请弄明白一点,压缩比本身与是否产生爆震没有直接的关系;但高压缩比会间接导致点火前的高温、高压(气体压缩程度越大、释放的热量以及压力也越强,这就是高压缩比更容易导致爆震的原因);同理涡轮增压虽然压缩比不高、但因为其增压系统的强制进气,在空间有限的燃烧室内灌入了更大体积的压缩空气、点火前的缸压、温度同样可能不低;可以这么去理解:
自然吸气:混合气体在燃烧室、被上行的活塞压缩,如果压缩比够高、被压缩的混合气会产生大量的热,以及更大的压力,容易导致爆震现象出现!
涡轮增压:燃烧室内的混合气体已经是被压缩状态(增压嘛),当活塞上行时、等同于二次压缩,即便压缩比没有自吸机那么高,但毕竟等同于被压缩两次,所以即便压缩比低、点火前的缸压与温度也可以不低,如此低压缩比的涡轮增压发动机依然容易爆震;举一个比较有代表意义的例子,比如AMG A45、M133发动机压缩比只有8.60,是不是很低?但这款机器中高负荷运行时点火前的缸压、温度远比压缩比马自达压缩比13的机器更大,所以即便这款M133压缩比只有8.6、最低也得用95号!
当燃油辛烷值低时、比如92号汽油,压缩冲程末尾、点火后燃烧室压力及温度迅速上升(一般情况下的爆震都是出现在点火后,如果是火前爆震、可能是机器设计有问题,少见),部分混合气被高温引燃(临近活塞处)、而上方临近火花塞的混合气是被点燃的,这样一来上行的压燃混合气与下行的点燃混合气来一次碰撞,这就叫爆震;而辛烷值高的燃油、可以防止混合气在高温、高压下被压燃,所以就能有效抑制爆震;写到这各位应该明白,爆震的产生只与混合气燃烧时面临的温度有关系,而与压缩比高低存在间接、而非直接的关系;所以可以得出两条结论如下
压缩比高、不一定用高标号汽油,因为点火时的缸压、温度可能并不高;
压缩比低、不一定用低标号汽油,因为点火时的缸压、温度可能比压缩比第的机器还高!
所以马自达发动机压缩比为13、却能烧92号汽油也不算稀奇,拿创驰蓝天2.5L发动机与大众2.0T发动机做比较,可以说在大多数工况下马自达2.5L的缸内压力都没有大众2.0T发动机那么高、温度也同样如此;这里面设计到一个概念就是BMEP、也就是运行时发动机的内部压力,平均有效压力与发动机输出的扭矩是成正比的;
参考公式:输出扭矩=排量*平均有效压力
马自达低输出扭矩=2.5L*平均有效压力
大众高输出扭矩=2.0T*平均有效压力
通过上面两个公式的对比,可以确定大众2.0T发动机在绝大多数工况下的缸内平均有效压力都大于马自达2.5L;上文已经提到,与爆震产生最直接关系的是混合气燃烧时缸内的温度与压力,可以说涡轮增压发动机在这两点上都比自然吸气要大,所以马自达发动机机械压缩比虽然高、但燃烧室的温度及压力却没有死压缩比的涡轮增压机那么恶劣,所以直喷、配合一些其它技术就能很好的抑制爆震了,直喷时代的到来、压缩比普遍提高了2、3个!
缸内直喷对爆震的抑制:直喷发动机燃油喷射在燃烧室内,可以利用燃油的雾化吸热、从而降低燃烧室温度,也可以凭借丰富的燃油喷射策略通过燃油喷射来降低燃烧室温度,所以直喷机时代压缩比几乎都达到了11左右、还能烧92号汽油,歧管喷射、化油器时代压缩比到10就必须95号汽油了!
4-2-1排气对温度的抑制:对于绝大多数四缸发动机而言,发火顺序为1-3-4-2,对于传统的4-1排气歧管设计而言、容易形成一三缸的排气干扰,比如一缸燃烧完毕进入排气行程,而此时三缸才开始燃烧;而当三缸排气时、一缸的废气还没排完,这样一来三缸废气带来的压力就可能导致废气到灌回一缸,这样第一影响一缸新鲜空气的进入、其次影响热量的快速排出、容易形成热积累;所以4—2-1排气起到了加速排热、阻断热积累的作用(如上图所示一缸、四缸一路,二、三缸一路,从而避免了一三缸的排气干扰)!
凹孔活塞的应用:很多朋友对凹孔活塞可能不理解,实际上这凹孔活塞的设计是非常有意思的;抑制爆震用减压、降温方式是常规的,而如果换一种思路呢?既然我们都知道爆震是压燃、点燃对冲而形成,那么如果我们提高点燃火花传播速度呢?只要点燃的火花传播速度高于压燃火花传播速度,那么就能避免压燃、点燃的对冲,所以凹孔活塞就产生了(如上图所示),当压缩行程末尾时、混合气必然被压入这个小孔中,此时等于缩小了燃烧室、火焰传播半径降低,火焰传播速度不变、而传播长度变短,那么火焰传播时间就会缩短!这样一来就可以确保点燃火花传播的更快!
只要火花塞跳火产生的火花传播时间缩短、就能防止爆震的产生,因为混合气刚出现压燃就被点燃没了,所以凹孔活塞的设计其目的是加速点燃、实际上这就是个赛跑问题,这种理念受到温度、压力的影响小,即便温度已经高到足以产生压燃的趋势,但点燃的速度太快、压燃火点没来的及传播呢就结束了;所以这与雾化是否迅速、燃油喷射是否精准没有任何的关系,仅仅是点燃、压燃的一次赛跑问题;同样的设计理念还可以引申到F1领域的湍流喷射点火系统!
F1赛车发动机1.6T,高压、高温、高转速、高负荷,压缩比高达16,这时候谈什么降温、减压抑制爆震都是毫无意义的,除了在燃料上下功夫之外,就只能在点燃火焰传播速度上做文章了,无非就是少量混合气在预燃烧室进行点燃、之后点燃的预混合气变成无数的着火点被吹入主燃烧室,传统的火花塞跳一个火星、点燃效果差,那么预燃烧室内被吹出的无数个火花就能迅速完成点燃,简单理解就是在压燃还没来得及完成时、混合气全部点燃,这就是赛跑思路对爆震另一种角度的抑制!
如上图所示创驰蓝天发动机在非高负荷状态下保持阿特金森循环(不必纠结米勒、还是阿特金森的名称,主要知道膨胀比、压缩比不一样就完了),此时的压缩比只有11、和大众的涡轮增压发动机是完全一样的,也就是说在大部分工况下、创驰蓝天的压缩比都是11,只有高负荷状态下、才会切换成奥托循环、此时的压缩比与膨胀比完全一致达到13,而日常行车中其实根本用不到高负荷区间(即便用到了滞后点火角一样能解决),所以创驰蓝天在日常工况中的压缩比其实就是11,一款压缩比为11的自然吸气发动机能烧92号汽油太正常!
大众1.5L发动机、压缩比也是11,关键还是多点电喷(歧管喷射)、都能烧92号汽油,创驰蓝天缸内直喷、常用工况下压缩比为11,能烧92号汽油太正常不过了、况且还有一系列抑制爆震的技术跟着呢;而大众的涡轮增压机即便压缩比只有11,点火时的缸压、温度远比创驰蓝天更高,简单点说就是涡轮增压机的等效压缩比更高,所以机械压缩比往往只是表象、真正的关键在于等效压缩比(实际),大众的增压机运行时等效压缩比远比创驰蓝天自吸要大的多、所以更容易导致高温(实际上各个品牌是增压机运行工况都比自然吸气运行工况恶劣的多),所以用95号汽油不正常么?实际上现如今的大众增压机也可以燃烧92号汽油,看看油箱盖的标注即可!