趣味現象汽油機不斷提升壓縮比，柴油機為何不斷下調呢

#老司機聊汽車知識#序：在解析問題之前首先要了解什麼是「壓縮比」燃油汽車裝備的是活塞往復循環式·內燃式熱機，這種機器做功的基礎是燃燒產生的熱能，推動活塞在氣缸內上下或左右的往復運轉；與活塞連接的是發動機的曲軸，活塞的運轉等於推動曲軸輸出動力。活塞掃過的空間（行程）小於氣缸總空間（容積）總容積－活塞行程＝燃燒室容積總容積÷燃燒室容積＝壓縮比這就是壓縮比的概念，但為什麼要壓縮呢？內燃機壓縮的實際為進入氣缸內部的空氣，空氣在壓縮的過程中會出現分子的不規則碰撞摩擦；摩擦生熱是最常見的物理現象，壓縮的初衷就是為產生熱能。

≤15:1幾乎是汽油內燃機的極限標準，大部分多點電噴機會在10:1左右，缸內直噴發動機的壓縮比普遍為13:1左右。壓縮比前面的數字越大則空氣被壓縮的程度也就越大，説白了就是空氣被“壓得更狠一些”；那麼在壓縮過程中就會產生更強烈的碰撞，產生的熱能當然會更多。簡而言之，壓縮比越高的發動機缸內温度與壓力都會越高；高温是提高燃燒效率（扭矩）的基礎，為什麼這麼説呢？汽車與摩托裝備的發動機均為四衝程機，運行步驟為以下四個步驟。進氣噴油壓縮蒸發燃燒做功排氣吸氣最核心的步驟往往被認定為做功衝程，其實更重要的是壓縮過程；因為液態燃油的燃燒速度很慢，只有蒸發為氣態後才能在幾十毫秒的剎那間，讓燃油儘量的接近充分燃燒。固定量的燃油燃燒程度越充分，轉化出的熱能當然也就越多，這些熱能推動活塞曲軸運轉最終“創造”的就是「扭矩」了。也就是説熱能越高扭矩越大，壓縮蒸發的程度越理想則熱能越高；那麼在點火強度與燃燒效率相當的前提下，參與燃燒燃油多為氣態當然會產生更大的扭矩了——這就是汽油機要提高壓縮比以升級蒸發效率的原因，但為何柴油機要下調呢？

柴油內燃機的壓縮比總是很高的，最高可以達到22:1，由此可見這種發動機的蒸發與燃燒效率都會非常高。但是最低的標準也可以低至8:1，不過平均還在15-20:1的範圍內，相比曾經普遍超20的標準可以説是越來越低了。然而柴油機的壓縮比降低不是機器本身的原因，而是客觀因素導致的結果；因為壓縮比過高温度就會越高，在標註你過高的温度中會產生一種比較麻煩的物質。這種物質叫做「NOx·氮氧化物」，它的危害在於會加速形成偏酸性的雨水；而酸性水對於土壤和農作物都會產生相當的影響，所以柴油汽車的主要尾氣檢測物就是NOx，但是為什麼汽油機敢於升高呢？

原因有兩點，首先是很容易理解的“閾值”；不超過某個標準則產生氮氣在允許範圍內，而超過某個標準就會超標了。其次則是汽油機採用的是「點燃式·做功」，燃油與空氣會在壓縮衝程中進行充分的混合，第三衝程才會開始做功——壓縮過程則為【預混合】。理想混合後的油氣為擴散式燃燒，狀態僅為與空氣混合的區域進行氧化反應。但是柴油發動機是壓燃點火做功，依靠的是超高壓縮比產生的高温，以超過柴油燃點的標準直接引燃（無需火花塞電出電弧引燃）；這種燃燒的方式類似於“噴射式”燃燒，產生的火焰温度是要高於汽油機的，標準可以超過600攝氏度。空氣中78?成分是氮氣，氮氣在高温環境中會與氧氣（O2）產生化學反應；所以柴油機就會因燃燒温度過高而產生更多的NOx，而且過高的温度還會產生碳煙，其中的碳顆粒與膠質等物質混合後會成為積碳，排放出的部分就是PM2.5（顆粒物）。

綜上所述，柴油發動機在不考慮排放物影響的前提下，以超高壓縮比可以實現更大的扭矩，大扭矩提升的是低轉速的馬力；反之在必須考慮該問題的前提下，“權衡”的就是燃油經濟性了，凡事總不能兩全其美，基於呼吸的健康更重要，所以柴油機只能做出讓步。至於汽油機即使提升也很難達到柴油機的標準，因為過高的壓縮比需要的是高密度的高標號汽油；標號越高的汽油燃燒的抗爆震能力就會越強，反之過低的標準就會越差。如果壓縮比與壓縮温度過高的話，在壓縮衝程中就會出現部分混合油氣像柴油一樣被壓燃。結果會是異常的磨損和噪音，發動機的使用壽命會大幅縮短；而即使能通過技術緩衝掉振動，並且能做到保證磨損可控，但能夠接受使用高價格95/98#汽油的車主還是很少，所以汽油機的壓縮比雖然在提升可不會更誇張了。

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