焦耳和瓦的关系 :[改装养护]给harry同学讲解压缩比与引擎功率的关系。

抖音真文案网 2022年07月22日 14:51 120 admin

因为写得太长，单发一贴。也方便我以后自己找出来。

　　同时希望同志们指正我所说错的地方。

　　先说什么是压缩比，如何计算

　　压缩比是用来预计引擎效率的指数。压缩比越高，我们能从固定量化石燃料中得出的有效能源越高，当然这也要看具体是哪种燃料。柴油机的压缩比一般比汽油机高，这也就是为什么大众当初那么死心眼儿研究柴油技术来达到环保的原因，现在他们知道错了，也开始弄混和动力了。

　　压缩比=（气缸直径的平方*圆周率*活塞行程）/4+压缩到极限时缸内剩余的空间/压缩到极限时缸内剩余的空间

　　从上面的公式你大概明白，简单的说就是引擎可以把多少份油气混和物压缩成为一份，等待点燃。

　　附带一点

　　Saab曾经设计过SVC引擎，saab variable compression用液压调整压缩到极限时缸内剩余空间的大小。后来因为制造费用被通用高层给否决了。通用濒临灭亡就是在于长期不注重技术开发，他们通过资本运作来购买有先进技术和优良品牌认知度的公司，本来是没错的，但是他们接手后继续实施他们那套理念，结果导致部分小品牌的灭亡，例如老车公司。

　　现在说压缩比的意义

　　首先看看压缩比受什么限制

　　上面说过压缩比的设置很大程度决定于所用燃料，这里以汽油为例，低标号的汽油由于其中杂质（还没有深入研究具体哪种物质）会在一定压缩后导致爆燃，爆燃导致震动，导致动力流失，同时导致剧烈磨损。所以高压缩比的引擎需要高标号的汽油。

　　要说压缩比的意义，先跟你铺垫一些引擎的基本知识。尽管有些长希望能给你提供些你不知道的东西。

　　首先说功率

　　引擎动力的指标到了现在非常复杂，有非常多的单位，诸如HP,PS,BHP,KW.按照不同的标准进行不同的测量得出不同的基础指标。先说最原始的马力，horse power,这一单位是詹姆斯，瓦特就是蒸汽机那家伙为了测量一个煤矿中马拉煤的效率而提出的。按照瓦特的标准，一马力=每分钟做33000磅英尺的功。就是说一匹马出一马力，可以在一分钟内拉动330磅的煤走100尺。

　　另外一些有趣的小数据，一马力=745瓦。1马力=2540BTU(BTU是英国热能单位，一BTU等于把一磅的水升高1华氏度)，一BTU等于1055焦耳，也等于0.252的食物卡路里，有了这些数据你就可以测量你以后每天骑单车一共出了多少马力，多年没见过高中物理书，不知道你书上说过没有。

　　再说关于功率应用的问题

　　引擎的马力输出跟具体在路面上能够输出的马力是不同的，所以改车的经常会称为by engine跟by wheel.汽车所获得的实际马力受传输系统，轮胎等因素的局限。引擎能够输出定量的马力，但车不一定可以以此马力行动。不过现在有了电子化的dyno机器，大部分都是按照bywheel测量的，你玩过NSF U2的话大概知道类似的机器是什么样的。

　　单纯用来计算的引擎马力=（转速（每分钟）*该转速的扭矩）/5252。5252是通过几次单位变换的推算而来的，有兴趣可以自己从单位入手来推一推。所以现在的汽车制造商们都非常高明的标出最大马力值，那个值永远出现在非常高的转速，基本上你可能永远也用不到。所以最大的马力值几乎永远也不会出现在最大的扭矩值。也就是说汽车制造商们玩儿了一把把戏，也就是早期为什么人们说日本车的马力值有水分。本田就是靠着拼命的推高转速来获取更大的马力，不过他们的确有足够的技术来支撑引擎在高转速正常运作。这是题外话，有兴趣以后说。

　　最后来点儿引擎的基本知识

　　引擎功率跟什么有关

　　引擎的效率跟三个方面的效率有关，空间效率VE（volumetric efficiency），热效率TE（Thermal efficiency），机械效率ME(Mechanical efficiency)。

　　空间效率用来描述油气混和物进入和排出气缸的效率，在吸气过程中也就是气缸在吸气的时候究竟可以吸进占整个气缸体积百分之多少的油气混和物，没有外力作用下是不会吸满的，所以增压设备不断增大压力值也以让更多的油气混和物进入气缸。这也是增压设备能够增大引擎功率的原理，多气门技术也是一样。排气的时候也差不多，所以改车的时候会有port polish 这样的一个工序，打磨进排气管壁，让气流的进出更加有效。对于自然吸气引擎来说，进排气气门，进排气管道，和喷油喷嘴，缸内喷至少可以让燃油更有效的进入气缸，至于油气混和体气体流动效率跟单纯空气的流动效率哪个高，这我就不清楚了。你可以问问你的化学和物理老师。

　　热效率是指对于一定量的化石燃料，在燃烧过程中所产生可用的机械能的效率。也就是所谓的燃烧的充分不充分，在假设VE效率为100%的时候，热效率跟气缸压缩比，点火时间，火花塞位置和数量，气缸的设计有关。压缩得越靠近爆燃却不达到爆燃的比例，越可以最大程度的利用化石能量，在特定位置点燃可以最大发挥燃烧的效果，所以奥迪那么大肆宣传FSI就是在于他们说他们可以通过缸内气流蜗旋来达到最好的位置点燃。本田和奔驰的双火花塞技术也说他们可以让点燃的效率更高，点火的时间则复杂得多，因为燃烧是一个耗时的过程，所以大部分引擎在压缩到极点之前点燃，让燃烧可以有时间传递到气缸内各个角落。Bosch生产四接头火花塞，也就是让电流自动选择四个接头中电阻最小的一个来通电，从而增加点燃的效率，更改缸线可以减少电阻，从而增大电击时的能量。不过大部分所谓的白金，铱金火花塞并不会比普通火花塞提高多少效率，他们只不过更加耐用而以。现阶段大部分引擎的热效率都非常低，除了赛车能够达到35%以上，其他量产车大部分都低于30%。

　　机械效率，假定空间效率跟热效率都为100%的时候，引擎仍然需要符合驱动其他部件运动的能量，包括冷却设备，气门摇臂，发电设备，还有所谓的rocker，不知道怎么翻译，就是曲轴上突起的大铁块，由于引擎不断的使曲轴超一个方向旋转，会导致引擎的剧烈震动。所以在相反的方向负重来平衡曲轴的运动以此降低引擎的震动。在改装的时候很多时候会更换更小更精确的rocker来减少引擎负荷，所谓的engine balancing也是这个道理。机械效率很多时候是很难降低的，冷却设备的水泵，气门摇臂能够降低的重量不会很多，没有了这些设备引擎也无法运转。

　　要增加引擎的功率可以通过上面三个方面入手。

　　通过上面的介绍，压缩比主要能够提高引擎的热效率，更高的压缩比也需要更高标号的燃油。在燃油不爆燃的情况下尽量提高压缩比可以提高马力。

　　最后来说说压缩比的实际意义

　　上面说过，引擎的马力输出可以通过无限增加转速来达到，所以历史上有公司尝试过，小排量高转速的引擎，气缸越小，在高转速时气缸以及周边部分机械效率越高，这就是为什么我以前说要提高声功率只要把气缸做多就可以了的原因。但是实际上由于气缸太小，导致低速扭矩非常低，1.5排量的车可能极速可以跑到250以上，但所需要的时间会非常非常的长。如何在低转速发挥更好的动力输出就成了关键。在低转可以提高动力输出我所知有4个方法。

　　第一个方法，最简单最便宜最有效，增大排量，这是美国人的一贯做法，既然不能提高效率，我可以增加效率的基数。

　　第二个方法是使用双火花塞设计，增加热效率使燃烧更充分，同时跟转速无关。

　　第三个方法是更改喷油方式，精确的喷出适量的燃油，这点我相信FSI能够做到，但我着实没有办法相信活塞上扣坑能够让气流按照理论一样蜗旋到最佳位置。

　　最后一个方式就是提高压缩比。这牵涉到重新设计制造整个引擎。我不知道是否有燃油爆燃指标这一说，在不达到爆燃的前提下，重新量度活塞行程，因为气缸直径不可变。这需要精确到微米，最后差1CC的排量可以导致多于1份体现在压缩比上，从上面计算公式中可以自己导出来。

　　我也想给你一个完整的公式，推导出压缩比跟功率之间精确的数学关系。可惜我暂时没有这样的能力，你有兴趣可以自己试一试。对于引擎就是因为我们有太多不清楚关系的原因牵涉在内，导致我们无法精确的制造出想要的马力输出。

　　以上只是我所知道的皮毛，记得原来有个叫坏种的是业内人士。更多的相信他可以告诉你。