Hva er kompresjonsforholdet til en forbrenningsmotor

En av de viktige designegenskapene til en stempelforbrenningsmotor er kompresjonsforholdet. Denne parameteren påvirker kraften til forbrenningsmotoren, dens effektivitet og drivstofforbruk. I mellomtiden er det få som har en sann ide om hva som menes med graden av kompresjon. Mange tror at dette bare er et synonym for komprimering. Selv om det siste er knyttet til graden av kompresjon, er dette imidlertid helt andre ting.

For å forstå terminologien, må du forstå hvordan sylinderen til kraftenheten er ordnet, og forstå prinsippet for drift av forbrenningsmotoren. Den brennbare blandingen sprøytes inn i sylindrene, deretter komprimeres den av et stempel som beveger seg fra nedre dødpunkt (BDC) til øvre dødpunkt (TDC). Den komprimerte blandingen på et tidspunkt nær TDC antennes og brenner ut. Den ekspanderende gassen utfører mekanisk arbeid, og skyver stempelet i motsatt retning - til BDC. Koblet til stempelet virker koblingsstangen på veivakselen og får den til å rotere.

Rommet avgrenset av sylinderens indre vegger fra BDC til TDC er sylinderens arbeidsvolumet. Den matematiske formelen for forskyvningen av en sylinder er som følger:

Vₐ = πr²s

hvor r er radien til den indre seksjonen av sylinderen;

s er avstanden fra TDC til BDC (lengden på stempelslaget).

Når stempelet når TDC er det fortsatt litt plass over det. Dette er forbrenningskammeret. Formen på den øvre delen av sylinderen er kompleks og avhenger av den spesifikke utformingen. Derfor er det umulig å uttrykke volumet Vₑ til forbrenningskammeret med en formel.

Åpenbart er det totale volumet til sylinderen Vₒ lik summen av arbeidsvolumet og volumet til forbrenningskammeret:

VXNUMX = VXNUMX+VXNUMX

Og kompresjonsforholdet er forholdet mellom det totale volumet av sylinderen og volumet til forbrenningskammeret:

e = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Denne verdien er dimensjonsløs, og faktisk karakteriserer den den relative endringen i trykk fra det øyeblikket blandingen injiseres inn i sylinderen og frem til antenningsøyeblikket.

Det kan sees fra formelen at det er mulig å øke kompresjonsforholdet enten ved å øke arbeidsvolumet til sylinderen, eller ved å redusere volumet til forbrenningskammeret.

For forskjellige forbrenningsmotorer kan denne parameteren være forskjellig og bestemmes av typen enhet og funksjonene i dens design. Kompresjonsforholdet til moderne bensinforbrenningsmotorer er i området fra 8 til 12, i noen tilfeller kan det nå opptil 13 ... 14. For dieselmotorer er den høyere og når 14 ... 18, dette skyldes særegenhetene ved tenningsprosessen til dieselblandingen.

Og når det gjelder kompresjon, er dette det maksimale trykket som oppstår i sylinderen når stempelet beveger seg fra BDC til TDC. Den internasjonale SI-enheten for trykk er pascal (Pa/Pa). Måleenheter som bar (bar) og atmosfære (at / at) er også mye brukt. Enhetsforholdet er:

1 ved = 0,98 bar;

1 bar = 100 000 Pa

I tillegg til graden av kompresjon, påvirker sammensetningen av den brennbare blandingen og den tekniske tilstanden til forbrenningsmotoren, spesielt graden av slitasje på delene av sylinder-stempelgruppen, kompresjonen.

Med en økning i kompresjonsforholdet øker trykket av gassene på stempelet, noe som betyr at til slutt øker kraften og effektiviteten til forbrenningsmotoren øker. Mer fullstendig forbrenning av blandingen fører til forbedret miljøytelse og bidrar til mer økonomisk drivstofforbruk.

Muligheten for å øke kompresjonsforholdet er imidlertid begrenset av faren for detonasjon. I denne prosessen brenner ikke luft-drivstoffblandingen, men eksploderer. Nyttig arbeid er ikke utført, men stemplene, sylindrene og deler av sveivmekanismen opplever alvorlige støt, noe som fører til rask slitasje. Den høye temperaturen under detonasjon kan føre til utbrenning av ventilene og arbeidsflaten til stemplene. Til en viss grad hjelper bensin med høyere oktantal til å takle detonasjon.

I en dieselmotor er detonasjon også mulig, men der er det forårsaket av feil injeksjonsjustering, sot på innsiden av sylindrene og andre årsaker som ikke er relatert til økt kompresjonsforhold.

Det er mulig å tvinge den eksisterende enheten ved å øke arbeidsvolumet til sylindrene eller kompresjonsforholdet. Men her er det viktig å ikke overdrive det og beregne alt nøye før du suser ut i kamp. Feil kan føre til en slik ubalanse i driften av enheten og detonasjoner at verken høyoktanbensin eller justering av tenningstidspunktet vil hjelpe.

Det er neppe noen vits i å forsere en motor som i utgangspunktet har et høyt kompresjonsforhold. Kostnadene for innsats og penger vil være ganske store, og kraftøkningen vil sannsynligvis være ubetydelig.

Det ønskede målet kan oppnås på to måter - ved å bore sylindrene, noe som vil gjøre arbeidsvolumet til forbrenningsmotoren større, eller ved å frese den nedre overflaten (sylindertopp).

Sylinder kjedelig

Det beste øyeblikket for dette er når du uansett må kjede sylindrene.

Før du utfører denne operasjonen, må du velge stemplene og ringene for den nye størrelsen. Det vil sannsynligvis ikke være vanskelig å finne deler for reparasjonsdimensjonene for denne forbrenningsmotoren, men dette vil ikke gi en merkbar økning i arbeidsvolumet og kraften til motoren, siden forskjellen i størrelse er veldig liten. Det er bedre å se etter stempler og ringer med større diameter for andre enheter.

Du bør ikke prøve å kjede sylindrene selv, fordi dette krever ikke bare ferdigheter, men også spesialutstyr.

Finalisering av topplokk

Fresing av bunnflaten på sylinderhodet vil redusere lengden på sylinderen. Brennkammeret, delvis eller helt plassert i hodet, vil bli kortere, noe som betyr at kompresjonsforholdet øker.

For omtrentlige beregninger kan det antas at fjerning av et lag på en kvart millimeter vil øke kompresjonsforholdet med omtrent en tidel. En finere innstilling vil gi samme effekt. Du kan også kombinere det ene med det andre.

Ikke glem at fullføringen av hodet krever en nøyaktig beregning. Dette vil unngå overdreven kompresjonsforhold og ukontrollert detonasjon.

Å tvinge en forbrenningsmotor på denne måten er full av et annet potensielt problem - å forkorte sylinderen øker risikoen for at stemplene møter ventilene.

Blant annet vil det også være nødvendig å justere ventiltimingen på nytt.

Måling av forbrenningskammervolum

For å beregne kompresjonsforholdet, må du kjenne volumet til forbrenningskammeret. Den komplekse indre formen gjør det umulig å matematisk beregne volumet. Men det er en ganske enkel måte å måle det på. For å gjøre dette må stempelet settes til øverste dødpunkt og ved hjelp av en sprøyte med et volum på ca. 20 cm³, hell olje eller annen passende væske gjennom tennplugghullet til det er helt fylt. Tell hvor mange terninger du helte. Dette vil være volumet til forbrenningskammeret.

Arbeidsvolumet til en sylinder bestemmes ved å dele volumet til forbrenningsmotoren med antall sylindre. Når du kjenner begge verdiene, kan du beregne kompresjonsforholdet ved å bruke formelen ovenfor.

En slik operasjon kan være nødvendig, for eksempel for å bytte til billigere bensin. Eller du må rulle tilbake i tilfelle en mislykket motorpressing. Deretter, for å gå tilbake til sine opprinnelige posisjoner, kreves det en fortykket sylinderhodepakning eller et nytt hode. Som ekstrautstyr kan du bruke to ordinære avstandsstykker, som det kan plasseres en aluminiumsinnsats mellom. Som et resultat vil forbrenningskammeret øke, og kompresjonsforholdet reduseres.

En annen måte er å fjerne et lag av metall fra arbeidsflaten til stemplene. Men en slik metode vil være problematisk hvis arbeidsflaten (bunnen) har en konveks eller konkav form. Den komplekse formen på stempelkronen er ofte laget for å optimalisere forbrenningsprosessen til blandingen.

På eldre forgasser-ICE-er forårsaker ikke deforcering problemer. Men den elektroniske kontrollen av moderne forbrenningsmotorer med innsprøytning etter en slik prosedyre kan forveksles med å justere tenningstidspunktet, og da kan detonasjon oppstå ved bruk av lavoktanbensin.