壓縮比

瞭解發動機中活塞的運動行程即可計算出氣缸的壓縮比。就發動機某個氣缸而言，當活塞的行程到達最低點，此時的位置點便稱為下止點，整個氣缸包括燃燒室所形成的容積便是最大行程容積Va。 ^[1] 

當活塞反向運動，到達最高點位置時，這個位置點便稱為上止點，所形成的容積為整個活塞運動行程容積最小的狀況，燃燒室容積為Vc。計算壓縮比就是最大行程容積與最小容積的比值。其計算公式如下： ^[1] 

即

內燃機在使用過程中，隨着缸內空氣與燃油的減少，內燃機點火趨於不正常，隨着油氣增加，則又容易爆震，故效率相對受限。而作為能夠影響包含扭矩、燃油經濟性以及排放指標等諸多因素在內的重要參數之一，壓縮比是解決這一問題的關鍵，故選擇合適的壓縮比來使得各個參數達到折中是提升內燃機性能的重要途徑。 ^[2] 

汽油發動機在運轉時，吸進來的通常是汽油與空氣的混合氣，在壓縮過程中活塞上行，除了擠壓混合氣使之體積縮小之外，同時也發生了渦流和紊流兩種現象。當密閉容器中的氣體受到壓縮時，壓力是隨着温度的升高而升高。若發動機的壓縮比較高，壓縮時所產生的汽缸壓力與温度相對地提高，混合氣中的汽油分子和空氣結合的更加充分，油氣顆粒能更加細密。又因為渦流、紊流和高壓縮比所導致的良好密封效果，使得在下一刻運動中，火花塞在點火的一瞬間便能使混合氣完成燃燒，釋放出最大的爆發能量，成為發動機的動力輸出。反之，混合氣體燃燒的時間越長，燃燒所產生的能量中會有更多的能量轉換為熱能，根據能量守恆原理，發動機產生的動能會相應減少。 ^[4] 

發動機的壓縮比越高就代表着其性能越好，但是也存在着相應的限制。在油氣燃燒的一瞬間，氣缸壁甚至是附近的結構都會受到劇烈燃燒所產生的影響，當壓縮比升高時，油氣燃燒所產生的能量中就會有更多轉化為動能，氣缸壁受到的壓力就越大，對材料的要求也會提高。同時，當壓縮比升高到一定程度時，混合氣體很容易因為高壓在火花塞還未點火時便發生自燃，此時活塞未到點火位置，燃燒產生的巨大沖擊力和活塞的運動方向相反，引起發動機劇烈震動，即產生爆震現象。所以我們不能無限制的提升壓縮比，而需要選擇合適的壓縮比使得每個參數都能達到折中從而提升發動機性能。 ^[3] 

工作温度對壓縮比有着很大的影響。當工作温度過高，進入氣缸燃燒室的混合氣吸收過度的熱量，可能會引起自燃、預燃，而引起爆震的發生，使發動機無力、損壞機械元件。反之温度過低，則混合氣的汽化不良，燃燒效果變差，無法汽化的汽油凝結在氣缸壁的各個角落，形成積炭或是附在油環之中。當密封環將油膜刮除時，發動機氣缸內的廢氣進入發動機底部機油箱內，會污染機油，使機油的潤滑性、密封性、附着性、流動能力等諸多性能受到影響。故在設計發動機時，若工作温度較高時，發動機的壓縮比需降低，保證燃燒室中的混合氣不會發生自燃引起震爆現象；而在工作温度較低時，可適當提升壓縮比，使得燃料氣體和空氣混合更加均勻，燃料燃燒更加充分。 ^[4] 

我們都知道，油氣燃燒產生的能量一部分轉換為動能提供動力，另一部分轉換為熱能，會使發動機的工作温度不斷變化。而一般的發動機其壓縮比是固定不變的，這就需要我們人為地控制温度的變化範圍，使得發動機的工作温度和其壓縮比相匹配，避免出現温度過高或過低而帶來的負面影響。概論性而言，目前汽車發動機的工作温度都設計在80－110℃ ^[4]  之間，這個適當且正常的工作温度下，發動機的工作效率可以達到原設計的理想百分率。 ^[4]