Koliki je omjer kompresije motora s unutrašnjim sagorijevanjem

Jedna od važnih karakteristika dizajna klipnog motora s unutrašnjim sagorijevanjem je omjer kompresije. Ovaj parametar utiče na snagu motora sa unutrašnjim sagorevanjem, njegovu efikasnost, kao i na potrošnju goriva. U međuvremenu, malo ljudi ima pravu predstavu o tome što se podrazumijeva pod stepenom kompresije. Mnogi ljudi misle da je ovo samo sinonim za kompresiju. Iako je ovo drugo povezano sa stepenom kompresije, međutim, to su potpuno različite stvari.

Da biste razumjeli terminologiju, morate razumjeti kako je cilindar pogonske jedinice uređen i razumjeti princip rada motora s unutarnjim sagorijevanjem. Zapaljiva smjesa se ubrizgava u cilindre, a zatim se komprimira klipom koji se kreće od donje mrtve točke (BDC) do gornje mrtve točke (TDC). Komprimirana smjesa u nekom trenutku blizu TDC-a se zapali i izgori. Plin koji se širi obavlja mehanički rad, gurajući klip u suprotnom smjeru - do BDC. Spojena na klip, klipnjača djeluje na radilicu, uzrokujući njeno rotiranje.

Prostor omeđen unutrašnjim zidovima cilindra od BDC do TDC je radna zapremina cilindra. Matematička formula za pomak jednog cilindra je sljedeća:

Vₐ = πr²s

gdje je r polumjer unutrašnjeg presjeka cilindra;

s je udaljenost od TDC do BDC (dužina hoda klipa).

Kada klip dosegne TDC, ima još malo prostora iznad njega. Ovo je komora za sagorevanje. Oblik gornjeg dijela cilindra je složen i ovisi o specifičnom dizajnu. Stoga je nemoguće izraziti volumen Vₑ komore za sagorijevanje bilo kojom formulom.

Očigledno, ukupna zapremina cilindra Vₒ jednaka je zbroju radne zapremine i zapremine komore za sagorevanje:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

A omjer kompresije je omjer ukupne zapremine cilindra i zapremine komore za sagorevanje:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Ova vrijednost je bezdimenzionalna, a zapravo karakterizira relativnu promjenu tlaka od trenutka ubrizgavanja smjese u cilindar do trenutka paljenja.

Iz formule se vidi da je moguće povećati omjer kompresije bilo povećanjem radne zapremine cilindra, bilo smanjenjem zapremine komore za sagorevanje.

Za različite motore s unutarnjim izgaranjem, ovaj parametar se može razlikovati i biti određen tipom jedinice i karakteristikama njegovog dizajna. Omjer kompresije modernih benzinskih motora s unutarnjim sagorijevanjem je u rasponu od 8 do 12, u nekim slučajevima može doseći i do 13 ... 14. Za dizel motore je veći i doseže 14 ... 18, to je zbog posebnosti procesa paljenja dizelske mješavine.

A što se tiče kompresije, to je maksimalni pritisak koji se javlja u cilindru dok se klip kreće od BDC do TDC. Međunarodna SI jedinica za pritisak je paskal (Pa/Pa). Jedinice mjere kao što su bar (bar) i atmosfera (at/at) također se široko koriste. Jedinični odnos je:

1 na = 0,98 bara;

1 bar = 100 Pa

Pored stepena kompresije, na kompresiju utiču sastav zapaljive smeše i tehničko stanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem, posebno stepen istrošenosti delova cilindrično-klipne grupe.

S povećanjem omjera kompresije, pritisak plinova na klip se povećava, što znači da se, u konačnici, povećava snaga i povećava efikasnost motora s unutarnjim sagorijevanjem. Potpunije sagorijevanje mješavine dovodi do poboljšanih ekoloških performansi i doprinosi ekonomičnijoj potrošnji goriva.

Međutim, mogućnost povećanja omjera kompresije ograničena je rizikom od detonacije. U ovom procesu, mješavina zraka i goriva ne gori, već eksplodira. Korisni rad nije obavljen, ali klipovi, cilindri i dijelovi koljenastog mehanizma doživljavaju ozbiljne udare, što dovodi do njihovog brzog trošenja. Visoka temperatura tokom detonacije može izazvati pregorevanje ventila i radne površine klipova. U određenoj mjeri, benzin s višim oktanskim brojem pomaže u suočavanju s detonacijom.

U dizel motoru je moguća i detonacija, ali tamo je uzrokovana nepravilnim podešavanjem ubrizgavanja, čađom na unutrašnjoj površini cilindara i drugim razlozima koji nisu povezani s povećanim omjerom kompresije.

Moguće je forsirati postojeću jedinicu povećanjem radne zapremine cilindara ili stepena kompresije. Ali ovdje je važno ne pretjerati i pažljivo sve izračunati prije nego što bezglavo uletite u bitku. Greške mogu dovesti do takve neravnoteže u radu jedinice i detonacija da ni visokooktanski benzin ni podešavanje vremena paljenja neće pomoći.

Gotovo da nema smisla forsirati motor koji u početku ima visok omjer kompresije. Cijena truda i novca bit će prilično velika, a povećanje snage vjerovatno će biti neznatno.

Željeni cilj se može postići na dva načina - bušenjem cilindara, čime će radna zapremina motora sa unutrašnjim sagorevanjem biti veća, ili glodanjem donje površine (glave cilindra).

Provrtanje cilindara

Najbolji trenutak za ovo je kada ionako morate probušiti cilindre.

Prije izvođenja ove operacije morate odabrati klipove i prstenove za novu veličinu. Vjerovatno neće biti teško pronaći dijelove za popravne dimenzije za ovaj motor s unutrašnjim sagorijevanjem, ali to neće dati primjetan porast radne zapremine i snage motora, jer je razlika u veličini vrlo mala. Za druge jedinice je bolje tražiti klipove i prstenove većeg promjera.

Ne biste trebali pokušavati sami izbušiti cilindre, jer to zahtijeva ne samo vještinu, već i posebnu opremu.

Finalizacija glave cilindra

Glodanje donje površine glave cilindra će smanjiti dužinu cilindra. Komora za sagorijevanje, djelomično ili potpuno smještena u glavi, postat će kraća, što znači da će se omjer kompresije povećati.

Za približne proračune, može se pretpostaviti da će uklanjanje sloja od četvrtine milimetra povećati omjer kompresije za oko jednu desetinu. Finije podešavanje će dati isti efekat. Možete i kombinovati jedno s drugim.

Ne zaboravite da finalizacija glave zahtijeva tačan proračun. Ovo će izbjeći preveliki omjer kompresije i nekontrolisanu detonaciju.

Forsiranje motora s unutrašnjim sagorijevanjem na ovaj način prepuno je još jednog potencijalnog problema - skraćivanje cilindra povećava rizik da će se klipovi susresti s ventilima.

Između ostalog, bit će potrebno i ponovno podešavanje vremena ventila.

Mjerenje zapremine komore za sagorijevanje

Da biste izračunali omjer kompresije, morate znati volumen komore za sagorijevanje. Složen unutrašnji oblik onemogućava matematički izračunavanje njegove zapremine. Ali postoji prilično jednostavan način da se to izmjeri. Da biste to učinili, klip se mora postaviti u gornju mrtvu tačku i pomoću šprica zapremine približno 20 cm³ uliti ulje ili drugu prikladnu tekućinu kroz otvor svjećice dok se potpuno ne napuni. Izbroj koliko si kockica sipao. Ovo će biti zapremina komore za sagorevanje.

Radna zapremina jednog cilindra se određuje dijeljenjem zapremine motora sa unutrašnjim sagorevanjem brojem cilindara. Poznavajući obje vrijednosti, možete izračunati omjer kompresije koristeći gornju formulu.

Takva operacija može biti neophodna, na primjer, za prelazak na jeftiniji benzin. Ili se trebate vratiti u slučaju neuspješnog forsiranja motora. Zatim, da bi se vratili u prvobitni položaj, potrebna je zadebljana brtva glave cilindra ili nova glava. Kao opciju, koristite dva obična odstojnika, između kojih se može postaviti aluminijski umetak. Kao rezultat toga, komora za izgaranje će se povećati, a omjer kompresije će se smanjiti.

Drugi način je uklanjanje sloja metala sa radne površine klipova. Ali takva metoda će biti problematična ako radna površina (dno) ima konveksan ili konkavni oblik. Složen oblik krune klipa često je napravljen da optimizira proces sagorijevanja mješavine.

Na starijim karburatorima ICE deforcing ne uzrokuje probleme. Ali elektronska kontrola modernih motora s unutrašnjim sagorijevanjem s ubrizgavanjem nakon takvog postupka može pogriješiti u podešavanju vremena paljenja, a zatim može doći do detonacije kada se koristi niskooktanski benzin.