汽车压缩比

燃油发动机术语

气缸在下止点时的最大体积与气缸在上止点时最小体积之比，即为压缩比。

概念

我们假设一个气缸，缸径84mm，行程90mm，活塞面积约为55.5cm2（考虑到缝隙，实际值应更小些），排量即为499.5ml，如果已知顶部燃烧室容积约为55.5ml，则可得出其压缩比为10：1，同理换算，如果压缩比值为12，则顶部燃烧室容积为45.4ml。

原因

这是因为：压力升高可以让气体的密度变大，分子间的距离也就变小，这样燃油分子和氧分子距离也就更近，燃烧速度就更快；温度可以让气体分子运动速度加快，燃油分子和氧气分子更容易互相作用，这就让混合气体更容易点燃。而且较小的燃烧空间可以较快的完成燃烧，燃烧过程加快也提高了性能。

提高原因

我们还拿那个缸径84mm，行程90mm，活塞面积约为55.5cm2，排量即为499.5ml的汽油机汽缸建立一个非常简单的数学模型：

当压缩比为2:1时，假设此时进气压力为正常的1个大气压，即0.1Mpa，经过90mm吸气行程，499.5ml混合气进入汽缸，经过压缩行程后，压力为0.2Mpa，缸内燃油完全燃烧后，绝热状况下，温度和压力升高倍率设定为初始值5倍，即1Mpa，减去对抗的一个大气压为0.9Mpa，换算之后压强为90N/cm2。乘以55.5cm2，此时对活塞的向下压力为4995N，除以9.8即510Kg等效重量。（虽然这个数值看起来很大，但这是瞬间最大值，与整个循环中持续的扭矩相差甚远。而且经过曲轴转换之后，换算成扭矩要小很多。）

我们再看压缩比为10:1的情况如何：进气压力为0.1Mpa，压缩后缸内压力变成1Mpa，继续绝热燃烧，压力升高5倍，即5Mpa，减去对抗的1个大气压，为4.9Mpa，换算后为490N/cm2。乘以55.5cm2后，约为27200N，即2775Kg！按数值粗略推断，光是扭矩相比之前升高5倍多，功率也一样会有大幅提高。

经过上述实验，足以说明压缩比的提高，对应着发动机的性能和效率的提高。

注意：以上算法并不完全准确，其中未考虑进气压力由于节气门产生的泵气损失，燃烧室扫气情况，非绝热压力转换，混合气始开氏温度，以及空气、燃油蒸汽和燃烧尾气的比热容等因素，而且不同工况下，燃油燃烧程度也不同，所以缸内压力不能完全按照比例增长去分析，但这种趋势是存在的，因而可以用来证明压缩比给动力带来的增加。

爆震出现

根据上段的分析，我们得知，既然较高的压缩比可以带来巨大的动力收益，那么我们把压缩比值提高到20、30，甚至更高，怎么样？

当然不可以。我们前一篇文章专门讲了爆震，而高压缩比正是导致爆震因素之一。虽然现代汽油发动机的压缩比越来越高，但这是在科技不断发展，且汽油标号也越来越高的前提下提升的。这毕竟是一个过程，不是一蹴而就的。早期发动机技术不先进，气缸不能承受太大压强，而且即便发动机允许，市面上也没有高标号的汽油油或者不普及，例如八九十年代的212和2020，压缩比只有七点几，可以烧75号油甚至更低，而引进的切诺基低于85号汽油就不正常工作。而且对于柴油机而言，更大的压缩比也必然产生更高的压强，对机件的坚固性也是一个考验。

所以在通常情况下，相同排量的发动机，压缩比越高，其动力性和经济性越好。但凡事有度，为追求高性能而单纯提高压缩比，又要其正常工作，其难度是呈几何倍增的。而且国内油品确实不怎么样，也限制了一些优秀发动机在国内的推广。

就是发动机混合气体被压缩的程度，用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积(即燃烧室容积)之比来表示。压缩比与发动机性能有很大关系，通常的低压压缩比指的是压缩比在10以下，高压缩比在10以上，相对来说压缩比越高，发动机的动力就越大。

选择方法

发动机混合气体被压缩的程度，用压缩前的气缸总容积与压缩后的气缸容积（即燃烧室容积）之比来表示。绝对大部分汽车采用所谓的'往复式发动机'，简单地讲，就是在发动机气缸中，有一只活塞周而复始地做着直线往复运动，且一直循环不已，所以在这周而复始又持续不断的工作行程之中有其一定的运动行程范围。就发动机某个气缸而言，当活塞的行程到达最低点，此时的位置点便称为下止点，整个气缸包括燃烧室所形成的容积便是最大行程容积，当活塞反向运动，到达最高点位置时，这个位置点便称为上止点，所形成的容积为整个活塞运动行程容积最小的状况，需计算的压缩比就是这最大行程容积与最小容积的比值。

怎样选用：应根据发动机压缩比的不同来选择不同标号的汽油。压缩比在8.5－9.5之间的中档轿车一般应使用93号汽油；压缩比大于9.5的轿车应使用97号汽油。国产轿车的压缩比一般都在9以上，最好使用93号或97号汽油。

高压缩比的发动机如果选用低标号汽油，会使汽缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。低压缩比的发动机硬要用高标号油，就会出现“滞燃”现象，即压到了头它还不到自燃点，一样会出现燃烧不完全现象，对发动机也没什么好处。

车辆越高档对燃油质量的要求也越高，例如30万元以上的中高档车，就只能加95号或97号汽油，而这里说的95号和97号代表的只是汽油中的辛烷值能量的大与小，并不能说明97号汽油就比93号汽油清洁。而高档汽车对汽油的清洁度却要求极高，如果汽油的标号不够，对车辆的影响很快就能表现出来，如加完油后马上出现加速无力的现象；如果汽油杂质过多，对汽车的影响就要一段时间后才能反应出来，因为积碳或胶质增多到一定程度才会影响汽车行驶。

国家对车用汽油有严格的标准。它不仅要求汽油有一定的辛烷值（俗称汽油标号），同时对汽油各种化学成分的含量都有严格的规定。如果烯烃的含量过高，汽车不能完全燃烧，从而产生一种胶状物质，聚积在进气歧管及气门导管部位。在发动机处于正常工作温度时，无异常现象；而当发动机熄火冷却一段时间后，这些胶质会把气门粘在气门导管内。这时起动发动机，就会发生顶气门现象。

并不是标号越高越好，要根据发动机压缩比合理选择汽油标号。

在汽车发动机的参数中，大多数崇尚动力性的车友都只是注意到了功率和扭矩这两个指标，但另一个重要指标却往往被人所忽视，这就是压缩比。压缩比就是汽缸内活塞的最大行程容积与最小行程容积的比值，也等于整个活塞的运动行程上止点和下止点在不同行程位置的容积比值。绝大部分汽车采用所谓的“往复式发动机”，简单地讲，就是在发动机汽缸中，有一只活塞周而复始地做着直线往复运动，且一直循环不已，所以在这周而复始又持续不断的工作行程之中有其一定的运动行程范围。就发动机某个汽缸而言，当活塞的行程到达最低点，此时的位置点便称为下止点，整个汽缸包括燃烧室所形成的容积便是最大行程容积；当活塞反向运动，到达最高点位置时，这个位置点便称为上止点，所形成的容积为整个活塞运动行程容积最小的状况，需计算的压缩比就是这最大行程容积与最小容积的比值。例如压缩比为10的发动机就是将可燃混合汽压缩为原来体积的1/10。

一般来说在发动机的其他设计不变的情况下，压缩比越高的车功率越大，效率越高，燃油经济性方面也会好一些。但是压缩比过高会造成稳定性下降，发动机寿命缩短。而且压缩比也不可能无限制地提高，因为可燃混合汽在压缩过程中温度会急剧提高，如果在没有到活塞的上止点处温度就已经超过可燃混合汽的燃点，则可燃混合汽就会爆燃，这就是俗称的敲缸，可以听到明显的金属撞击声，严重的爆燃甚至会使发动机倒转，给发动机造成致命的伤害。

汽油发动机在运转时，吸进来的是汽油与空气混合而成的混合气，在压缩过程中活塞上行，除了挤压混合气使之体积缩小之外，同时也发生了涡流和紊流两种现象。当密闭容器中的气体受到压缩时，压力随着温度的升高而升高。若发动机的压缩比较高，压缩时所产生的气缸压力与温度相应提高，混合气中的汽油汽化得更完全，加上高压缩比的作用，当火花塞跳出火花时就能使混合气在瞬间内完成燃烧，释放出能量，成为发动机的动力输出。反之，燃烧的时间延长，能量会耗费并增加发动机的温度，而并非参与发动机动力的输出，所以，高压缩比的发动机就意味着具有较大的动力输出。

在我市的机动车加油站，供应有90号、93号、97号三种标号的无铅汽油。您在给机动车加油时，选择哪种标号的汽油最适合呢？为了说清这个问题，首先要了解汽油标号的含义：汽油标号，指的是此标号汽油辛烷值的大小，如：93号汽油，它的含义辛烷值也是93，而辛烷值又表示此标号汽油的抗爆性，汽油的标号越高，燃烧时发动机的抗爆性越好。

为什么机动车使用的汽油要有抗爆性呢？因为要使发动机产生动力，必须要对进入发动机的空气进行压缩，只有被压缩的空气喷油点火后，空气才能膨胀，推动活塞作功。显然气体被压缩的程度越大，其压缩比（气体被压缩后的压力和大气压力之比）越大，气体膨胀后，推动活塞作功的能力也越大，发动机产生动力就越强劲。既然提高发动机的压缩比，可以提升发动机的动力，从发动机设计的角度讲，设计师会采用各种技术手段，来增加发动机的压缩比，例如：把应用在航空喷气发动机上的涡轮增压技术应用在汽车的发动机上，就是提高发动机的压缩比达到增加发动机动力最有效的技术措施之一。因为不同型号的汽车发动机的压缩比不同，所选用汽油的标号也要不同，若选用不正确，就会影响汽车的正常使用。笔者单位的一辆夏利轿车，在外地加了70号汽油后，司机反映发动机的动力下降，原来用4挡可以保持的车速，只能用3挡行驶，而且在行驶过程中，发动机温度高，水箱开锅。回来换油后，故障立即消失。这种现象司机师傅称为“叫杆”，原因是加了辛烷值低的汽油，发动机产生了轻微的爆震。如果因为加了低标号的汽油发动机出现严重爆震，在高温、高压气体作用下，会严重损坏发动机。因此，要保障车辆的正常安全使用，必须要选用标号合适的汽油，具体方法是：按照出厂说明书中提供的发动机压缩比，来选择相应标号的汽油。如捷达轿车，发动机的压缩比是9．0，您选用不低于90号汽油（可以高出1－2个标号）正合适。有的朋友会问捷达车，选用97号的汽油行不行？还有的朋友认为，选择高标号的汽油会增加发动机的动力，这两种说法都不科学。选择合适汽油的标准，是汽油的标号要和发动机的压缩比匹配，盲目选用高标号的汽油，虽能避免发动机爆震，但高标号汽油配低压缩比的发动机会改变点火时间，造成汽缸内积炭增加，长期使用会减少发动机的使用寿命。发动机动力的大小如文中所述，也不是靠使用高标号汽油一个因素决定的，不能认为谁穿的鞋大，谁就跑得快。

用研究法（专用方法的一个命名）在专用仪器上试验，得到汽油的抗暴指数就叫汽油的辛烷值，辛烷值在工业上就作为汽油的标号的划分依据。比如90#汽油就是辛烷值必须大于90.97#汽油辛烷值必须大于97。

辛烷值就是汽油中相当于辛烷的组分的百分含量，规定纯正辛烷的辛烷值为100。

标号越高辛烷值越高，抗暴性能愈高，要求汽车发动机的压缩比就越高。

所以高级轿车由于压缩比高，要求的汽油标号也高。

一般轿车压缩比不高，可以加低标号的汽油；加高标号的汽油反而对发动机不好

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