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气缸压缩比的意义何在?

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发动机是将热能转化为机械能做功、驱动汽车驱动轮转动的 一种复杂机器。热能是燃料在密闭气缸内燃烧产生的,但是热能 转化成机械能的程度,一般是以功率、扭矩、油耗、排放为指标来 衡量的。然而,这些指标又由发动机系统工程决定,其中最主要 的参数是发动机压缩比、排量、升功率等各项技术参数。本题只 探讨发动机压缩比概念。

Pagani Huayra

所谓压缩比就是活塞在下止点以上整个容积(包括缸盖燃烧 室)与活塞在上止点以上容积(包括气缸垫、燃烧室容积、上止点 以上气缸容积)之比。这一概念说明混合气体积被压缩状况。

发动机在燃料燃烧前,必须经过物理与化学的准备阶段。这 个阶段就是压缩行程。所谓物理准备,即在压缩行程(进气行程 也是物理准备阶段的一部分),随着活塞向上止点运动,使混合气 挤压,容积不断减小,混合气分子之间的摩擦阻力和气流与缸壁 之间的摩擦阻力不断加强,涡流动量矩损失不断加强,到压缩终 了时,涡流衰减,混合气的压缩压力和温度不断升高,混合气的燃 料吸收热能更多,不断使燃油雾化、蒸发,使之与进人缸内的空气 不断混合,且因燃料更细化,使燃料与空气混合更均匀。所谓化 学准备阶段,是指在压缩时,由于混合气不断积蓄热量,不断氧 化,到压缩终了时,由于混合气温度高而使燃油分子分裂成大量 的自由原子或自由基,如H、0、CH等,形成活化中心,更易氧化 燃烧。对于四气门发动机,混合气往往采用滚流。滚流在压缩过 程时动量损失较小,当接近上止点时,大的滚流将破裂成更多小 的涡流,形成无规则的气流运动,增强了湍流强度和湍流的动能, 使火焰传播速度更快。

一般来说,压缩压力与压缩比关系是:压缩压力=1. 29 X压 缩比。可见,m比越大,混合气的物理准备与化学准备越好,湍 流强度更大,更易形成活化中心,混合气氧化好,燃烧传播速坻越 快。在同一个条件下,循环燃烧的上一个点火提前角与下一个点 火提前角变化量小,都是最佳值,这样,热量利用程度越大,热损 失越小,使动力大、油耗下降、排放小。

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