),動態壓縮比更低。無論如何,動態壓縮比總是低于靜態壓縮比。是在當前溫度下燃燒氣體的比熱比的多變值(這補償了由壓縮引起的溫度升高,以及氣缸的熱量損失)在理想(絕熱)條件下,比熱比為1.4,但使用較低的值,通常在1.2和1.3之間,因為根據設計、尺寸和使用的材料,發動機的熱損失量會有所不同。例如,如果靜態壓縮比為10:1,動態壓縮比為7.5:1,則氣缸壓力的有用值為7.51.3×大氣壓或13.7bar(相對于大氣壓)。動態壓縮比的兩個修正對氣缸壓力的影響方向相反,但強度不同。具有高靜態壓縮比和較晚進氣門關閉的發動機將具有類似于具有較低壓縮但較早進氣門關閉的發動機的動態壓縮比。
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