Ποιος είναι ο λόγος συμπίεσης ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης

Ένα από τα σημαντικά σχεδιαστικά χαρακτηριστικά ενός εμβολοφόρου κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι ο λόγος συμπίεσης. Αυτή η παράμετρος επηρεάζει την ισχύ του κινητήρα εσωτερικής καύσης, την απόδοσή του, καθώς και την κατανάλωση καυσίμου. Εν τω μεταξύ, λίγοι άνθρωποι έχουν μια αληθινή ιδέα για το τι σημαίνει ο βαθμός συμπίεσης. Πολλοί πιστεύουν ότι αυτό είναι απλώς συνώνυμο της συμπίεσης. Αν και το τελευταίο σχετίζεται με το βαθμό συμπίεσης, ωστόσο, αυτά είναι εντελώς διαφορετικά πράγματα.

Για να κατανοήσετε την ορολογία, πρέπει να κατανοήσετε πώς είναι διατεταγμένος ο κύλινδρος της μονάδας ισχύος και να κατανοήσετε την αρχή λειτουργίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Το εύφλεκτο μείγμα εγχέεται στους κυλίνδρους και στη συνέχεια συμπιέζεται από ένα έμβολο που κινείται από το κάτω νεκρό σημείο (BDC) στο πάνω νεκρό σημείο (TDC). Το συμπιεσμένο μείγμα κάποια στιγμή κοντά στο TDC αναφλέγεται και καίγεται. Το διαστελλόμενο αέριο εκτελεί μηχανική εργασία, ωθώντας το έμβολο προς την αντίθετη κατεύθυνση - προς το BDC. Συνδεδεμένη με το έμβολο, η μπιέλα δρα στον στροφαλοφόρο άξονα, προκαλώντας την περιστροφή του.

Ο χώρος που οριοθετείται από τα εσωτερικά τοιχώματα του κυλίνδρου από το BDC στο TDC είναι ο όγκος εργασίας του κυλίνδρου. Ο μαθηματικός τύπος για τη μετατόπιση ενός κυλίνδρου έχει ως εξής:

Vₐ = πr²s

όπου r είναι η ακτίνα του εσωτερικού τμήματος του κυλίνδρου.

s είναι η απόσταση από το TDC στο BDC (μήκος της διαδρομής του εμβόλου).

Όταν το έμβολο φτάσει στο TDC, υπάρχει ακόμα λίγος χώρος από πάνω του. Αυτός είναι ο θάλαμος καύσης. Το σχήμα του πάνω μέρους του κυλίνδρου είναι πολύπλοκο και εξαρτάται από το συγκεκριμένο σχέδιο. Επομένως, είναι αδύνατο να εκφράσουμε τον όγκο VXNUMX του θαλάμου καύσης με οποιονδήποτε τύπο.

Προφανώς, ο συνολικός όγκος του κυλίνδρου Vₒ είναι ίσος με το άθροισμα του όγκου εργασίας και του όγκου του θαλάμου καύσης:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

Και ο λόγος συμπίεσης είναι ο λόγος του συνολικού όγκου του κυλίνδρου προς τον όγκο του θαλάμου καύσης:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Η τιμή αυτή είναι αδιάστατη και μάλιστα χαρακτηρίζει τη σχετική μεταβολή της πίεσης από τη στιγμή που το μείγμα εγχέεται στον κύλινδρο μέχρι τη στιγμή της ανάφλεξης.

Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι είναι δυνατό να αυξηθεί ο λόγος συμπίεσης είτε αυξάνοντας τον όγκο εργασίας του κυλίνδρου είτε μειώνοντας τον όγκο του θαλάμου καύσης.

Για διάφορους κινητήρες εσωτερικής καύσης, αυτή η παράμετρος μπορεί να διαφέρει και να καθορίζεται από τον τύπο της μονάδας και τα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού της. Ο λόγος συμπίεσης των σύγχρονων βενζινοκινητήρων εσωτερικής καύσης κυμαίνεται από 8 έως 12, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να φτάσει έως και 13 ... 14. Για τους κινητήρες ντίζελ, είναι υψηλότερο και φτάνει τα 14 ... 18, αυτό οφείλεται στις ιδιαιτερότητες της διαδικασίας ανάφλεξης του μείγματος ντίζελ.

Και όσον αφορά τη συμπίεση, αυτή είναι η μέγιστη πίεση που εμφανίζεται στον κύλινδρο καθώς το έμβολο μετακινείται από το BDC στο TDC. Η διεθνής μονάδα SI για την πίεση είναι το pascal (Pa/Pa). Οι μονάδες μέτρησης όπως η μπάρα (bar) και η ατμόσφαιρα (at/at) χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως. Η αναλογία μονάδων είναι:

1 at = 0,98 bar;

1 bar = 100 Pa

Εκτός από το βαθμό συμπίεσης, η σύνθεση του εύφλεκτου μείγματος και η τεχνική κατάσταση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ειδικά ο βαθμός φθοράς των τμημάτων της ομάδας κυλίνδρου-εμβόλου, επηρεάζουν τη συμπίεση.

Με την αύξηση του λόγου συμπίεσης, η πίεση των αερίων στο έμβολο αυξάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι, τελικά, αυξάνεται η ισχύς και αυξάνεται η απόδοση του κινητήρα εσωτερικής καύσης. Η πληρέστερη καύση του μείγματος οδηγεί σε βελτιωμένες περιβαλλοντικές επιδόσεις και συμβάλλει στην πιο οικονομική κατανάλωση καυσίμου.

Ωστόσο, η πιθανότητα αύξησης του λόγου συμπίεσης περιορίζεται από τον κίνδυνο έκρηξης. Σε αυτή τη διαδικασία, το μείγμα αέρα-καυσίμου δεν καίγεται, αλλά εκρήγνυται. Χρήσιμες εργασίες δεν γίνονται, αλλά τα έμβολα, οι κύλινδροι και τα μέρη του μηχανισμού στροφάλου υφίστανται σοβαρές κρούσεις, οδηγώντας σε γρήγορη φθορά τους. Η υψηλή θερμοκρασία κατά την έκρηξη μπορεί να προκαλέσει καύση των βαλβίδων και της επιφάνειας εργασίας των εμβόλων. Σε κάποιο βαθμό, η βενζίνη με υψηλότερο αριθμό οκτανίων βοηθά στην αντιμετώπιση της έκρηξης.

Σε έναν κινητήρα ντίζελ, η έκρηξη είναι επίσης δυνατή, αλλά εκεί προκαλείται από λανθασμένη ρύθμιση ψεκασμού, αιθάλη στην εσωτερική επιφάνεια των κυλίνδρων και άλλους λόγους που δεν σχετίζονται με αυξημένο λόγο συμπίεσης.

Είναι δυνατό να εξαναγκαστεί η υπάρχουσα μονάδα αυξάνοντας τον όγκο εργασίας των κυλίνδρων ή τον λόγο συμπίεσης. Αλλά εδώ είναι σημαντικό να μην το παρακάνετε και να υπολογίσετε προσεκτικά τα πάντα πριν βιαστείτε ασταμάτητα στη μάχη. Τα σφάλματα μπορεί να οδηγήσουν σε τέτοια ανισορροπία στη λειτουργία της μονάδας και σε εκρήξεις που ούτε η βενζίνη υψηλών οκτανίων ούτε η ρύθμιση του χρονισμού ανάφλεξης θα βοηθήσουν.

Δεν υπάρχει σχεδόν κανένα νόημα να αναγκάσουμε έναν κινητήρα που αρχικά έχει υψηλή αναλογία συμπίεσης. Το κόστος της προσπάθειας και των χρημάτων θα είναι αρκετά μεγάλο και η αύξηση της ισχύος είναι πιθανό να είναι ασήμαντη.

Ο επιθυμητός στόχος μπορεί να επιτευχθεί με δύο τρόπους - με διάτρηση των κυλίνδρων, που θα κάνει τον όγκο εργασίας του κινητήρα εσωτερικής καύσης μεγαλύτερο, ή με φρεζάρισμα της κάτω επιφάνειας (κυλινδροκεφαλή).

Βαρετό κύλινδρο

Η καλύτερη στιγμή για αυτό είναι όταν πρέπει να τρυπήσετε τους κυλίνδρους ούτως ή άλλως.

Πριν εκτελέσετε αυτήν τη λειτουργία, πρέπει να επιλέξετε τα έμβολα και τους δακτυλίους για το νέο μέγεθος. Πιθανώς δεν θα είναι δύσκολο να βρεθούν εξαρτήματα για τις διαστάσεις επισκευής για αυτόν τον κινητήρα εσωτερικής καύσης, αλλά αυτό δεν θα δώσει αισθητή αύξηση στον όγκο εργασίας και την ισχύ του κινητήρα, καθώς η διαφορά στο μέγεθος είναι πολύ μικρή. Είναι καλύτερα να αναζητήσετε έμβολα μεγαλύτερης διαμέτρου και δακτυλίους για άλλες μονάδες.

Δεν πρέπει να προσπαθήσετε να τρυπήσετε μόνοι σας τους κυλίνδρους, γιατί αυτό απαιτεί όχι μόνο δεξιότητα, αλλά και ειδικό εξοπλισμό.

Οριστικοποίηση της κυλινδροκεφαλής

Το φρεζάρισμα της κάτω επιφάνειας της κυλινδροκεφαλής θα μειώσει το μήκος του κυλίνδρου. Ο θάλαμος καύσης, εν μέρει ή πλήρως τοποθετημένος στην κεφαλή, θα γίνει μικρότερος, πράγμα που σημαίνει ότι ο λόγος συμπίεσης θα αυξηθεί.

Για κατά προσέγγιση υπολογισμούς, μπορεί να υποτεθεί ότι η αφαίρεση ενός στρώματος ενός τετάρτου του χιλιοστού θα αυξήσει τον λόγο συμπίεσης κατά περίπου ένα δέκατο. Μια πιο λεπτή ρύθμιση θα δώσει το ίδιο αποτέλεσμα. Μπορείτε επίσης να συνδυάσετε το ένα με το άλλο.

Μην ξεχνάτε ότι η οριστικοποίηση της κεφαλής απαιτεί ακριβή υπολογισμό. Αυτό θα αποφύγει την υπερβολική αναλογία συμπίεσης και την ανεξέλεγκτη έκρηξη.

Ο εξαναγκασμός ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης με αυτόν τον τρόπο είναι γεμάτος με ένα άλλο πιθανό πρόβλημα - η βράχυνση του κυλίνδρου αυξάνει τον κίνδυνο τα έμβολα να συναντήσουν τις βαλβίδες.

Μεταξύ άλλων, θα χρειαστεί επίσης η εκ νέου ρύθμιση του χρονισμού της βαλβίδας.

Μέτρηση όγκου θαλάμου καύσης

Για να υπολογίσετε την αναλογία συμπίεσης, πρέπει να γνωρίζετε τον όγκο του θαλάμου καύσης. Το σύνθετο εσωτερικό σχήμα καθιστά αδύνατο τον μαθηματικό υπολογισμό του όγκου του. Αλλά υπάρχει ένας αρκετά απλός τρόπος να το μετρήσετε. Για να γίνει αυτό, το έμβολο πρέπει να ρυθμιστεί στο πάνω νεκρό σημείο και, χρησιμοποιώντας μια σύριγγα όγκου περίπου 20 cm³, χύστε λάδι ή άλλο κατάλληλο υγρό μέσα από την οπή του μπουζί μέχρι να γεμίσει πλήρως. Μετρήστε πόσους κύβους ρίξατε. Αυτός θα είναι ο όγκος του θαλάμου καύσης.

Ο όγκος εργασίας ενός κυλίνδρου προσδιορίζεται διαιρώντας τον όγκο του κινητήρα εσωτερικής καύσης με τον αριθμό των κυλίνδρων. Γνωρίζοντας και τις δύο τιμές, μπορείτε να υπολογίσετε τον λόγο συμπίεσης χρησιμοποιώντας τον παραπάνω τύπο.

Μια τέτοια λειτουργία μπορεί να είναι απαραίτητη, για παράδειγμα, για τη μετάβαση σε φθηνότερη βενζίνη. Ή θα πρέπει να επιστρέψετε σε περίπτωση ανεπιτυχούς εξαναγκασμού του κινητήρα. Στη συνέχεια, για να επιστρέψουν στις αρχικές τους θέσεις, απαιτείται παχύρρευστη φλάντζα κυλινδροκεφαλής ή νέα κεφαλή. Προαιρετικά, χρησιμοποιήστε δύο συνηθισμένους αποστάτες, μεταξύ των οποίων μπορεί να τοποθετηθεί ένα ένθετο αλουμινίου. Ως αποτέλεσμα, ο θάλαμος καύσης θα αυξηθεί και ο λόγος συμπίεσης θα μειωθεί.

Ένας άλλος τρόπος είναι να αφαιρέσετε ένα στρώμα μετάλλου από την επιφάνεια εργασίας των εμβόλων. Αλλά μια τέτοια μέθοδος θα είναι προβληματική εάν η επιφάνεια εργασίας (κάτω) έχει κυρτό ή κοίλο σχήμα. Το περίπλοκο σχήμα της στεφάνης του εμβόλου γίνεται συχνά για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας καύσης του μείγματος.

Σε παλαιότερα ICE καρμπυρατέρ, η παραμόρφωση δεν προκαλεί προβλήματα. Αλλά ο ηλεκτρονικός έλεγχος των σύγχρονων κινητήρων εσωτερικής καύσης με έγχυση μετά από μια τέτοια διαδικασία μπορεί να είναι λάθος κατά τη ρύθμιση του χρονισμού ανάφλεξης και, στη συνέχεια, μπορεί να συμβεί έκρηξη όταν χρησιμοποιείται βενζίνη χαμηλών οκτανίων.