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。