Jaki jest współczynnik kompresji? Współczynnik kompresji i kompresja

Stopień kompresji jest wartością obliczoną, pokazującą zmianę objętości przed i po kompresji. A kompresja jest wielkością mierzoną naprawdę. W procesie kompresji zmienia się nie tylko objętość i ciśnienie, ale także temperatura, dlatego w dobrym silniku kompresja jest zwykle nieco wyższa. Wpływa na to ewentualny wyciek zaworów, uszczelek, pierścieni itp. Instrukcja silnika zwykle zawiera wskazanie minimalnej wartości kompresji, po której może jechać.

Podstawowa koncepcja

Ważne jest, aby wiedzieć, który stopień sprężania jest optymalny dla silnika. Jest to trudne pytanie, ponieważ twórcy silników z zapłonem iskrowym mają na celu zwiększenie tej liczby. Jeśli silnik pracuje przy zapłonie samoczynnym, parametr ten najlepiej jest obniżyć. Jest to współczynnik sprężania, który reprezentuje charakterystykę silników spalinowych, co powoduje największą liczbę błędnych opinii.

Najczęstszym błędnym przekonaniem jest to, że wiele zależy od stopnia kompresji. Jednak wszystko jest proste - ten wskaźnik jest odzwierciedleniem relacji objętość cylindra do podobnego parametru komory spalania, a jeśli jest inny, to jest równy szczególnemu podziałowi objętości przestrzeni nad tłokiem do objętości komory spalania. Okazuje się, że stopień kompresji w kategoriach geometrycznych jest odzwierciedleniem tego, ile razy zmniejsza się objętość mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrach silnika w procesie ruchu tłoka od dolnego do górnego martwego punktu. Oczywiście w życiu wszystko jest rzadko analogiczne do tego wyrażanego w teorii.

Jak wszystko działa?

Współczynnik kompresji silnika na początku motoryzacji był niski - 4-5, więc detonacja nie nastąpiła w wyniku pracy na benzynie o niskiej liczba oktanowa Na przykład, przy cylindrze o pojemności 400 sześcianów, objętość komory spalania wyniesie 100 ml. Okazuje się, że dla takiego silnika stosunek sprężania będzie wynosił: e = (400 + 100): 100 = 5. Jeśli zmniejszysz objętość komory paliwowej do 40 centymetrów sześciennych, wtedy współczynnik kompresji wzrośnie: e = (400 + 40): 40 = 11 .

Jaki będzie wynik? Zwiększyć sprawność cieplną silnika o prawie 30%. Pod warunkiem, że silnik o pojemności 2,4 litra z 6 cylindrami o współczynniku kompresji 5 osiąga moc 100 koni mechanicznych, to przy współczynniku sprężania równym 11 będzie równy prawie 130 litrom. c. W tym przypadku paliwo zużywa się w tej samej ilości. Okazuje się, że na jedną moc na godzinę możemy mówić o zmniejszeniu zużycia paliwa o 22,7%.

Ten wynik jest niesamowity, a środki do jego osiągnięcia są niezwykle proste. To nie jest mistycyzm. Im większy stopień sprężania silnika, tym niższa temperatura gazów, które po testach trafiają do układu wydechowego.

Podstawy inżynierii cieplnej

Silniki samochodowe są rodzajem jednostek termicznych podlegających opodatkowaniu prawa termodynamiki. Fizyk Sadi Carnot w pierwszej połowie XIX wieku zaproponował pierwsze podstawy teorii silników cieplnych. Zgodnie z jego teorią, sprawność takiego silnika jest większa, tym większa różnica między temperaturą gazu pod koniec spalania mieszanki paliwowo-powietrznej i wskaźnikiem temperatury na wylocie. Na tę różnicę największy wpływ ma stopień rozszerzalności gazów roboczych wewnątrz cylindrów. Tutaj jest ważny punkt, zgodnie z jego teorią, ważniejsze dla sprawności cieplnej nie jest stopień kompresji, ale stopień ekspansji. Im silniejsza ekspansja gorących gazów w miejscu pracy, tym niższa jest ich temperatura, co jest całkiem naturalne. W silnikach o konwencjonalnej konstrukcji stopień sprężania w pełni odpowiada współczynnikowi rozszerzalności. Dlatego wiele osób nie podziela tych warunków. Stopień kompresji i kompresji razem powoduje detonację. Im bardziej mieszanina powietrza i paliwa jest ściskana w cylindrach silnika, tym wyższa temperatura i ciśnienie są w momencie powstawania iskier, tym większe prawdopodobieństwo pojawienia się fal uderzeniowych w komorze detonacyjnej i komorze spalania. Że zmniejsza stopień kompresji, ale nie ma nic wspólnego ze stopniem ekspansji gazów podczas pracy.

Pięć cykli

Istnieje pięciostopniowy cykl, który ma na celu osłabienie współczynnika kompresji i współczynnika rozszerzalności. Na przykład współczynnik kompresji VAZ 2112 zaczyna działać tylko o 75 stopni powyżej dolnego punktu pomiarowego, a tutaj jest pewien takt przemieszczania mieszaniny. Teraz cykle 5: wstrzyknięcie, odwrotne przesunięcie, kompresja, obrys i zwolnienie. Powstaje pytanie związane z koniecznością napędzania mieszaniny w obu kierunkach. Na przykład, 20% mieszanki zostanie usuniętych, a 80% zostanie skompresowane zgodnie z oczekiwaniami. Nawet w tych warunkach rzeczywisty współczynnik kompresji i kompresji wynosi 10,6.

Znaczenie praktyczne

Jeśli konstrukcja ma rzeczywisty wskaźnik 10.6, a ekspansja gazów roboczych wynosi 13, to jest to całkiem normalne. W tym przypadku sprawność cieplna silnika jest 1,0518 razy większa niż współczynnik kompresji. To nie wystarcza, ale z biegiem lat projektanci silników próbowali zmienić sytuację w taki sposób, aby uzyskać 5-procentową oszczędność paliwa. Pojazdy pasażerskie korzystają z silników opartych na cyklu 5-suwowym.

To rozwiązanie wydaje się genialne, ale ma tę wadę. Geometryczny wykładnik pracowników gazy 13, i dla rzeczywistego współczynnika kompresji 10,5. Proces przesuwania mieszanki z powrotem sprawia, że ​​silnik 1,5 litra zapewnia moc i moment obrotowy 1,2 litra. Wynikiem tego jest wzrost wydajności termicznej z powodu utraty przemieszczenia. "Na dnie" silnik z późnym zamknięciem zaworów wlotowych nie ciągnie. Cykl pięciu cykli jest odpowiedni do zastosowania w samochodach z jednostkami hybrydowymi, w których silnik elektryczny trakcyjny przy najniższej prędkości przejmuje obciążenie. Ponadto silnik jest włączony do pracy. I tutaj nie jest tak ważne, jaki stopień kompresji w silniku, najważniejszy jest stopień ekspansji gazów podczas pracy.

Wniosek

Ze względu na zwiększanie ciśnienia należy zmniejszyć współczynnik kompresji. W procesie dostarczania mieszanki paliwowo-powietrznej z nadmiarem ciśnienia okazuje się, że w cylindrach występuje zwiększone rzeczywiste ściskanie. Dlatego konieczne jest wycofanie się. Dlatego istnieje potrzeba obniżenia sprawności cieplnej i zwiększenia zużycia paliwa, jeżeli nie jest stosowane paliwo specjalnego przeznaczenia.