為啥馬自達壓縮比13:1可以使用92號汽油,大眾壓縮比不到11:1卻要求用95?

小強說說車


1:壓縮比就是活塞下止點氣缸容積與活塞上止點氣缸容積比值。吸氣13份,壓縮到1份,爆炸膨脹到13份,排氣後留1份。

2:活塞上下止點位置是不變的。所以一個發動機壓縮比也是不變的。這是經典4衝發動機的特性。但自從可變氣門正時技術來了,實際上通過氣門開閉不同步,讓壓縮的空氣和吸入的空氣體積不一樣。

3:吸入混合氣後,壓縮衝程時進氣門還沒有關,活塞上行再把混合氣排一部分到進氣歧管中,這時候再關進氣門。這時候實際混合氣可能只有10份被壓縮,排了3份到進氣歧管中。壓縮比就只有10:1。這樣可以防止爆震產生。

4:做功衝程中,爆炸膨脹的比值則可以達到13:1。

5:但低負荷下,爆震趨勢會變小。壓縮衝程可以試著早一點關,比如只排2份混合氣到進氣歧管中,這樣,壓縮比就是11:1。負荷再小,還可以把壓縮比變到12:1,13:1。現在基本上普及了連續氣門正時可變技術。大家都這樣做。馬自達的特別之處,因為他用了電控氣門,所以氣門正時調節範圍非常大。所以他可以把氣缸壓縮比做這麼高。

6:渦輪增壓發動機進氣壓力大,在高負荷下更容易爆震,所以壓縮比一般都比較低。用95號油也是為了高負荷下不發生爆震。用92號油也不是不行,發動機檢測到輕微爆震時,會調整點火提前角避免爆震。但這樣會降低輸出。一般買菜車正常開影響不大,但改裝發動機就要用更高標號汽油,不然改了也白改。大眾願意把程序刷到要用98號102號汽油都可以,參數會更漂亮,問題是賣不出去。

6:兩種發動機都是為了在保留充足的動力儲備前提下,儘量為平時最常出現的低負荷工況優化。渦輪增壓發動機在低負荷下主要節能手段,就是把壓力洩掉,少進空氣少噴油,變成小排量自然吸氣發動機。雖然壓縮比沒那麼大,但贏在排量小,照樣省油。


螞蟻桑泡


在眾多汽車廠商之中,馬自達的確是一個另類,從轉子發動機到創馳藍天技術,馬自達一直用一種專注於技術的偏執理念來研發發動機,實際上馬自達的SKYACTIV-G創馳藍天技術發動機的壓縮比可以達到14:1,到了國內以後,為了適應國內的油品,把壓縮比調低到13:1,儘管是13:1的高壓縮比,馬自達的創馳藍天發動機仍然可以使用92號汽油。


為什麼要使用高壓縮比

發動機是熱機,通過吸、壓、爆、排四個衝程,利用燃料燃燒產生熱膨脹氣體推動活塞做往復運動進而帶動曲軸旋轉做功,由於技術原理限制,發動機的熱功率最多可以被利用到30-40%左右,其餘的能量會以熱傳遞的方式被浪費掉。


提升發動機的燃燒效率就等於提升發動機的輸出功率,因此如何提升發動機的燃燒效率就成為各個車企的努力方向,由發動機的基本原理可以得知,提升發動機燃燒效率的最直接的途徑就是提升發動機的壓縮比,壓縮比越大,進氣量越大、氣缸溫度越高、壓力越大。我們可以把發動機的氣缸理解成一個彈簧,壓縮的越狠,反彈力越大。因此,主流的家用發動機壓縮比一般在10:1左右,而性能型發動機壓縮比一般可以達到11-12:1左右。

提高壓縮比最大的障礙-發動機爆震

雖然提升發動機壓縮比可以提高發動機熱效率,但是如果發動機的壓縮比過高就很容易產生髮動機爆震,所謂的爆震也叫“敲缸”,這是一種不可控非正常燃燒。

發動機正常燃燒時,火花塞放電,混合氣被點燃,火焰在點火中心呈放射性均勻傳播,火焰爆燃推動活塞下行,由於火焰燃燒需要一定的時間,在這個時間內,如果因為壓力過大、溫度過高,混合氣就有可能在發動機火花塞的遠端被壓燃,兩種火焰衝擊波會互相碰撞,這就導致產生一種卡拉卡拉的金屬敲擊聲,這就是發動機爆震,輕微的爆震是允許的,甚至還會增加發動機輸出功率,但是嚴重的爆震懷疑導致發動機功率下降,甚至發動機損壞。

控制發動機爆震的技術

  1. 使用高標號汽油:減少發動機爆震的通常方法是提升燃料的辛烷值,也就是使用高標號汽油,但是這會增加用戶的使用成本,從而降低市場競爭力。
  2. 採用缸內直噴技術:從技術角度來說,可以採用缸內直噴的方式,利用燃油噴射霧化吸收缸內熱量,降低混合氣溫度。
  3. 降低發動機壓縮比:從設計角度來說,儘量採用臨界壓縮比設計,也就是通常的11-12.5:1的壓縮比,從而降低發動機燃燒室壓力和溫度。這也就是絕大多數發動機的壓縮比在10-12附近的原因。

馬自達特有的控制發動機爆震的技術

來自F1賽車發動機技術的4-2-1排氣佈局:

傳統的4缸發動機大都使用4-1排氣,4個氣缸的排氣經過很短的長度就彙集在一起,這種設計會導致發動機排氣溫度因為沒有足夠的散熱距離而升高,當三缸排氣以後,一缸開始吸氣,傳統發動機由於排氣行程短,排氣管內的高溫氣體來不及被排出,會被直接吸入一缸,導致氣缸散熱不暢,溫度升高。馬自達採用了加長的4-2-1的排氣佈局,即排氣時,先兩兩彙集在一起,然後再彙集成一個,這樣通過增加排氣管長度(600mm以上)的方法使高溫尾氣不再被吸入氣缸,降低了溫度,當然,這種設計有一個很大的弊端就是三元催化器溫度不容易升高,因此馬自達發動機冷啟動轉數相對較高。此外,由於加長排氣管佔用空間,導致採用這種排氣管佈局的車發動機倉比較長,佔用駕駛室空間。





採用特殊設計的-凹孔活塞

馬自達發動機活塞採用獨特的凸起設計,然後在中心挖出一個凹孔,這樣,噴射的混合氣可以均勻的集中在凹孔內,降低了遠端的混合氣濃度,這樣可以均勻的燃燒擴散,避免了爆震發生。



超高壓6孔缸內直噴:

一般的採用缸內直噴技術的發動機,噴油壓力最多為16Mpa,而馬自達的6孔缸內直噴噴油壓力高達20Mpa,高壓直噴使噴油位置得以更精確的控制,可以精確噴射燃油到達活塞凹孔部位附近,霧化時間大大縮短,降低混合氣溫度,抑制了爆震發生。

馬自達Skyactiv-G創馳藍天發動機的優點:

通過採用14:1的壓縮比、4-2-1排氣佈局、超高壓缸內直噴噴油、獨特的凹孔活塞、雙可變氣門正時、使馬自達的skyactiv-g汽油發動機的油耗和同級別發動機相比降低15%,中低速扭矩則提升了15%。

大眾為什麼要求使用95號汽油:

實際上大眾的渦輪增壓發動機並沒有全都要求使用95號汽油,很多車型也允許使用92號,只不過其高端車型要求使用95,很多車型明確標註可以使用92號及以上汽油,但是95號汽油為推薦使用油品,之所以這麼標註,主要原因還是為了性能,如上面所述,高標號燃油有利於控制爆震,發揮發動機高壓縮比的優點,提高燃燒效率、降低油耗。低標號汽油雖然油耗稍高,效率降低,但是考慮汽油差價,使用92號汽油顯然更實惠。


眾口說車


本人馬自達CX5車主,對這兩個廠家有一定了解,簡單分析一下。

馬自達採用自然吸氣發動機,大眾採用渦輪增壓發動機。

這個特性就決定了一個要吃細糧,一個可以吃粗糧,馬自達也可以用95的汽油,感覺就是動力響應比較及時,渦輪不能用92的汽油,用了會因為抗暴性差導致較高故障率,損壞進氣格柵和排氣系統。

還有個區別,馬自達的這款發動機,在中國被改良了,實際上加92的油,平時只有12:1,只有在高負荷的情況下可以達到13:1,這是因為油品不達標的問題,這款發動機在中國最理想的油號是98號,親身試過,98號的動力相當給力,還非常省油,當然了,只要你不差錢,建議98號。

大眾車的EA888和EA221發動機,終極調校版本分別在保時捷macan和奧迪A4上,渦輪嘛!標定是95號,實際上在中國最理想的油依然是98號,標號也不是越高越好,一般不能比標定的高3個級別。

分享就這麼多


Evrything


發動機壓縮比越高理論上需要使用更高標號的汽油以避免爆震,但是馬自達的發動機壓縮比達到了13卻仍可以使用92號汽油,這聽起來讓人感覺匪夷所思,莫非又有什麼黑科技?其實這也不算什麼黑科技,說到底還是從技術上避免了爆震的產生。

汽油發動機在排氣門打開的時候其實氣缸裡其實還是有不小的壓力的,最明顯的特徵就是拆掉排氣歧管後發動機排氣聲音特別響亮還伴隨有噴火,而此時活塞已經開始上行了,這部分剩餘壓力就浪費掉了。如果能把這部分能量也利用起來那麼肯定會提高燃油利用率。想用到這部分能量也很簡單,只需要把氣缸行程增加就行了,這樣混合氣有了充分的膨脹空間,就可以推動活塞運行更遠的距離。


但是這樣做會導致發動機壓縮比增加,因為氣缸行程加長了。在吸氣衝程肯定吸入更多的空氣,壓縮衝程末端混合氣仍然有很高的爆震傾向,所以需要一種設計,在吸氣衝程讓活塞運行距離更短,吸入有限的氣體,然後在做功衝程讓活塞運行距離更遠,充分利用廢氣的壓力。這個發動機就是我們常說的阿特金森循環發動機。就像上圖那樣工作。

但是從物理上實現阿特金森循環需要複雜的結構,結構越複雜不穩定因素越多而且成本也越高,所以馬自達使用了一個小技巧在使用傳統曲柄連桿機構的情況下等效實現了阿特金森循環。那就是通過電控的進氣門正時調節機構控制進氣門的關閉時間來實現等效的阿特金森循環。

在進氣衝程這臺壓縮比13的發動機活塞下行,吸入13份空氣,然後壓縮衝程活塞上行,這時候如果進氣門關閉的話氣缸裡就要壓縮13份氣體,這時候別說92號汽油了,就是95號汽油也夠嗆,因為壓縮比太大了,很容易就會爆震。所以馬自達在壓縮衝程開始的時候會推遲關閉進氣門,活塞上行時會把一部分空氣從進氣門重新推出去,比如推出去了3份氣體後進氣門才關閉,這時候氣缸裡只有10份氣體。這不就相當於一臺壓縮比為10的發動機麼,92號油完全可以伺候。然後活塞繼續上行,噴油嘴噴油、火花塞點火,混合氣的壓力推動活塞運行到下止點,本來13份混合氣燃燒膨脹的空間拿來給10份混合氣燃燒膨脹了,相當於變相提高了10份混合氣燃燒的膨脹空間。

所以說馬自達13壓縮比的發動機使用92號汽油從本質上來說壓縮衝程末端實際壓縮的混合氣體積才是重點。


愛車大家說


馬自達的壓燃,在吸氣行程噴了少量的汽油,壓縮比低轉速狀態,並沒有達到13:1,而且缸壓很高,才能把溫度提升上來,冷機必須要火花塞,熱機後,很容意爆震但爆震的能量小,所以用92號汽油可以。

大眾的,壓縮比不高,但是增壓的發動機,雖然是分層燃燒技術,但前期噴的油也不少,熱機後容易爆震,92號油就達不到避免爆震的效果

所以需要95號油,

其實用98號油更好,

最好有空氣加溼的技術,這樣可以更好的避免爆震產生。

只是個人推理,不知道對不對。


由然265


咱們要弄明白一點,就是為什麼我們要用高標號汽油。

這要從發動機排量說起。發動機排量越大,它的動力越強,但是油耗越高、體積越大。那我們如何既不改變發動機排量,又能提升動力呢?

我們現在的四衝程發動機,工作循環是這樣的:進氣、壓縮、(點火)膨脹、排氣。氣缸容積不變,點火的時候這個壓力越大,發動機膨脹的越有勁兒,發動機的動力就會得到提升。

要提高這個壓力,一種辦法是直接增壓(機械增壓、渦輪增壓),另一個辦法就是提高壓縮比。但是這個壓力如果太大,混合氣會在打火之前燃燒,這就是爆震。

爆震會讓發動機的循環不可控,這一定要避免。我們想了很多辦法,其中一種辦法就是使用高標號的汽油:標號越高的汽油,辛烷值越高,抗爆震能力也就越強。

看到這裡,我們大體就有個數了,汽油標號跟發動機點火時候的壓力有關,而不是跟壓縮比有關(當然還有其他的調校)。同樣的調校下,9:1的壓縮比如果有增壓,可能它氣缸壓力比11:1壓縮比的更大。

就是說渦輪增壓發動機,雖然壓縮比不高,但是點火時候缸內壓力更大,更容易發生爆震,所以它可能需要更高標號的汽油。這是一方面。

另一方面,就要說馬自達這個創馳藍天發動機了,它是採用米勒阿特金森循環,這個循環有個顯著的特點,就是做功行程大於進氣行程,也就是說膨脹比大於壓縮比。它是通過膨脹的時候,多推一塊多做功,從而達到了動力提升的效果。

雖然馬自達宣傳自己的壓縮比是13:1,但它的實際壓縮比可能是11:1。也就是說它這個13:1壓縮比的發動機,工作時氣缸壓力和別人11:1的一樣大,那麼它也就不需要高標號的汽油了。


老胡評車


因為EA888是真正的壓縮比,馬自達的忽悠的膨脹比。馬自達就靠忽悠活著了


賓尼163


其實大眾渦輪機也是可以用92的。油箱蓋上不是寫了麼,推薦95下面小一號的也寫了92, 97,98都能加。但是渦輪增壓嘛,最好還是95。反正按照推薦油號來,加高了浪費,好比一個不喝酒的人你跟他說這是82年拉菲,他喝了還是覺得酒都一樣難喝。


往事如煙mj


其實這是一個由“高壓縮比”這個名字導致的誤讀,提高發動機的壓縮比,真正的目的並不是為了“高壓縮比”,而是為了“高做工比”,就是說同樣一次燃燒,馬自達的做功行程更長,輸出扭力更大,扭力大就可以用較低的發動機轉速配合變速箱齒輪比來維持同樣車速,發動機轉速低,每分鐘的噴油次數就少了,如此來實現節油。就是說“高壓縮比”不是真正目的,“高做功比”才是。傳統發動機的“壓縮比”=“做工比”,因為壓縮衝程和做工衝程時氣缸和曲軸都沒變。但是馬自達想了一個妙招,通過控制氣門時機,在壓縮衝程剛開始時,讓一部分混合油氣從氣門排走,等活塞上行一點之後,才開始真正的壓縮,所以說,馬自達的14:1只是“做工比”,而不是實際壓縮比,因為92汽油壓縮14:1肯定會爆燃。


老友米


說到這個問題其實主要還是很多人對於“壓縮比”相關一些知識不夠了解。很多解說作者也沒有提到一個最為關鍵的“點”,下面就來討論一下吧。

先說明一下壓縮比的定義,其實就是活塞來回運動時,把氣缸裡的空氣從平時狀態的體積,壓縮到最小體積的比例。參考下圖



在這裡瞭解到壓縮行程就是等於氣缸的行程的,而氣缸的行程的多少是取決於曲軸的。我們知道曲軸是一個剛性部件,發動機所有的力都靠它輸出了,或者說曲軸的設計就決定了壓縮比的大小……真的是這樣嗎?話雖沒錯,但是並不準確,到這裡開始要說文章開頭的那個關鍵“點”了。


馬自達和大眾的壓縮比不同的點在哪裡

兩者壓縮比差別比較大的最重要原因是馬自達發動機使用了“阿特金森循環”,而大眾前兩年的發動機使用的是同時期市面上大多數廠家使用的“奧托循環”。

兩種循環有何不同呢?

奧托循環

傳統的奧托循環採用的壓縮行程和膨脹(做功)行程是等長的,形象點就是吸多少氣就做多少的功。奧托循環的特徵是:進氣行程=做功行程


特金森循環

看到上面這個結構是不是和我們平時見到的汽車結構不一樣,沒錯,這種才是真正的阿特金森循環,這種結構優點是效率高,但是缺點也很明顯,就是效率高的轉速區間比較小,低轉速扭矩小,所以一直都是用在船用發動機或者是電廠的發電機之類長期恆定輸出的地方。注意看,這種循環的吸氣行程和做功行程是不一樣長的,吸氣的行程短,但是氣缸點火後做功的行程長,這裡和一般車用的奧托循環很不同。形象點說就是吸較少的氣,但是做更長時間的功,充分的壓榨了排氣時的能量。但是因為行程長,所以行程尾端的力矩比較小。所以在轉速低的時候這個特點被放大,表現出來就是低扭差,但是中等轉速的效率高。

綜上所述,阿特金森的特徵就是:進氣行程<做功行程。


上面說了這種結構因為曲軸的結構複雜,體積較大,所以汽車是沒有辦法直接使用的,嚴格來說馬自達用的其實不是真正的阿特金森循環。一個名叫米勒的美國人用變通方法實現了這個特性,原理和前者是一樣的,但是結構改變了,所以汽車用的都是“米勒循環”。馬自達就是採用了這種設計。我們先來看一下米勒循環的圖。

米勒循環

原來的阿特金森循環實現得關鍵部件是曲軸,而米勒循環的關鍵部件是氣門室裡的凸輪軸。米勒循環改變了進氣端的凸輪軸,馬自達通過修改曲軸設計增加了活塞的總行程達到13:1,但是我們注意看下圖
米勒循環進氣以後,在進行壓縮的時候凸輪軸控制氣門保持開啟,把第一步吸進來的空氣原路吐了一些回去,在壓縮行程行進到大概10:1的時候關閉進氣門,這時候才真正開始進行空氣壓縮,實際壓縮比為10:1左右,這樣就和一般的車一樣了。到了點火做功的時候排氣門和平時一樣,全部13:1的行程都是閉合的。所以米勒循環具備了阿特金森循環一樣的特徵:進氣行程<做功行程

說到這裡你應該已經明白為什麼馬自達有這麼高的壓縮比卻可以使用低標號汽油而不會引發爆震的原因了,因為馬自達使用的米勒循環在進氣壓縮的時候還是採用和一般車輛使用的普通壓縮比(9.5~11:1),而馬自達又雞賊的在宣傳的時候,把做功行程的高壓縮比作為發動機的“壓縮”比,也就達到了讓人驚歎的目的。

雖然米勒改進了設計,使得阿特金森循環可以用在車上了,但是缺點也還是沒有得到明顯的改進,低扭依然不強,所以我們會看到一個現象,就是馬自達即便擁有同級最好的變速箱,但車子加速依舊不及同級其他車,動力屬於中等水平,究其原因就是因為米勒循環下扭矩不高、輸出轉速區間小等問題。

其實現在米勒循環已經被其他品牌在使用了,雖然低扭不好,但是中等轉速省油的特點,豐田很機智的用電機彌補了低扭不足問題,組成一套混動系統,豐田就是基於利用米勒循環這個特性達成了世界第一熱效率發動機得成就。

大眾也是在現在的全系發動機都使用了米勒循環和奧托循環雙循環的技術


原理是通過可以調節角度的進氣凸輪實現兩種模式的無縫切換,低負載的中等巡航速度時用米勒循環,在加速或者爬坡的高負載時使用奧托循環,也是因為有雙循環的這個原因,配合渦輪提高缸內氣壓,所以大眾在曲軸設計上活塞行程不需要做到太高的壓縮比,只需要做到折中的情況就行了,但是因為有渦輪提高了缸內空氣壓力,大眾的缸內空氣的實際壓縮比要比馬自達高,所以大眾對於汽油的標號要求就會比馬自達的高了。

再延伸一點,日產也是通過另外一種設計實現了可變壓縮比的特性。不過和上面三家不一樣的是,改變的不是氣門和凸輪,而是曲軸的設計。


文章開始的時候我們知道曲軸是要承受很大的力的,雖然不能通過改變曲軸本體的設計達到改變活塞行程(壓縮比)的目的,所以日產設置了另外一套機構,使得曲軸可以改變本體的位置實現可變壓縮比的目的,這個形態可以說是一個高級版的奧托循環。但是重量、可靠性、複雜度、成本都是問題了。

以上就是本人的見解了,內容全部為手打,如有紕漏歡迎指出,歡迎討論,如果有讓你收穫知識希望點個贊,謝謝。


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