一 : 压缩比达13:1 浅析马自达2.5升发动机
[61阅读 技术] 在发动机参数中,压缩比的大小与发动机的性能有直接关系,压缩比越大,发动机越容易获取更强劲的动力。在本届上海车展,马自达展出了采用创驰蓝天技术的马自达2.5升发动机,与之前我们报道过的那台2.0升发动机一样,它依旧拥有很高的压缩比。
注:马自达推出的创驰蓝天技术是一套完整的技术体系,它涵盖了汽油发动机、柴油发动机、变速箱、车身以及底盘。SKYACTIV的中文名称为“创驰蓝天”。
什么是压缩比?
这一参数所反应出的是气体在气缸内的压缩程度,简单来说就是气体在压缩前的体积与被压缩后的体积的比例,也可说是气缸的总容积与燃烧室容积的比例。在一般情况下,汽油发动机的压缩比在“10:1”左右。
汽油燃烧所面临的问题是怎么解决的?
不过,以传统的思路来看,对于一台搭载于量产车的发动机而言,过高的压缩比有时候并非是件好事,其中,油品质量是很大的一个原因,因此,大多数厂家在这方面就显得相对保守些。毕竟,发动机的耐用性会直接影响到车主的用车体验。然而,在马自达的这款SKYACTIV-G 2.5升发动机身上,以上所述规律似乎并不存在,排气系统的结构是解决二者间矛盾的关键。
马自达SKYACTIV-G 2.5升发动机的排气歧管采用4-2-1的结构,这与赛车发动机的排气结构类似,相比于传统的排气歧管结构,它可以减少不同气缸之间的排气干涉,从而让每个气缸能更为充分的完成各自的排气过程,尽可能的减少气缸内残留的废气,以此来让气缸吸入更多的空气,这不仅能有效地控制气缸内的工作温度,在燃油直喷系统的帮助下,还能进一步提高燃油效率。
当然,马自达的工程师还是理性地看待了油品的问题,我们之前介绍过的SKYACTIV-G 2.0升发动机的压缩比为14:1,这更多的是面向日本、美国、欧洲等地,而在来到中国后,该款发动机的压缩比为13:1,而SKYACTIV-G 2.5升发动机的压缩比即便是国外版本也被设定为13:1,至于在进入中国后会不会做进一步的调整,目前还尚不知晓。尽管如此,在量产车的汽油发动机领域,这样的参数也算是打破常规了。
压缩比提高后的好处有哪些?
SKYACTIV-G发动机同样匹配了时下主流的可变正时技术和燃油直喷技术,通过与高压缩比的设定相结合,使得发动机在动力性和燃油经济性方面都有所提高,这台2.5升发动机最大功率为192马力,发动机在3250rpm时可达256N•m的峰值扭矩,与此同时,燃油经济性相比与同排量老款发动机却降低了约15%。
编辑总结:
高压缩比的设定对于提高发动机的工作效率有着很直接的帮助,不过,在很多人眼中,压缩比越高对于油品的要求也就越高,发动机在运转过程中也会因此存在一定的隐患,马自达的工程师将赛车惯用的4-2-1排气歧管结构引入,希望通过减缓排气干涉来改善气缸排气效率并控制气缸工作温度,从而避免气缸内燃烧异常的情况出现。(图/文 61阅读 李博旭)
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打破神秘 马自达SKYACTIV创驰蓝天技术
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二 : 富康车的用油问题请问:1、富康16V的发动机压缩比是多少?2、使
富康16V的压缩比是压缩比 10.3:1 ,高于以往富康的9.5,按照说明书的要求,“应选用93#或以上的汽油”
一般压缩比越大的要求汽油标号越高。通常,压缩比在7.5-8.0应选用90-93号车用汽油;压缩比8.0-8.5应选90-93号车用汽油;压缩比在8.5-9.0应选93-95号车用汽油;压缩比在9.5-10.0应选用95-97号汽油。低压缩比加了高辛烷值的汽油不会有问题,只是价格贵点而已,好处是比较清洁。具体你的车到底选用什么标号的汽油,在说明书上都有写明,按照说明书加油是不会错的。
按以上的条件那05款富康16V的就不适合中国的油质,以后发动机会因为汽油品质的问题发生很多,但16V的压缩比和气门数量虽然很大很多 但是总比不上20V的GOLF的引擎 GOLF跑着都没事FK就更没事了 再说好象爱丽舍的16V和毕加索的16V现在行驶状态都还不错 所以你不必担心了,加93或97都可以,主要看那个你能长时间承受了.
三 : 是否缩水?锐志5GR发动机对比原版4GR
61阅读讯 锐志几乎瞬间火了半个中国,任何一个讨论中级车的话题都会提到这款性价比极高的车。锐志那些超值装备中,最核心的还是那台很先进的V6发动机,锐志的发动机什么特色?什么是VVT-i?为什么不用4GR?这些肯定会是大家所关注的。61阅读评测部为您呈现关于这款锐志V6发动机的细节!
4GR、5GR发动机分析
发动机 | 锐志 2.5V | 锐志 3.0V |
排量(cc): | 2497 | 2995 |
排量(L): | 2.5 | 3.0 |
工作方式: | 自然吸气 | 自然吸气 |
气缸排列型式: | V | V |
汽缸数: | 6 | 6 |
每缸气门数: | 4 | 4 |
压缩比: | 10 | 10.5 |
气门结构: | DOHC | DOHC |
缸径: | 87.5 | 87.5 |
冲程: | 69.2 | 83 |
马力: | 197 | 231 |
最大功率(kw): | 145 | 170 |
最大功率转速: | 6200 | 6200 |
最大扭矩(N.m): | 242 | 300 |
最大扭据转速: | 4400 | 4400 |
发动机特有技术: | Dual VVT-i | Dual VVT-i |
燃油标号: | 93号 | 97号 |
供油方式: | 多点电喷 | 多点电喷 |
缸体材料: | 铝 | 铝 |
缸盖材料: | 铝 | 铝 |
环保标准: | 欧III | 欧III |
197马力5GR发动机用于国产丰田锐志、215马力4GR-FSE发动机用于锐志原型车MARK X、美版205马力4GR发动机用于雷克萨斯IS-250,虽同为2.5升排量,他们之间的差距难道就是这表面上的几马力的差别吗?国产5GR发动机到底跟原型MARK X的4GR-FSE有多大差别?请看详细分析:
原版MARK X采用215马力4GR-FSE发动机,拥有缸内直喷技术,外加特殊的缸体尺寸,使得压缩比高达12.0,对油品质量要求极高,完全不适合中国市场;其美版205马力4GR-FE发动机为了适应油品的变化去掉了缸内直喷技术,但是压缩比仍然很高,中国国内油品还是难以达到标准,于是国产锐志使用了压缩比更低的5GR发动机。
锐志有两个排量2.5和3.0。3.0升采用231马力3GR发动机,拥有87.5mm缸径和83mm冲程,缸径/冲程比接近1:1,这样的好处是功率、扭矩都比较好平衡。而锐志2.5则是3.0发动机的小排量版本,都采用缩小冲程但是不缩缸径的做法,锐志2.5使用的5GR发动机同样如此。从3.0的83冲程缩减为69.2冲程,工作容积也缩减到了2497毫升,仅缩小冲程使得缸径/冲程比大于1,造成缸体长度比3.0版本短,低扭的损失不可避免了,因此马力从231下降到197马力!但锐志的2.5 5GR发动机比3.0 3GR更偏爱高转速。
讨论3GR、4GR、5GR之间的关系,可能现在锐志在使用的3GR和5GR关系更亲近一些,同样的缸径,使得他俩中高段表现很相象。而MARK X采用的4GR发动机虽和5GR同为2.5升排量,但是4GR自己独特的83毫米的缸径配合少见的77毫米冲程,使得4GR的缸体比5GR更加细长,这种细长的结构决定了4GR的压缩比会很高,接近了12.0,燃烧(特别是稀薄燃烧)更好,动力更高,更节能,同时也使得整个发动机参数与5GR完全是两个风格。
4GR发动机比5GR发动机的缸径/冲程比更接近于1,发动机整体性能更加平衡完美,从上面的公扭对比图可以看出,5GR等于是缩冲程的3GR版本,所以低转速扭矩不是很理想,最大240N/m扭矩爆发区间为3500转~5500转,爆发时机较晚。4GR的最大扭矩区间相比起来更加宽广,从2000转到5000转始终都可以暴发250N/m以上,也就是说在城市内驾驶,4GR的初、中段提速要比5GR迅猛很多,当然了这里也有FSE缸内直喷技术的优势。
功率方面方面的提升,5GR的缸体决定了发动机本质对高转速的敏感和喜爱,如果把5GR和4GR功率提升曲线重叠放在一起的话,会发现3500转之后,5GR发力加强了,曲线不但没有下降,反而更加陡峭了,以为这时候才进入了5GR发力区;4GR则从3500转之后的曲线没有比较大的动作,甚至略微有些回落,证明4GR机器不是依赖高转速发力的发动机,4GR更擅长在2000~5500转这个转速区间发力,而5GR则是3500~6000更加有力量。
丰田发动机VVT-i技术
左图为2.5升发动机 / 右图为3.0升发动机,从外部很难分辨
锐志2.5/3.0两款均为采用了丰田自己特有的VVT-i(连续可变正时气门技术)。VVT-i,最简单说可以让这台发动机高速时更有劲,低速时更省油!做到一款全性能的发动机,更朝理想化完美发动机近了一步。
一根曲轴上含有多个曲度不同的凸轮,这就是VVT-i的基础部件
丰田的VVT-i发动机全名就是-Variable Valve 正时&升程-Intelligent,其实所谓的可变气门技术其实原理很简单,就是在以前只有一个曲度的凸轮轴上安装可以切换大小不同角度的凸轮,利用"摇臂"的机置来决定是否顶到高角或小角度的凸轮,而作到"可连续式"地改变发动机的正时(正时),重叠时间(重叠相位角)。
PIN垫块在VVT-i技术中发挥至关重要的作用
VVT-i在发动机转速低时,虽然凸轮轴一样地在转动,但是,由于摇臂内的pin未移动,所以是小角度的凸轮部份有效地顶到摇臂,进而驱动到valve的开关,此时,大角度的凸轮一样在转动,(因为在同一根凸轮轴上嘛)但是却是无效地空转。
VVT-i在发动机转速变高时,虽然凸轮轴一样地在转动,但是,由于摇臂内的pin已移动,所以是换成高角度的凸轮部份有效地顶到摇臂,进而驱动到valve的开关,此时,小角度的凸轮一样在转动,但是却是无效地空转!
结论
5GR是适合中国国情的,在国内燃油质量无法保证的情况下,引入了性能也不错的5GR也是一个值得肯定的地方,它不太挑剔的胃口可以更加习惯中国的“粗粮”,但是国人2000转行车的观念会制约5GR的发挥,如果您想倾听到5GR那种闷闷发力声音,那请您脚下舍得踩油门,不要害怕转速突破4000会怎样损害到发动机,而恰巧那时候才是5GR刚开始兴奋的时候!如果您还想对性能进行更苛刻追求的话,可以选择3.0款的锐志,更加平衡的3GR发动机性能会满足你的要求的。
至于FSE缸内直喷技术,那个对压缩比及燃油质量要求更高的技术,估计在短时间内我们不会使用上了,谁也不愿意买一个娇气的车回家,还不够伺候它的呢,所以说现阶段那个安装5GR的锐志2.5是性价比之王,一个值得购买的车!(文/61阅读 韩路)
四 : 挤压与膨胀中的秘密 解读发动机压缩比
[61阅读 技术] 经常关注汽车的朋友们想必对发动机压缩比这个名字并不陌生,这东西听起来确实有些枯燥。不过别担心,这里是技术频道,不是各大搜索引擎里那些单调无趣的百科,这次让我用白话带您走近压缩比,让您不再被忽悠。
● 发动机为什么要将气体压缩
“发动机为什么要将气体压缩”这是在了解压缩比之前一个重要的问题,发动机将气体压缩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。
● 什么是压缩比
了解了为什么发动机要将气体压缩后,开始我们的压缩比之旅吧。这次我们抛开一堆繁琐的描述、让人心烦的公式,整点简单易懂的。好了,书归正传了,如果您在看这篇文章前问过“度娘”什么是压缩比,相信您一定被弄晕乎了。放轻松,咱们来看点容易的,压缩比远没有“维多利亚的秘密”那么神秘。如下图所展示的,紫色部分为燃烧室容积,绿色部分为气缸行程容积,压缩比这玩意就是“(紫色+绿色)/紫色”。相信聪明的您一定懂了“压缩比就是这气缸总容积(黄色)与最小容积(紫色)的比值”。至于压缩比的公式ε=Va/Vc,如果您愿意,完全可以扔给您的初中老师了。
● 为什么要提高压缩比
我知道大家对什么是压缩比没兴趣,即使它们被我伪装成了颜色搭配的问题。技术频道是为大家解决实际问题的,下面就让我们理论联系实际。相信您之前也或多或少听过压缩比这个名词,仔细回想下,您买车时销售代表是不是在忽悠时还说过“大哥,我家车好啊,发动机压缩比特别高,比别的车高一倍”。既然销售说高,那压缩比肯定是好东西啊,我们先把销售说的是否是实话的问题放在一边,了解下为什么要提高压缩比。
“压缩比”顾名思义是个比值,它的变化会引起一系列连锁反应。好吧,我又想说教了,咱们还是整简单、实在的吧。简单说,压缩比在合适的范围内提高,会使发动机的扭矩得到提高,对于我们来说也就是这车开起来更有劲儿。如果您觉得这么想还是浪费脑细胞,那不妨将它想成挤压弹簧,越用力挤压弹簧,弹簧的形变就越大,弹簧恢复原样时的速度也就越快,力量也越大。同理,气缸内的气体被压缩的越厉害,膨胀时产生的能量也就越大,我们的车也就更有劲儿。
我们拿个排量为499.5ml的汽油机做个例子,假设压缩比是2:1,简单刨除各种影响因素,活塞向下的压力大概为510kg,当我们把压缩比设为3:1,再简单刨除各种影响因素,活塞向下的压力大概为793kg!瞧,我们仅仅是将压缩比提升了这么点,活塞向下的压力就提升了283kg,将近二分之一。活塞这股向下的力反馈到驾车的您那里,会从原来的“推背感”变成“踹背感”。而一般的汽油发动机,压缩比都在11以下,还是这个发动机,我们将压缩比变为10:1,那活塞向下的力将达到2775kg。也就是压缩比2:1时的5倍!现在您明白为什么要提升压缩比了吧。
当然,请您注意: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,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。
● 为什么我们不马上去提高压缩比
看了上面的分析,您一定会琢磨,既然较高的压缩比可以带来巨大的动力收益,那么我们为什么不马上找个店去提高压缩比,把压缩比值提高到20、30,甚至更高,怎么样?如果您真这么想,我劝您还是先冷静下。压缩比提高的效果并不总是从“推背感”变成“踹背感”,也不是从一个人踹变成十个人踹这么简单的效果。
这世上有许多剑,压缩比这玩意不幸也是把双刃剑。相信您一定听过爆震这个词,简单说爆震就是不正常燃烧所导致的燃烧室内压力失常。您可以理解为发动机Hold不住了。而过高的压缩比正是导致发动机Hold不住的因素之一。
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或者不普及,例如八九十年代的北京吉普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。现在您明白了吧,销售说他家的车好,发动机压缩比特别高,比别的车高一倍。这样的鬼话肯定是忽悠您买车呢,别再被骗了。
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● 增压发动机为什么比自然吸气发动机压缩比小
了解了上面压缩比的问题后,有细心的朋友可能会问“增压发动机为什么比自然吸气发动机压缩比小呢?”其实这个问题很好理解,我们都知道无论是机械增压发动机还是涡轮增压发动机都是通过不同手段“强迫”发动机吸入更多的空气,也就是说发动机在吸气阶段吸入的空气或混合气本来就已被压缩,在进入到气缸进行到压缩进程中,将被再次压缩。这时压缩比要调校的低一些,以保证在增压之后,缸内压力不会过高而发生“爆燃”的情况。
还用我们上面提到的弹簧举例,增压发动机在吸气时就像是您用尽全力压弹簧,当气缸进入到压缩进程中就像是一个胖子坐在了您身上,帮您一起压弹簧,可想而知。这时如果不想点“办法”,减轻点压力,会是什么后果。
所以在改装领域,将自然吸气发动机加装增压器时,应当增加燃烧室容积,以降低压缩比。而最直接的方法就是换装更厚的缸垫。
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● 汽油发动机与柴油发动机
再提一个问题,您想过为什么汽油发动机的压缩比要低于柴油发动机的压缩比吗?这个问题还得先从它们平时吃什么说起。
从两个发动机的名字我们就可以看出他们吃什么,那就是汽油和柴油,而汽油和柴油都是由成分为碳和氢两种元素的烃类化合物组成的。汽油是由5-9个碳分子的烃类组成,而组成柴油的烃类的碳原子数则有10-20个,由于汽油分子比柴油要小,所以汽油的挥发性更好,燃烧速度也更快,我们把汽油好比一堆柳絮,可以被吹散在空气中慢慢飘落,而柴油则好像一块木头,怎样扔起来都会做自由落体运动。
正是因为二者的化学性质不同,使得柴油的自燃点比汽油更低,所以柴油可以在高温高压的气缸中自燃;而汽油机如果采用压燃方式,就必须要有更高的压力,从而得到更高的温度才能点燃,但因为汽油容易挥发,挥发时又会吸收大量的热,这就再次增加了压燃的难度,所以用火花塞点燃是最适合的方式。汽油比柴油燃烧的更快,所以把汽油放在高温高压的环境下太威猛,机体受不了这种火药脾气,所以要降低气缸的压力,而用火花点燃时,缸内火焰是以“波”的形式蔓延燃烧,这也就避免了爆燃形成的冲击;而柴油在高温高压空气中,多处同时燃烧形成火焰,也就是以爆燃的方式(和汽油机的“爆震”相似)做功,工作状态比较粗暴,但因为柴油燃烧较慢,所以虽然燃烧的开始很剧烈,但燃烧时间还是要长于汽油机的。所以也就出现了汽油发动机的压缩比要比柴油发动机的压缩比小的现象。
● 高压缩比发动机的范例——马自达创驰蓝天技术(SKYACTIV)
★ 马自达SKYACTIV-G发动机
与众不同之处:汽油机中高达14:1的压缩比
特有技术:4-2-1排气,独特设计燃烧室,结构轻量化,VVT
SKYACTIV-G发动机拥有汽油机中罕见的高达14:1压缩比,这套动力系统投放北美市场以来,获得了不少好评,不过能在投放市场第一年就入选沃德十佳,其实力确实不容小觑。
真正意义上完全采用SKYACTIV技术的汽油机搭载在2012年上市的北美版马自达CX-5上,压缩比为13:1,能够实现这么高的压缩比,和这台发动机采用4-2-1排气、独特设计的燃烧室等不无关系。
★ 马自达SKYACTIV-D发动机
与众不同之处:柴油机中最低的压缩比——14:1
特有技术:两级涡轮增压,可变气门升程
SKYACTIV-D发动机也就是SKYACTIV中的柴油机(diesel)系列,尽管它的压缩比达到了有史以来柴油机最低的14——居然和那台汽油机的设计压缩比一样,但较之先期普通柴油机减少20%的燃油消耗也说明SKYACTIV-D发动机确实在经济性上确实有过人之处。
由于压缩比相对较低,因此燃油和空气混合气在被压燃时,得到了更好的混合,因此燃烧的效率也更高,这不但提升了柴油机的燃料经济性,同时也减少了氮氧化物和颗粒物的排放——SKYACTIV-D发动机不费太多力气就可以满足严苛的欧6排放标准。同时,更低的压缩比相对也降低了对缸体、活塞、连杆等部件的强度要求,这可以进一步提高发动机的轻量化程度,减低整车重量。
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全文总结:
这篇文章我们一起揭开了压缩比的秘密,了解了压缩比不是越大越好,明白了汽油发动机和柴油发动机压缩比不同,以及增压发动机为什么比自然吸气发动机压缩比小的原因。近期还有更多的发动机重要数据以新的形式带您回顾,请您继续关注技术频道,让我们一起揭开这其中的秘密。(文/61阅读 任飞)
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