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在之前的文章中，提到過(guò)氣缸在點(diǎn)火前要將缸內(nèi)空氣或混合氣壓縮，提到過(guò)柴油機(jī)壓縮比更大，并且在上一片文章里面也簡(jiǎn)單的講述了發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的定義和作用。而壓縮比這個(gè)數(shù)值究竟對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響有多大？今天小編將其深度解析一下。

我們?cè)俅位仡櫼幌聣嚎s比的概念：氣缸在下止點(diǎn)時(shí)的最大體積與氣缸在上止點(diǎn)時(shí)最小體積之比，即為壓縮比。

我們假設(shè)一個(gè)氣缸，缸徑84mm，行程90mm，活塞面積約為55.5cm2（考慮到縫隙，實(shí)際值應(yīng)更小些），排量即為499.5ml，如果已知頂部燃燒室容積約為55.5ml，則可得出其壓縮比為10：1，同理?yè)Q算，如果壓縮比值為12，則頂部燃燒室容積為45.4ml。中學(xué)的數(shù)學(xué)題，不用多解釋了。
接下來(lái)我們通過(guò)幾個(gè)問(wèn)題來(lái)分析壓縮比的意義。

我們?yōu)槭裁匆獙怏w壓縮？

我們?cè)凇督庾x汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（一） 內(nèi)燃機(jī)的誕生》章中提到過(guò)，1858年勒努瓦發(fā)明了一款二沖程煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，混合氣未被壓縮即點(diǎn)燃，導(dǎo)致效率不高。為什么說(shuō)不經(jīng)過(guò)壓縮，效率就不高呢？

這是因?yàn)椋簤毫ι呖梢宰寶怏w的密度變大，分子間的距離也就變小，這樣燃油分子和氧分子距離也就更近，燃燒速度就更快；溫度可以讓讓氣體分子運(yùn)動(dòng)速度加快，燃油分子和氧氣分子更容易互相作用，這就讓混合氣體更容易點(diǎn)燃。而且較小的燃燒空間可以較快的完成燃燒，燃燒過(guò)程加快也提高了性能。

為什么要提高壓縮比？

我們還拿那個(gè)缸徑84mm，行程90mm，活塞面積約為55.5cm2，排量即為499.5ml的汽油機(jī)汽缸建立一個(gè)非常簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型：
當(dāng)壓縮比為2:1時(shí)，假設(shè)此時(shí)進(jìn)氣壓力為正常的1個(gè)大氣壓，即0.1Mpa，經(jīng)過(guò)90mm吸氣行程，499.5ml混合氣進(jìn)入汽缸，經(jīng)過(guò)壓縮行程后，壓力為0.2Mpa，缸內(nèi)燃油完全燃燒后，絕熱狀況下，溫度和壓力升高倍率設(shè)定為初始值5倍，即1Mpa，減去對(duì)抗的一個(gè)大氣壓為0.9Mpa，換算之后壓強(qiáng)為90N/cm2。乘以55.5cm2，此時(shí)對(duì)活塞的向下壓力為4995N，除以9.8即510Kg等效重量。（雖然這個(gè)數(shù)值看起來(lái)很大，但這是瞬間最大值，與整個(gè)循環(huán)中持續(xù)的扭矩相差甚遠(yuǎn)。而且經(jīng)過(guò)曲軸轉(zhuǎn)換之后，換算成扭矩要小很多。）

我們?cè)倏磯嚎s比為10:1的情況如何：進(jìn)氣壓力為0.1Mpa，壓縮后缸內(nèi)壓力變成1Mpa，繼續(xù)絕熱燃燒，壓力升高5倍，即5Mpa，減去對(duì)抗的1個(gè)大氣壓，為4.9Mpa，換算后為490N/cm2。乘以55.5cm2后，約為27200N，即2775Kg！按數(shù)值粗略推斷，光是扭矩相比之前升高5倍多，功率也一樣會(huì)有大幅提高。

經(jīng)過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，足以說(shuō)明壓縮比的提高，對(duì)應(yīng)著發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率的提高。

注意：以上算法并不完全準(zhǔn)確，其中未考慮進(jìn)氣壓力由于節(jié)氣門(mén)產(chǎn)生的泵氣損失，燃燒室掃氣情況，非絕熱壓力轉(zhuǎn)換，混合氣始開(kāi)氏溫度，以及空氣、燃油蒸汽和燃燒尾氣的比熱容等因素，而且不同工況下，燃油燃燒程度也不同，所以缸內(nèi)壓力不能完全按照比例增長(zhǎng)去分析，但這種趨勢(shì)是存在的，因而可以用來(lái)證明壓縮比給動(dòng)力帶來(lái)的增加。

為什么壓縮比不能提的太高？

根據(jù)上段的分析，我們得知，既然較高的壓縮比可以帶來(lái)巨大的動(dòng)力收益，那么我們把壓縮比值提高到20、30，甚至更高，怎么樣？

當(dāng)然不可以。我們前一篇文章專門(mén)講了爆震，而高壓縮比正是導(dǎo)致爆震因素之一。雖然現(xiàn)代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比越來(lái)越高，但這是在科技不斷發(fā)展，且汽油標(biāo)號(hào)也越來(lái)越高的前提下提升的。這畢竟是一個(gè)過(guò)程，不是一蹴而就的。早期發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不先進(jìn)，氣缸不能承受太大壓強(qiáng)，而且即便發(fā)動(dòng)機(jī)允許，市面上也沒(méi)有高標(biāo)號(hào)的汽油油或者不普及，例如八九十年代的212和2020，壓縮比只有七點(diǎn)幾，可以燒75號(hào)油甚至更低，而引進(jìn)的切諾基低于85號(hào)汽油就不正常工作。而且對(duì)于柴油機(jī)而言，更大的壓縮比也必然產(chǎn)生更高的壓強(qiáng)，對(duì)機(jī)件的堅(jiān)固性也是一個(gè)考驗(yàn)。

所以在通常情況下，相同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮比越高，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性越好。但凡事有度，為追求高性能而單純提高壓縮比，又要其正常工作，其難度是呈幾何倍增的。而且國(guó)內(nèi)目前油品確實(shí)不怎么樣，也限制了一些優(yōu)秀發(fā)動(dòng)機(jī)在國(guó)內(nèi)的推廣。

而有人此時(shí)會(huì)問(wèn)，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為何壓縮比不是特別高？講到增壓，又要有好多要說(shuō)，我們把這個(gè)問(wèn)題留在下一章節(jié)，我們會(huì)針對(duì)增壓的種類和效果，常見(jiàn)的問(wèn)題做解讀，敬請(qǐng)關(guān)注！