Jaki jest stopień sprężania silnika spalinowego?

Jedną z ważnych cech konstrukcyjnych tłokowego silnika spalinowego jest stopień sprężania. Ten parametr wpływa na moc silnika spalinowego, jego sprawność, a także zużycie paliwa. Tymczasem niewiele osób ma prawdziwe pojęcie o tym, co oznacza stopień kompresji. Wiele osób uważa, że ​​to tylko synonim kompresji. Choć to ostatnie wiąże się ze stopniem kompresji, to jednak są to zupełnie inne rzeczy.

Aby zrozumieć terminologię, musisz zrozumieć, jak ułożony jest cylinder jednostki napędowej i zrozumieć zasadę działania silnika spalinowego. Mieszanka palna jest wtryskiwana do cylindrów, a następnie sprężana przez tłok poruszający się od dolnego martwego punktu (BDC) do górnego martwego punktu (TDC). Sprasowana mieszanka w pewnym momencie w pobliżu GMP zapala się i wypala. Rozprężający się gaz wykonuje pracę mechaniczną, popychając tłok w przeciwnym kierunku - do BDC. Połączony z tłokiem korbowód działa na wał korbowy, powodując jego obrót.

Przestrzeń ograniczona wewnętrznymi ściankami cylindra od BDC do GMP jest objętością roboczą cylindra. Wzór matematyczny na przemieszczenie jednego cylindra jest następujący:

Vₐ = πr²s

gdzie r jest promieniem wewnętrznej części cylindra;

s to odległość od GMP do BDC (długość skoku tłoka).

Gdy tłok dotrze do GMP, nad nim jest jeszcze trochę miejsca. To jest komora spalania. Kształt górnej części cylindra jest złożony i zależy od konkretnej konstrukcji. Dlatego nie jest możliwe wyrażenie objętości Vₑ komory spalania za pomocą jednego wzoru.

Oczywiście całkowita objętość cylindra Vₒ jest równa sumie objętości roboczej i objętości komory spalania:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

A stopień sprężania to stosunek całkowitej objętości cylindra do objętości komory spalania:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Wartość ta jest bezwymiarowa iw rzeczywistości charakteryzuje względną zmianę ciśnienia od momentu wtrysku mieszanki do cylindra do momentu zapłonu.

Ze wzoru wynika, że ​​możliwe jest zwiększenie stopnia sprężania poprzez zwiększenie objętości roboczej cylindra lub zmniejszenie objętości komory spalania.

W przypadku różnych silników spalinowych ten parametr może się różnić i być zależny od rodzaju jednostki i cech jej konstrukcji. Stopień sprężania nowoczesnych benzynowych silników spalinowych mieści się w zakresie od 8 do 12, w niektórych przypadkach może osiągnąć nawet 13 ... 14. W przypadku silników Diesla jest wyższy i osiąga 14 ... 18, wynika to ze specyfiki procesu zapłonu mieszanki diesla.

A jeśli chodzi o kompresję, jest to maksymalne ciśnienie, które występuje w cylindrze, gdy tłok przesuwa się z BDC do TDC. Międzynarodowa jednostka SI dla ciśnienia to paskal (Pa/Pa). Szeroko stosowane są również jednostki miary, takie jak bar (bar) i atmosfera (at / at). Stosunek jednostek wynosi:

1 przy = 0,98 bara;

1 bar = 100 000 Pa

Oprócz stopnia sprężania, na sprężanie wpływa skład mieszanki palnej i stan techniczny silnika spalinowego, a zwłaszcza stopień zużycia części grupy cylinder-tłok.

Wraz ze wzrostem stopnia sprężania wzrasta ciśnienie gazów na tłoku, co oznacza, że ​​ostatecznie wzrasta moc i wzrasta sprawność silnika spalinowego. Pełniejsze spalanie mieszanki prowadzi do poprawy efektywności środowiskowej i przyczynia się do bardziej ekonomicznego zużycia paliwa.

Jednak możliwość zwiększenia stopnia sprężania jest ograniczona przez ryzyko detonacji. W tym procesie mieszanka paliwowo-powietrzna nie pali się, lecz eksploduje. Przydatna praca nie jest wykonywana, ale tłoki, cylindry i części mechanizmu korbowego doznają poważnych uderzeń, co prowadzi do ich szybkiego zużycia. Wysoka temperatura podczas detonacji może spowodować wypalenie zaworów i powierzchni roboczej tłoków. W pewnym stopniu benzyna o wyższej liczbie oktanowej pomaga radzić sobie z detonacją.

W silniku wysokoprężnym detonacja jest również możliwa, ale tam jest spowodowana nieprawidłową regulacją wtrysku, sadzą na wewnętrznej powierzchni cylindrów oraz innymi przyczynami niezwiązanymi ze zwiększonym stopniem sprężania.

Istnieje możliwość wymuszenia istniejącej jednostki poprzez zwiększenie objętości roboczej cylindrów lub stopnia sprężania. Ale tutaj ważne jest, aby nie przesadzić i dokładnie wszystko obliczyć, zanim ruszysz do bitwy. Błędy mogą prowadzić do takiego braku równowagi w działaniu urządzenia i detonacji, że ani wysokooktanowa benzyna, ani regulacja czasu zapłonu nie pomogą.

Nie ma sensu forsować silnika, który początkowo ma wysoki stopień sprężania. Koszt wysiłku i pieniędzy będzie dość duży, a wzrost mocy prawdopodobnie będzie nieznaczny.

Pożądany cel można osiągnąć na dwa sposoby - wytaczając cylindry, co zwiększy objętość roboczą silnika spalinowego, lub frezując dolną powierzchnię (głowicę).

Wytaczanie cylindrów

Najlepszy na to moment jest wtedy, gdy i tak trzeba zanudzać cylindry.

Przed wykonaniem tej operacji należy dobrać tłoki i pierścienie do nowego rozmiaru. Prawdopodobnie nie będzie trudno znaleźć części do wymiarów naprawczych do tego silnika spalinowego, ale nie da to zauważalnego wzrostu objętości roboczej i mocy silnika, ponieważ różnica w wielkości jest bardzo mała. Lepiej poszukać tłoków i pierścieni o większej średnicy do innych jednostek.

Nie powinieneś sam próbować zanudzać butli, ponieważ wymaga to nie tylko umiejętności, ale także specjalnego sprzętu.

Finalizacja głowicy cylindrów

Frezowanie dolnej powierzchni głowicy cylindra zmniejszy długość cylindra. Komora spalania, częściowo lub całkowicie umieszczona w głowicy, ulegnie skróceniu, co oznacza wzrost stopnia sprężania.

Dla przybliżonych obliczeń można przyjąć, że usunięcie warstwy o grubości ćwierć milimetra zwiększy stopień kompresji o około jedną dziesiątą. Dokładniejsze ustawienie da ten sam efekt. Możesz również łączyć jedno z drugim.

Nie zapominaj, że finalizacja głowicy wymaga dokładnych obliczeń. Pozwoli to uniknąć nadmiernego stopnia kompresji i niekontrolowanej detonacji.

Wymuszenie w ten sposób silnika spalinowego obarczone jest kolejnym potencjalnym problemem – skrócenie cylindra zwiększa ryzyko, że tłoki zetkną się z zaworami.

Między innymi konieczna będzie również ponowna regulacja rozrządu.

Pomiar objętości komory spalania

Aby obliczyć stopień sprężania, musisz znać objętość komory spalania. Skomplikowany kształt wewnętrzny uniemożliwia matematyczne obliczenie jego objętości. Ale istnieje dość prosty sposób na zmierzenie tego. W tym celu tłok należy ustawić w górnym martwym punkcie i za pomocą strzykawki o objętości około 20 cm³ wlać olej lub inny odpowiedni płyn przez otwór świecy zapłonowej, aż do całkowitego napełnienia. Policz, ile wylałeś kostek. Będzie to objętość komory spalania.

Objętość robocza jednego cylindra jest określana poprzez podzielenie objętości silnika spalinowego przez liczbę cylindrów. Znając obie wartości, możesz obliczyć stopień kompresji korzystając z powyższego wzoru.

Taka operacja może być konieczna np. do przejścia na tańszą benzynę. Lub musisz wycofać w przypadku nieudanego wymuszenia silnika. Następnie, aby powrócić do swoich pierwotnych pozycji, wymagana jest pogrubiona uszczelka głowicy cylindra lub nowa głowica. Opcjonalnie użyj dwóch zwykłych przekładek, pomiędzy którymi można umieścić wkładkę aluminiową. W rezultacie komora spalania wzrośnie, a stopień sprężania zmniejszy się.

Innym sposobem jest usunięcie warstwy metalu z powierzchni roboczej tłoków. Ale taka metoda będzie problematyczna, jeśli powierzchnia robocza (spód) ma kształt wypukły lub wklęsły. Złożony kształt denka tłoka jest często wykonywany w celu optymalizacji procesu spalania mieszanki.

W przypadku starszych gaźników ICE deforsowanie nie powoduje problemów. Jednak elektroniczne sterowanie nowoczesnych silników spalinowych z wtryskiem wewnętrznym po takim zabiegu może pomylić się z regulacją kąta wyprzedzenia zapłonu, a następnie może nastąpić detonacja przy stosowaniu niskooktanowej benzyny.