ここでは”圧縮比”が実際に意味し、それが重要な理由

前に圧縮比という用語を聞いたことがありますが、それが何を意味するのか正確に疑問に思 さて、圧縮比が何であるかを正確に説明し、なぜすべての自動車メーカーが聖杯のようにそれに夢中になっているのかを説明する時が来ました。

圧縮率は、確かに、最初は思われるよりも複雑です。 それはあなたが車で会い、多くの深刻な説明なしでプレスリリースで投げられて得ることを聞くそれらの言葉の一つであることを助けません。 それはあなたが先週末サーカスで会ったブランコアーティストを感動させようとしている間、あなたが主に理解するふりをするものの一つです。私たちは、高圧縮が良好であり、低圧縮が悪いことを知っています。

私たちは、マツダの新しいSkyactiv-X”聖杯”エンジンは、インフィニティの”ディーゼルスレイヤー”とトヨタの”ダイナミックフォース”シリーズと一緒に、高圧縮であること

私たちは、エンジニアがエンジンを大きくすることでエンジンをより多くのパワーを与えることができない時代に住んでいます。 エンジンの圧縮比を変更することは、それがどのように行われているかになってきています。広告

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誰もがそうするわけではありません。)

圧縮比を定義するのは超簡単です

圧縮比はまさにそれがどのように聞こえるかです—最大シリンダ容積を最小シリンダ容積に圧縮している比。 これは、ピストンが上までのすべての方法に比べてすべての方法ダウンしているときのシリンダーの体積です。 それは書き出され、比率として言われます。 たとえば、9：1の圧縮比を持つエンジンの場合、「9対1」と言います。”

今、あなたの頭の中でシリンダーを描きます。 ピストンはそのシリンダーの中で上下に動く。 ピストンが最低点にあるとき、それは下死点と呼ばれます。 それはシリンダー容積が最も大きいところである。 ピストンがシリンダー内の最も高いポイントにあるとき、それは上死点と呼ばれ、シリンダー容積が最も小さいところである。 これらの2つのボリュームの比較は、あなたの比率がどこから来るのかです。

あなたは私のような視覚的な学習者であれば、あなたは私が四ストロークエンジンがどのように動作するかを示す作られたこのGIF その圧縮行程の間にピストンがどのように上に移動するかを見てくださ それはシリンダーで圧縮されて得るすべての空気および燃料である。 エンジンが高い圧縮比を有する場合、それは、シリンダ内の所与の容積の空気および燃料が、より低い圧縮比を有するエンジンよりもはるかに小さい空間に圧縮されていることを意味する。 p>

そして今、簡単な数学の例のために、私のお気に入りの種類。

ピストンが下死点にあるとき、シリンダーと燃焼室の容積が10ccのエンジンを持っているふりをしてください。

ピストンが下死点にあるとき、 吸気弁が閉じた後、ピストンは圧縮行程中に上昇し、空気と燃料の混合物を単一立方センチメートルの空間に圧搾する。 このエンジンの圧縮比は10:1です。

それはそれです！ それは圧縮率です。 総掃引容積と圧縮容積（シリンダーヘッドの容積およびピストンが”掃引する”ところの上のすべてを含む）を単独で圧縮された容積に加えて。

なぜそれが良いのかは複雑です

しかし、圧縮比が何であるかを理解することは、なぜ私たちがそれを気にするのか、なぜ高圧縮がそのような願望であるのかを理解することよりも重要ではありません。私がこれで得た最高の説明は、私の同僚でエンジニアのDavid Tracyから来ました。 それらの最良の答えは、ECR EnginesのテクニカルディレクターであるAndy Randolph博士から来ました。 彼はNASCARのパワートレインの研究を行い、彼の説明は非常に明確です：

素人の観点からは、燃焼がピストンに力を加え、膨張ストローク中にピ

燃焼が始まるときにピストンがボア内にあるほど、より多くの力が発揮されます。

圧縮比が増加するにつれて、ピストンは上死点のボア内でより高く移動するため、膨張ストロークには追加の力があります（同じ量の燃料の追加力は高効率に等しくなります）。

さて、私たちは本当にどのように加えて、なぜについての詳細を理解する必要があり、それは私たちが熱力学このすべての基本的なポイントは、より高い圧縮比は、エンジンが燃料の同じ量のうち、より多くの仕事を得ていることを意味するということです。

それはガロンあたりの力そしてまたマイルのためによい。

高い圧縮比がより良い効率をもたらす理由を説明するために、我々は熱力学にあまりにも深く潜るつもりはありませんが、地獄 それは健康で魂のために良いです。

高い圧縮は、より多くの仕事が、より多くの圧力を意味します

上の画像は、理想的で典型的なガソリンエンジンのためのP-V、または圧力-体積、図を示しています。 それは、視覚的に、それはガソリンを燃やすようにあなたのエンジンで何が起こっているかを示しています。

上の図では、その下の1-2曲線は圧縮ストロークを示しています。

2-3行は燃焼を示しています。

上の3-4曲線は、拡張ストロークを示しています。

そして、4-1ラインは、排気バルブが開くと熱除去を示しています。

より技術的には、図1-2の曲線は、ピストンがガスに作用して圧縮するにつれて圧力（y軸）が上昇し、体積（x軸）が低下する圧縮行程を示しています。 2-3行は、燃焼中に放出される熱を示し、ガスの圧力および温度を迅速に上昇させる。 3-4のカーブはガスが拡張の打撃の間にピストンで動作すると同時に上がる容積および圧力低下を示す。 4-1ラインはガスからの環境に圧力が排気弁の開発との包囲されたに戻ると同時に熱拒絶を示す。 最後に底の平らな1-5ラインは端に上死点に戻る排気の打撃およびピストンを表す。広告

これらの1-2-3-4行内の領域は、エンジンによって行われた作業量を表します。 圧縮率が高いと、プロット上の2つの垂直線が左右に移動し、圧縮率が低い場合よりも境界内に多くの領域が残り、作業が行われることを意味します。 しかし、あなたがその図で見ることができるように、あなたはより高い圧力を打つでしょう。 別の言い方をすれば、あなたはあなたの高圧縮比エンジンからより多くの機械的な仕事に巻き込まれると思います。 あなたは燃焼からの熱入力からシリンダーとピストンのより多くの圧力を得ることになるでしょう。

より高い圧縮はまた、より多くの熱効率を意味します

エンジンのサイクル中の入熱と熱損失は、圧縮比の関数としての効率に関連していることに注意するこ 全部は二つのアイデアで動作します。 第一は、システムに入る熱エネルギーが機械的作業または廃熱のいずれかに変換されなければならないことである。 第二は、熱効率は単に作業出力を入熱で割ったものであるということです。 だから、あなたは、そのwebページ上にプロットされ、上記に示すMITのように、熱効率と圧縮比との関係を導出することができます。 式はここにあります（nuは熱効率、rは圧縮比、ガンマは流体の特性です）：

特定の変位のエンジ圧縮比を使用すると、p-v図を効果的に左にシフトし、熱損失（ql）よりも入熱（図のqh）を増加させます。 別の言い方をすれば、あなたは仕事にあなたの入力エネルギーの多くを回しています。 エンジニアリングのJason Fenske氏は、圧縮比、熱伝達、効率の関係を分解することを説明しました。

とにかく、熱力学は、上記のプロットと式でわかるように、熱効率が圧縮比で上昇することを指示するということです。 そしてそれはより多くの馬力、よりよい燃料節約、より重い札入れおよびより大きい微笑を意味する。 任意の低迷、喘鳴、ガス吸引、古い低圧縮アメリカのV8を駆動し、あなたは私が何を意味するか知っているよ。

圧縮比は、マツダのSkyactiv-Gエンジンのようなエンジンを非常に効率的にするものでもあります。 マツダ、日産/インフィニティ、トヨタからの新しい高圧縮および可変圧縮エンジンの波の最初の、マツダは、それもターボチャージャーなしで高い燃費とパワー数字を管理することができる理由である、14:1で、今のビジネスで最高の圧縮比を持っています。

なぜ高い圧縮は、あなたがより高いオクタン価を必要とすることを意味します

なぜ誰もが高い圧縮比を使用しないのですか？ まあ、高圧縮は、パフォーマンスエンジンの多くは、プレミアム燃料、または高オクタンガソリンを必要とする理由です。 オクタン価は、このHow Stuff Worksの記事が指摘しているように、爆発に抵抗するガソリンの能力の測定値です。

オクタン価の高いガスと比較して、オクタン価の低いガソリンは、高い空気充電温度と圧力のために自動点火する可能性が高い。 基本的には、あなたがそれを望んでいないときに発火する種類ではなく、あなたがそれを望んでいるときに発火するガスが欲しいです。 そのような制御されていない燃焼はノックと呼ばれています。 ノックは悪いです;それはトルクを減らし、あなたのエンジンへの取り返しのつかない損傷を引き起こ

高圧縮は、非常に高い圧縮エンジンは、ハイオクタンレースガスまたは（より一般的には今）E85を実行する理由である、ノックのリスクを増加させます。 ガスは、彼らが圧縮されているときに加熱する傾向があるので、増加した熱密度は、点火プラグがそれを点火する前に、途中で燃焼燃料につながる可 繰り返す：それは悪いことです。

マツダは、ポンプガスで実行されている14：1エンジンのノックを軽減するために、ピストンと排気設計に多くの作業をしなければな Skyactiv-Xエンジンのピストンは、例えば、マツダがそうでなければリーン混合物に点火スパークプラグの周りに豊富な燃料のバーストを撮影することを可能にまた、興味深いのは、あなたが望むほど高い圧縮比を持つエンジンを作ることができないということです。 私はジョンHoyenga、パフォーマンス排気とラリーショップ無名のパフォーマンスの所有者に手を差し伸べ、高圧縮のリスクと利点についてチャットしました。

ジョンは日産240SXラリーカーを構築しており、SR20VE4気筒を交換しており、現在はわずか2.0リットルの車輪で約250馬力を これは、驚くべきことに、ターボなしです。 ジョンが感謝しなければならないのは、その非常に高い14.5：1の圧縮比です。 “圧縮によって行われる作業が増えているので、ブーストなしでより多くの電力が得られます。”

それは言われている、これはレースエンジンであるため、彼はレースガスまたは非常に高いオクタン価E85でそれを実行しています。 ジョンは、14.5：1の圧縮比を超えるものは自動点火の危険性があり、ロッドを撃ったりベアリングを回転させたりする可能性があると述べました。 これは、何気なく”爆破”と呼ばれるものです。”

あなたが行くことができるどのように高いに制限があります

私は、人々が今日見ているものよりもかなり高い圧縮比を持 60：1のような卑劣な高い比率。 ジョンは笑った。 彼は、金属は単にそのような高いレベルのストレスに耐えることができず、そのような圧縮比は、現在のエンジンを爆破するほど熱くなるだろうと説

もちろん、私たち全員がレースエンジンを搭載したレースカーを構築しているわけではないので、圧縮率を変更することは心配す しかし、私たちはカジュアルな車の所有者であり、準エンジン愛好家なので、これは圧縮比が何を意味し、なぜそれが重要なのかについての説明でした。 あなたはもうそれを偽造する必要はありません、あなたは今それが何であるかを知っています。

今、行くと、そのブランコアーティストを見つけて、あなたがどのように感じるかを彼に教えて！