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大親王 | 2010-9-8 13:01:31

要講汽油辛烷值與引擎壓縮比的關係之前,讓我們先瞭解一下引擎運作的原理。


以上是四衝程引擎的工作示意圖。基本上引擎是藉著活塞在汽缸裡上下的往復式運動,帶動曲軸,透過傳動系統將動能輸入。

活塞運行到汽缸的最低處,稱為「下死點」;若是汽缸的最上頭,則為「上死點」。上死點與下死點之間的距離,則稱為「行程」。汽油與空氣所混合的油氣,會經由汽缸頭上的進氣孔進入汽缸。當進氣孔以及排氣孔的汽門關閉時,汽缸會形成一個密閉空間。所以當活塞從下死點往上運動時,會壓縮油氣。當油氣一被壓縮,體積縮小,產生熱能,一到上死點,汽缸頭上的火星塞會點火發出火花,引爆被壓縮的油氣,這產生的推力,會將活塞往下推,變成引擎運轉的動力。若從物理學的槓桿原理來看,若是行程愈長,活塞愈重,那爆炸往下推所能產生的力量愈大。

汽油(gasoline)是石油的分餾產品之一,沸點範圍約在30℃~20O℃,正辛烷(n-octane)是主要成分之一。由於正辛烷在汽缸內燃爆不易掌 控,且易在汽缸內壁造成震爆現象(knocking),不僅減低引擎效率,更可能造成汽缸壁過熱或是活塞損裂,因此,正辛烷並不適合作為內燃機的燃料。相 反地,異辛烷(isooctane)卻可順利推動內燃機運轉,因此,目前汽油的品級均以異辛烷作為比較標準,這一標準,就是所謂的辛烷值(octane number)。辛烷值的訂定是以含100%正庚烷(n-heptane)的汽油作為零,而以含100%異辛烷的汽油作為一百。根據此一標準,油品的抗震 性質若與含95%異辛院與5%正庚烷的汽油相似,則稱作95汽油;同樣地,如果與含92%異辛院與8%正庚烷汽油相似,則稱為92汽油。簡單來說,[size=-1]辛烷值是汽機車所使用的汽油中,一個抵抗震爆(knocking)的指標。

正是因為引擎的燃燒十分複雜,所以需要有相當精確的設計與控制,稍有一點控制失誤或是失常,便會造成不正常燃燒,而「爆震」就是一種不正常燃燒。簡單的說,爆震是不正常燃燒所導致的燃燒室內壓力失常。

在說到爆震原因前,我們先要瞭解兩件事。第一,混合氣在燃燒室內燃燒,其火焰是由點火點以「波」的方式向四周擴散,所以由點火到油氣完全燃燒需要依段短暫的時間。第二,油氣雖然需要靠火星塞點燃,但是過於高溫、高壓的環境也會使油氣自燃。

一般的爆震是因為燃燒室內油氣點火後,火焰波尚未完全擴散,遠端未燃的油氣即因為高溫或高壓而自燃,其火焰波與正規燃燒的火焰波撞擊而產生極大壓力,使得引擎產生不正常的敲擊聲。造成爆震最主要有以下幾點原因:

一、點火角過於提前:
為了使活塞在壓縮上死點結束後,一進入動力衝程能立即獲得動力,通常都會在活塞達到上死點前提前點火 (因為從點火到完全燃燒需要一段時間)。而過於提早的點火會使得活塞還在壓縮行程時,大部分油氣已經燃燒,此時未燃燒的油氣會承受極大的壓力自燃,而造成爆震。

二、引擎過度積碳:
引擎於燃燒室內過度積碳,除了會使壓縮比增大(產生高壓),也會在積碳表面產生高溫熱點,使引擎爆震。

三、引擎溫度過高:
引擎在太熱的環境使得進氣溫度過高,或是引擎冷卻水循環不良,都會造成引擎高溫而爆震。

四、空燃比不正確:
過於稀的燃料空氣混合比,會使得燃燒溫度提升,而燃燒溫度提高會造成引擎溫度提升,當然容易爆震。

五、燃油辛烷值過低:
辛烷值是燃油抗爆震的指標,辛烷值越高,抗爆震性越強。壓縮比高的引擎,燃燒室的壓力較高,若是使用抗爆震性低的燃油,則容易發生爆震。

爆震的英文是Knocking,及敲擊的意思,所以爆震時引擎會產生敲擊生。輕微不連續的爆震聲音相當清脆,有點類似輕敲三角鐵的聲音。而嚴重且連續的爆震時,引擎會有「哩哩哩」的聲音,此時引擎也會明顯的沒力。

現 在許多車廠為了將引擎壓榨出最大的性能及降低油耗,通常會把常用轉速域的點火角設定的比較提前,所以有些引擎在2000至3000轉間負荷較大時,難免會 有輕微的爆震,然而輕微的爆震對引擎不會有太大的影響,車主也不用過於擔心。但是若因為引擎出問題所產生的爆震,如嚴重積碳或散熱不良等,這種爆震通常很 嚴重,如果是在高轉速高負荷發生連續且嚴重的爆震,不出一分鐘,輕則火星塞及活塞熔損,嚴重的甚至連汽缸及引擎本體都會炸穿。

最立即且有效抑制爆震的方法,就是延後點火提前角,降低燃燒壓力。所以爆震感知器作動原理,是當偵測到引擎爆震時,則將點火提前角延後到不會爆震的點火時 機,待引擎不爆震時,再慢慢的將點火提前回復。爆震感知器是利用一加速度感測器來量測引擎的加速度變化,也就是震動。工程師在調校爆震感知器時會把爆震的 震動模式寫入ECU中,一旦爆震感知器偵測出該震動模式,ECU則判定引擎爆震,隨即延後點火提前角。目前較先進的爆震感知器甚至能判定是哪一個汽缸爆 震,而針對該汽缸個別延後點火提前角。

說到爆震,大家最關心的還是加什麼汽油的問題。其實92、95或98是汽油的抗爆震性,也就是其「辛烷值」所以這純粹是抗爆震性的問題,並不是加了辛烷值越高的汽油,引擎就越有力。當然,若是加了辛烷值太低的汽油而導致爆震,或是爆震發生時引擎退點火角,車子的確會比較沒力。換句話說,只要引擎不爆震,提高油料的辛烷值並不會讓引擎更有力或更省油,只會讓你的荷包更縮水。

在引擎的基本理論中,壓縮比和引擎的熱效率有直接關係。 所謂的壓縮比是指活塞於下死點時汽缸的容積與活塞於上死點時容積的比率。也就是

壓縮比= ( 排氣量CC數+燃燒室容積 )/燃燒室容積。

簡單來說,當壓縮比愈高,引擎產生高輸出潛力就愈大。這裡所謂的熱效率是引擎輸出的能量以及投入引擎能量的比值。一般而言,大概是在15~30%左右。若能接近30%,則己經是很驚人的表現了。當然,並不是一昧提高壓縮比即可,還必須兼顧引擎本身的其它設計。提高壓縮比伴隨而來的,是高熱量的累積,汽缸、活塞以及其它機械構造必須要能耐住高溫,散熱系統也必須有效地排除熱量,否則引擎很快就會燒毀。所以該加92、95或是98汽油,端看車子引擎的壓縮比而定。也就是說,引擎壓縮比愈高,那麼所加汽油的辛烷值也要愈高。

那要如何選用適當的汽油?一般可以從車主使用手冊上的說明,得知該車輛的引擎壓縮比,以國內一般現有機車的引擎壓縮比大部分以92及95無鉛汽油為主.但少數特殊車種的壓縮比標示會高於10:1以上.此時將建議使用98無鉛汽油.
  • 壓縮比9 以下建議使用92無鉛汽油
  • 壓縮比9~10之間建議使用95無鉛汽油
  • 壓縮比10以上建議使用98無鉛汽油
  • 車齡較高的車輛因為積碳的關係,引擎壓縮比會增加,所以對辛烷值的需求亦會相對提高,若覺得車子有爆震現象時,建議改用較高辛烷之汽油。
我的Yamaha YZF-R6是02年的歐規車種。那各位猜猜,我的R6壓縮比有多高呢?

12.4 : 1

12.4:1? 沒錯!就是那麼高。08年的R6官方宣稱是13.1:1,但實際測得也是12.8:1而已。想不到那麼多年前的車,壓縮比就己經這麼高了。怪不得我只要一灌油門,前輪就很容易浮起。想想平常讓它在市區裡跑,還真是虐待它,因為不拉高轉速的結果,就是引擎會嚴重積炭啊
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yrps1223
侯爵 | 2010-10-28 00:07:35

實用的文章要收藏{:3_327:}
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k11356788
子爵 | 2014-7-12 13:34:50

感謝大大無私分享感謝大大無私分享
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