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#车生活#发动机压缩比是怎么回事,为什么现在的发动机压缩比越来越高了?
对汽车稍有了解的小伙伴,都会听说一个压缩比的概念,它是一个重要的发动机技术参数,对汽车的燃油适应性、发动机动力性、经济性等都有很大的影响。 今天我们就来简单的说一说发动机压缩比的相关知识。

首先来说说什么是发动机的压缩比。所谓压缩比是指发动机气缸总容积与燃烧室容积的比值,用X:1来表示。比如某发动机活塞处于下止点时,气缸的总容积是550ml,当曲轴旋转180°,活塞处于上止点时,活塞上方的燃烧室容积是50ml,那么这款发动机的压缩比就是550/50=11:1。需要注意的是:压缩比的写作形式是X:1,比如9.3:1、10.5:1、14:1等,而不是9.3、10.5、14,我们日常所说的发动机压缩比是多少多少,其实是一种不规范的叫法。

压缩比是一个重要的发动机技术参数,它的物理意义是气缸中的气体被压缩的程度。比如上述的例子,发动机压缩比是11:1,就表示进入气缸中的气体被压缩了11倍。一般发动机的压缩比越高,表示进入气缸中的气体被压缩的越厉害,气体的温度、压力就越高,气体流动速度越快,可燃混合气中的燃油与空气混合得越均匀,可燃混合气燃烧速度越快、越完全,释放的热量也越多,转化的机械能越高。简单的说就是,发动机压缩比越高,发动机的热效率越高,经济性越好。

正因为如此,提高发动机的压缩比,就成了提高发动机热效率的一个重要手段。所以现在汽车发动机的压缩比较以前有了很大的提高,比如很早以前的老式汽油机压缩比只有6.5~7:1,老普桑的1.8自然吸气汽油发动机压缩比也只有8.5:1,它们的最高热效率很难超过35%,一般都在30%左右徘徊;而现在的汽油机压缩比一般都在11:1以上,丰田公司热效率最高的发动机压缩比是12:1,而马自达创驰蓝天发动机压缩比高达14:1,最新的压燃式汽油机压缩比可以达到18:1,这样发动机的热效率就有了很大的提升,一般都在38%以上,丰田的混动发动机热效率最高可达41%。而柴油机的压缩比一般在16~24:1之间,关于柴油机压缩比的问题我们在后面单独讨论。

有人说既然提高压缩比就可以提高发动机热效率,那以前为什么不这样做呢?这主要是因为,提高发动机的压缩比是受很多条件限制的,以前的发动机由于技术水平和汽油品质的限制,压缩比过高会导致发动机爆燃。所谓爆燃是汽油机的一种非正常燃烧方式,它是指汽油机在燃烧过程中,由于可燃混合气被过度压缩,温度和压力过高,在火花塞点火之前就在燃烧室中形成了多个火焰中心点燃可燃混合气,导致局部压力和温度猛增,压力波在气缸内高频振荡,发动机出现严重的敲缸和抖动的现象,严重时甚至会损坏发动机。如果想避免发动机爆燃,一个方法是提高汽油的抗爆性,一个方法是控制可燃混合气在发动机中的燃烧方式和速度。

一些老司机应该记得,上世纪七八十年代,汽油的标号只有70号、80号,在九十年代才出现了90号汽油,这样的汽油抗爆性是非常差的,如果发动机的压缩比过高的话,汽油在燃烧室中被过度压缩,就会导致爆燃,因此发动机的压缩比不宜过高,一般都是在6~8:1之间。后来随着汽油炼制技术的进步,汽油标号逐步提高,出现了90、93、97号汽油,汽油的抗爆性大幅度提高,发动机的压缩比也随之提高了。之前老司机经常说的发动机压缩比与汽油标号的对应关系,比如压缩比在7:1以下用85号汽油,7~8:1之间用90号汽油,8~9:1之间用93号汽油,9:1以上用97号汽油等,就是这么来的。而现在的汽油标号是92、95、98,汽油的抗爆性进一步提升,适应的发动机压缩比也大幅提高了。

还有一个非常重要的因素是,发动机技术的进步。早期的发动机都是化油器供油、机械式点火,可燃混合气的浓度和点燃时间控制不是很精准,不能自动的推迟点火时间。而现在的发动机都是电控燃油喷射、电控点火,对可燃混合气的浓度控制以及点火的时机控制更加精准,在发生爆燃时会自动的推迟点火时间;普遍采用半球形燃烧室,燃烧室的面容比更大,活塞头部形状不再是简单的平顶,对可燃混合气在气缸中的流动轨迹以及速度控制的也更好,这样会进一步降低发动机爆燃的几率。此外,现在越来越多采用的缸内直喷技术、稀薄燃烧技术、可变气门正时技术等,也会降低发动机爆燃的可能性。

所以,现在的发动机允许使用更高压缩比而不会发生爆燃。比如现在大多数自然吸气汽油发动机的压缩比都在10.5:1以上,并且可以使用92号汽油,只有很少一部分汽油机需要使用更高标号的95号汽油。现在的发动机也不必根据压缩比选择汽油标号了,只要按照车企规定的标号加注即可,因为不同的发动机调校是不同的,发动机的点火时间、气门正时控制等有所不同,对爆燃的抑制程度也不同,即使是同样压缩比的发动机,对汽油的要求也可能不同。

当然,发动机的压缩比也不是越高越好。随着压缩比的提高,发动工作时活塞上方的压力也会增加,活塞、连杆及曲轴受到的压力都会增大,因此就要相应的增大各零部件的强度,发动机的体积、重量以及成本也会因此而增大。此外,发动机压缩比越高,调校越困难,发动机在很多时候是在临界状态下工作,技术状况稍有改变,就有可能发生爆燃、表面点火等非正常燃烧,发动机的容错率会下降。还有就是发动机压缩比过高,会导致发动机稳定性、可靠性下降,使用寿命缩短。所以,发动机的压缩比并不是越大越好,而是要适当,聪明的汽车工程师会综合各方面的需求,设计出一个最适合的压缩比,使发动机的动力性、经济性、可靠性达到一个完美的平衡。

为了使发动机压缩比更好的适应发动机在各种工况下的使用需求,工程师又开发出来可变压缩比发动机,它能够自动适应发动机的运转工况,随时改变发动机的压缩比,使发动机既能发挥最大的动力性和经济性,又能够有效的避免爆燃。目前已经实现量产的是日产公司的 2.0L VC-Turbo 可变压缩比发动机,它的压缩比可以在8:1 和 14:1 之间切换,搭载在英菲尼迪Q50上。不过个人看来,这款发动机结构过于复杂,可靠性有待观察,目前还不宜广泛推行。此外,现在发动机上的可变气门正时系统已经可以在一定程度上改变发动机压缩比,这种可变压缩比发动机实用性值得商榷。

大家可能还会发现一个有趣的事,就是马自达的创驰蓝天发动机,压缩比高达14:1,但是却可以使用92号汽油,这是怎么做到的呢?原来,这款发动机所谓的14:1压缩比,其实是一种“假压缩比”。它利用可变气门正时技术,使发动机在奥托循环与米勒循环之间互相切换,在绝大多数情况下,发动机的压缩比并不是14:1,而是在11:1左右。

比如创驰蓝天2.0发动机,它的气缸容积为500ml,燃烧室容积为37.1ml,标注压缩比是13:1。但是在发动机实际工作中,在进气行程中吸入的空气会被吐出一部分,比如吸入500ml的空气,在压缩行程中由于进气门晚关将进气又挤出去了100ml,那么实际进入气缸中参与燃烧的空气应该是400ml,这样发动机的实际压缩比就是400/37.1=10.8。即该发动机的实际压缩比为10.8:1,这样的压缩比使用92号汽油当然是没有问题的。

前面说高压缩比发动机可以使用低标号的汽油,但是有很多增压发动机,它们的压缩比并不高,却要求使用高标号的汽油,比如大众的1.4TSI发动机,压缩比只有9.3:1,却要求使用95号汽油,还有大众的 EA888发动机,压缩比是9.6:1,也要求使用95号汽油,这又是怎么回事呢?

其实对于增压发动机来说,它标注的压缩比也不是实际的压缩比。由于进入气缸中的空气事先被压缩了,所以实际进入气缸中的空气量要大于理论上进入气缸中的空气量,实际压缩比也要比标注的压缩比大。比如某发动机气缸容积为500ml,燃烧室容积为55ml,标注压缩比为9:1。在发动机工作过程中,600ml的空气被增压器压缩为500ml进入气缸,所以此时发动机的压缩比应该是600/55=11,即该发动机的实际压缩比为11:1,因此这样的发动机要求使用95号汽油就有情可原了。实际上,绝大多数的增压发动机在工作过程中的压缩比都会大于11:1,因此个人建议,为了避免发动机在极限工况下发生爆燃,延长发动机使用寿命,更好的发挥发动机的性能,所有的小排量涡轮增压车型,都应该使用95号以上的汽油。

最后我们再来说说柴油机的压缩比。大家知道,柴油机的工作方式与汽油机不同,柴油在发动机中是被压燃的,因此,在某种程度上来说,柴油机的压缩比应该是越高越好。但实际上,柴油机的压缩比一般在16~24:1之间,并且这些年来,柴油机的压缩比有降低的趋势,大多在17~18:1之间,比如锡柴CA6DM 柴油机、玉柴6112 柴油机压缩比都是17.5:1, 江铃JX493柴油机、长城绿净柴油机压缩比都是17.2:1,而康明斯KTA19G2柴油机的压缩比竟然是14.5:1,都快比创驰蓝天发动机低了,这究竟是为什么呢?

其实大家都忽略了一个问题,那就是柴油发动机几乎都采用了涡轮增压技术,发动机的实际压缩比要高于标注的压缩比,绝大多数标注17~18:1压缩比的柴油机,实际压缩比都在20~22:1之间,这个压缩比并不低。大家也可以看到,现在的柴油机排量不如以前大,但是发动机的功率却远高于以前的自然吸气柴油机,就是由于涡轮增压技术的加持。之所以不采用更高压缩比的原因,一是压缩比过高,需要对柴油机机体做加强,会增高柴油机的体积和质量;二是柴油机的压缩比过高,会增加尾气中氮氧化物的含量,导致尾气排放超标;三是压缩比过高,会导致柴油机工作粗暴,汽车的NVH不好控制。因此,适当的降低压缩比,可以减少尾气中氮氧化物的含量,降低柴油机的噪音,由此带来的发动机性能下降,可以通过涡轮增压技术、高压共轨燃油喷射技术等来弥补。

那么在未来,汽油机和柴油机压缩比是否会越来越接近,直至趋近于一致呢?个人认为不太可能。现在汽油机的趋势是小排量涡轮增压,发动机的压缩比一般都在10:1以下,而柴油机不论怎么降低压缩比,也不能突破压缩比的下限,否则就无法使柴油压燃。所以,二者的压缩比差距也许会缩小,但是永远也不可能一致。#汽车资讯#

老电工教你怎么看电气控制图

看电气控制电路图一般方法是先看主电路,再看辅助电路,并用辅助电路的回路去研究主电路的控制程序。电气控制原理图一般是分为主电路和辅助电路两部分。其中的主电路是电气控制线路中大电流流过的部分,包括从 电源到电机之间相连的电器元件。而辅助电路是控制线路中除了主电路以外的电路,其流过的电流比较小。

分析主电路:无论线路设计还是线路分析都是先从主电路入手。主电路的作用是保证机床拖动要求的实现。从主电路的构成可分析出电动机或执行电器的类型、工作方式,起动、转向、调速、制动等控制要求与保护要求等内容。

分析控制电路:主电路各控制要求是由控制电路来实现的,运用“化整为零”、“顺藤摸瓜”的原则,将控制电路按功能划分为若干个局部控制线路,从电源和主令信号开始,经过逻辑判断,写出控制流程,以简便明了的方式表达出电路的自动工作过程。

分析辅助电路:辅助电路包括执行元件的工作状态显示、电源显示、参数测定、照明和故障报警等。这部分电路具有相对独立性,起辅助作用但又不影响主要功能。辅助电路中很多部分是受控制电路中的元件来控制的。

分析联锁与保护环节:生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求,实现这些要求,除了合理地选择拖动、控制方案外,在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。在电气控制原理图的分析过程中,电气联锁与电气保护环节是一个重要内容,不能遗漏。

总体检查:经过“化整为零”,逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后,还必须用“集零为整”的方法检查整个控制线路,看是否有遗漏。特别要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系,以达到正确理解原理图中每一个电气元器件的作用。

1. 看主电路的步骤

第一步:看清主电路中用电设备。用电设备指消耗电能的用电器具或电气设备,看图首先要看清楚有几个用电器,它们的类别、用途、接线方式及一些不同要求等。

第二步:要弄清楚用电设备是用什么电器元件控制的。控制电气设备的方法很多,有的直接用开关控制,有的用各种启动器控制,有的用接触器控制。

第三步:了解主电路中所用的控制电器及保护电器。前者是指除常规接触器以外的其他控制元件,如电源开关(转换开关及空气 、万能转换开关。后者是指短路保护器件及过载保护器件,如空气断路器中电磁脱扣器及热过载脱扣器的规格、熔断器、热继电器及过电流继电器等元件的用途及规格。一般来说,对主电路作如上内容的分析以后,即可分析辅助电路。

第四步:看电源。要了解电源电压等级,是380V还是220V,是从母线汇流排供电还是配电屏供电,还是从发电机组接出来的。

2. 看辅助电路的步骤
辅助电路包含控制电路、信号电路和照明电路。分析控制电路。根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求,逐一找出控制电路中的其他控制环节,将控制线路化整为零,按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。如果控制线路较复杂,则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路,以便集中精力进行分析。

第一步:看电源。首先看清电源的种类。是交流还是直流。其次。要看清辅助电路的电源是从什么地方接来的,及其电压等级。电源一般是从主电路的两条相线上接来,其电压为380V.也有从主电路的一条相线和一零线上接来,电压为单相220V;此外,也可以从专用隔离电源变压器接来,电压有140、127、36、6.3V等。辅助电路为直流时,直流电源可从整流器、发电机组或放大器上接来,其电压一般为24、12、6、4.5、3V等。辅助电路中的一切电器元件的线圈额定电压必须与辅助电路电源电压一致。否则,电压低时电路元件不动作;电压高时,则会把电器元件线圈烧坏。

第二步:了解控制电路中所采用的各种继电器、接触器的用途。如采用了一些特殊结构的继电器,还应了解他们的动作原理

第三步:根据辅助电路来研究主电路的动作情况。分析了上面这些内容再结合主电路中的要求,就可以分析辅助电路的动作过程。控制电路总是按动作顺序画在两条水平电源线或两条垂直电源线之间的。因此,也就可从左到右或从上到下来进行分析。对复杂的辅助电路,在电路中整个辅助电路构成一条大回路,在这条大回路中又分成几条独立的小回路,每条小回路控制一个用电器或一个动作。当某条小回路形成闭合回路有电流流过时,在回路中的电器元件(接触器或继电器)则动作,把用电设备接人或切除电源。在辅助电路中一般是靠按钮或转换开关把电路接通的。对于控制电路的分析必须随时结合主电路的动作要求来进行,只有全面了解主电路对控制电路的要求以后,才能真正掌握控制电路的动作原理,不可孤立地看待各部分的动作原理,而应注意各个动作之间是否有互相制约的关系,如电动机正、反转之间应设有联锁等。

第四步:研究电器元件之间的相互关系。电路中的一切电器元件都不是孤立存在的而是相互联系、相互制约的。这种互相控制的关系有时表现在一条回路中,有时表现在几条回路中。

第五步:研究其他电气设备和电器元件。如整流设备、照明灯等。

综上所述,电气控制电路图的查线看图法的要点为:

(1)分析主电路。从主电路人手,根据每台电动机和执行电器的控制要求去分析各电动机和执行电器的控制内容,如电动机启动、转向控制、制动等基本控制环节。

(2)分析辅助电路。看辅助电路电源,弄清辅助电路中各电器元件的作用及其相互间的制约关系。

(3)分析联锁与保护环节。生产机械对于安全性、可靠性有很高的要求,实现这些要求,除了合理地选择拖动、控制方案以外,在控制线路中还设置了一系列电气保护和必要的电气联锁。

(4)分析特殊控制环节。在某些控制线路中,还设置了一些与主电路、控制电路关系不密切,相对独立的某些特殊环节。如产品计数装置、自动检测系统、晶闸管触发电路、自动调温装置等。这些部分往往自成一个小系统,其读图分析的方法可参照上述分析过程,并灵活运用所学过的电子技术、交流技术、自控系统、检测与转换等知识逐一分析。

(5)总体检查。经过化整为零,逐步分析了每一局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系之后,还必须用集零为整的方法,检查整个控制线路,看是否有遗漏。最后还要从整体角度去进一步检查和理解各控制环节之间的联系,以达到清楚地理解电路图中每一电气元器件的作用、工作过程及主要参数。

① 先要知道这个设备是如何操作的、使用的、工作的;
② 看这个设备的电路框图,弄清楚框图之间的联系、关系、相互作用,用你了解的设备的操作、使用、工作来理解分析框图;
③ 进入一个个框图的具体电路。找框图的电源端、信号的输入输出端……
④ 打开设备的实际电路,先对应框图找相应部分电路,把实际电路按框图分成几个部分;
⑤ 进入一个个部分电路,对照电路图,找相应元器件的位置,不断反复理解记忆实际电路中各个主要元件的作用、工作、可能故障表现;
⑥ 最终实现电路图、实际电路的理解和故障维修!


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