Vad är kompressionsförhållandet för en förbränningsmotor
En av de viktiga designegenskaperna hos en kolvförbränningsmotor är kompressionsförhållandet. Denna parameter påverkar kraften hos förbränningsmotorn, dess effektivitet och även bränsleförbrukningen. Samtidigt är det få som har en sann uppfattning om vad som menas med graden av kompression. Många tror att detta bara är en synonym för komprimering. Även om det senare är relaterat till graden av kompression, är det dock helt andra saker.
För att förstå terminologin måste du förstå hur motorns cylinder är anordnad och förstå principen för driften av förbränningsmotorn. Den brännbara blandningen sprutas in i cylindrarna, sedan komprimeras den av en kolv som rör sig från nedre dödpunkten (BDC) till övre dödpunkten (TDC). Den komprimerade blandningen vid någon punkt nära TDC antänds och brinner ut. Den expanderande gasen utför mekaniskt arbete, trycker kolven i motsatt riktning - till BDC. Ansluten till kolven verkar vevstaken på vevaxeln och får den att rotera.
Utrymmet som begränsas av cylinderns innerväggar från BDC till TDC är cylinderns arbetsvolym. Den matematiska formeln för förskjutningen av en cylinder är följande:
Vₐ = πr²s
där r är radien för cylinderns inre sektion;
s är avståndet från TDC till BDC (längden på kolvens slaglängd).
När kolven når TDC finns det fortfarande lite utrymme ovanför den. Detta är förbränningskammaren. Formen på cylinderns övre del är komplex och beror på den specifika designen. Därför är det omöjligt att uttrycka volymen Vₑ för förbränningskammaren med någon formel.
Uppenbarligen är cylinderns Vₒ totala volym lika med summan av arbetsvolymen och förbränningskammarens volym:
V^ = V^+V^
Och kompressionsförhållandet är förhållandet mellan cylinderns totala volym och förbränningskammarens volym:
e = (VXNUMX+VXNUMX)/VXNUMX
Detta värde är dimensionslöst, och i själva verket kännetecknar det den relativa tryckförändringen från det ögonblick då blandningen sprutas in i cylindern fram till antändningsögonblicket.
Det framgår av formeln att det är möjligt att öka kompressionsförhållandet antingen genom att öka cylinderns arbetsvolym eller genom att minska förbränningskammarens volym.
För olika förbränningsmotorer kan denna parameter skilja sig och bestämmas av typen av enhet och funktionerna i dess design. Kompressionsförhållandet för moderna bensinförbränningsmotorer ligger i intervallet från 8 till 12, i vissa fall kan det nå upp till 13 ... 14. För dieselmotorer är den högre och når 14 ... 18, detta beror på särdragen i dieselblandningens antändningsprocessen.
Och när det gäller kompression är detta det maximala trycket som uppstår i cylindern när kolven rör sig från BDC till TDC. Den internationella SI-enheten för tryck är pascal (Pa/Pa). Måttenheter som bar (bar) och atmosfär (at / at) används också i stor utsträckning. Enhetsförhållandet är:
1 vid = 0,98 bar;
1 bar = 100 000 Pa
Förutom graden av kompression påverkar sammansättningen av den brännbara blandningen och det tekniska tillståndet för förbränningsmotorn, särskilt graden av förslitning av delarna i cylinder-kolvgruppen, kompressionen.
Med en ökning av kompressionsförhållandet ökar trycket från gaserna på kolven, vilket innebär att i slutändan ökar effekten och förbränningsmotorns effektivitet ökar. Mer fullständig förbränning av blandningen leder till förbättrad miljöprestanda och bidrar till mer ekonomisk bränsleförbrukning.
Möjligheten att öka kompressionsförhållandet begränsas dock av risken för detonation. I denna process brinner inte luft-bränsleblandningen utan exploderar. Användbart arbete utförs inte, men kolvarna, cylindrarna och delarna av vevmekanismen utsätts för allvarliga stötar, vilket leder till deras snabba slitage. Den höga temperaturen under detonation kan orsaka utbränning av ventilerna och kolvarnas arbetsyta. Till viss del hjälper bensin med högre oktantal att klara av detonation.
I en dieselmotor är detonation också möjlig, men där orsakas den av felaktig insprutningsjustering, sot på cylindrarnas inre yta och andra orsaker som inte är relaterade till ett ökat kompressionsförhållande.
Det är möjligt att tvinga den befintliga enheten genom att öka cylindrarnas arbetsvolym eller kompressionsförhållandet. Men här är det viktigt att inte överdriva och noggrant räkna ut allt innan du huvudstupa rusar in i striden. Fel kan leda till en sådan obalans i driften av enheten och detonationer att varken högoktanig bensin eller justering av tändningstiden hjälper.
Det är knappast någon mening med att forcera en motor som initialt har högt kompressionsförhållande. Kostnaden för ansträngning och pengar kommer att bli ganska stor, och kraftökningen kommer sannolikt att bli obetydlig.
Det önskade målet kan uppnås på två sätt - genom att borra cylindrarna, vilket kommer att göra arbetsvolymen för förbränningsmotorn större, eller genom att fräsa den nedre ytan (cylinderhuvudet).
Cylinder tråkig
Det bästa ögonblicket för detta är när du ändå måste borra cylindrarna.
Innan du utför denna operation måste du välja kolvar och ringar för den nya storleken. Det kommer förmodligen inte att vara svårt att hitta delar för reparationsdimensionerna för denna förbränningsmotor, men detta kommer inte att ge en märkbar ökning av motorns arbetsvolym och effekt, eftersom skillnaden i storlek är mycket liten. Det är bättre att leta efter kolvar och ringar med större diameter för andra enheter.
Du bör inte försöka tråka ut cylindrarna själv, för detta kräver inte bara skicklighet utan också specialutrustning.
Slutförande av topplocket
Fräsning av cylinderhuvudets bottenyta kommer att minska cylinderns längd. Förbränningskammaren, helt eller delvis placerad i huvudet, blir kortare, vilket gör att kompressionsförhållandet ökar.
För ungefärliga beräkningar kan man anta att man tar bort ett lager på en kvarts millimeter ökar kompressionsförhållandet med cirka en tiondel. En finare inställning ger samma effekt. Du kan också kombinera det ena med det andra.
Glöm inte att slutförandet av huvudet kräver en noggrann beräkning. Detta kommer att undvika överdrivet kompressionsförhållande och okontrollerad detonation.
Att tvinga fram en förbränningsmotor på detta sätt är behäftat med ytterligare ett potentiellt problem - att förkorta cylindern ökar risken att kolvarna möter ventilerna.
Bland annat kommer det också att bli nödvändigt att justera om ventiltiden.
Mätning av förbränningskammarens volym
För att beräkna kompressionsförhållandet måste du känna till förbränningskammarens volym. Den komplexa inre formen gör det omöjligt att matematiskt beräkna dess volym. Men det finns ett ganska enkelt sätt att mäta det. För att göra detta måste kolven ställas in på övre dödpunkten och, med hjälp av en spruta med en volym på cirka 20 cm³, hälla olja eller annan lämplig vätska genom tändstiftshålet tills det är helt fyllt. Räkna hur många kuber du hällde. Detta kommer att vara volymen på förbränningskammaren.
Arbetsvolymen för en cylinder bestäms genom att dividera volymen av förbränningsmotorn med antalet cylindrar. Genom att känna till båda värdena kan du beräkna kompressionsförhållandet med hjälp av formeln ovan.
En sådan operation kan vara nödvändig, till exempel för att byta till billigare bensin. Eller så måste du rulla tillbaka i händelse av en misslyckad motorforcering. Sedan, för att återgå till sina ursprungliga positioner, krävs en förtjockad cylindertoppspackning eller ett nytt huvud. Använd som tillval två vanliga distanser, mellan vilka en aluminiuminsats kan placeras. Som ett resultat kommer förbränningskammaren att öka, och kompressionsförhållandet kommer att minska.
Ett annat sätt är att ta bort ett metallskikt från kolvarnas arbetsyta. Men en sådan metod kommer att vara problematisk om arbetsytan (botten) har en konvex eller konkav form. Den komplexa formen på kolvkronan är ofta gjord för att optimera förbränningsprocessen av blandningen.
På äldre förgasare ICE orsakar avtryckning inga problem. Men den elektroniska kontrollen av moderna förbränningsmotorer med insprutning efter en sådan procedur kan misstagas när det gäller att justera tändningstiden, och då kan detonation uppstå vid användning av lågoktanig bensin.
