Aký je kompresný pomer spaľovacieho motora

Jednou z dôležitých konštrukčných charakteristík piestového spaľovacieho motora je kompresný pomer. Tento parameter ovplyvňuje výkon spaľovacieho motora, jeho účinnosť a tiež spotrebu paliva. Medzitým len málo ľudí má skutočnú predstavu o tom, čo znamená stupeň kompresie. Mnoho ľudí si myslí, že toto je len synonymum pre kompresiu. To posledné síce súvisí so stupňom kompresie, no sú to úplne iné veci.

Aby ste pochopili terminológiu, musíte pochopiť, ako je usporiadaný valec pohonnej jednotky, a pochopiť princíp činnosti spaľovacieho motora. Horľavá zmes je vstrekovaná do valcov, následne je stláčaná piestom pohybujúcim sa z dolnej úvrate (BDC) do hornej úvrate (TDC). Stlačená zmes sa v určitom bode v blízkosti TDC zapáli a vyhorí. Expandujúci plyn vykonáva mechanickú prácu a tlačí piest v opačnom smere - k BDC. Spojovacia tyč spojená s piestom pôsobí na kľukový hriadeľ a spôsobuje jeho otáčanie.

Priestor ohraničený vnútornými stenami valca od BDC po TDC je pracovným objemom valca. Matematický vzorec pre posun jedného valca je nasledujúci:

Vₐ = πr²s

kde r je polomer vnútornej časti valca;

s je vzdialenosť od TDC k BDC (dĺžka zdvihu piesta).

Keď piest dosiahne TDC, nad ním je ešte nejaký priestor. Toto je spaľovacia komora. Tvar hornej časti valca je zložitý a závisí od konkrétneho prevedenia. Preto nie je možné vyjadriť objem Vₑ spaľovacej komory jedným vzorcom.

Je zrejmé, že celkový objem valca Vₒ sa rovná súčtu pracovného objemu a objemu spaľovacej komory:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

A kompresný pomer je pomer celkového objemu valca k objemu spaľovacej komory:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Táto hodnota je bezrozmerná a v skutočnosti charakterizuje relatívnu zmenu tlaku od momentu vstreknutia zmesi do valca až po moment vznietenia.

Zo vzorca je zrejmé, že kompresný pomer je možné zvýšiť buď zväčšením pracovného objemu valca, alebo zmenšením objemu spaľovacej komory.

Pre rôzne spaľovacie motory sa tento parameter môže líšiť a je určený typom jednotky a vlastnosťami jej konštrukcie. Kompresný pomer moderných benzínových spaľovacích motorov je v rozmedzí od 8 do 12, v niektorých prípadoch môže dosiahnuť až 13 ... 14. Pre dieselové motory je vyššia a dosahuje 14 ... 18, je to kvôli zvláštnostiam procesu zapaľovania naftovej zmesi.

A čo sa týka kompresie, toto je maximálny tlak, ktorý vzniká vo valci, keď sa piest pohybuje z BDC do TDC. Medzinárodnou jednotkou SI pre tlak je pascal (Pa/Pa). Široko používané sú aj merné jednotky ako bar (bar) a atmosféra (at / at). Pomer jednotiek je:

1 pri = 0,98 bar;

1 bar = 100 000 Pa

Na kompresiu má vplyv okrem stupňa kompresie aj zloženie horľavej zmesi a technický stav spaľovacieho motora, najmä stupeň opotrebovania dielov skupiny valec-piest.

So zvyšovaním kompresného pomeru sa zvyšuje tlak plynov na piest, čo znamená, že v konečnom dôsledku rastie výkon a zvyšuje sa účinnosť spaľovacieho motora. Úplnejšie spaľovanie zmesi vedie k zlepšeniu environmentálneho správania a prispieva k ekonomickejšej spotrebe paliva.

Možnosť zvýšenia kompresného pomeru je však obmedzená rizikom detonácie. V tomto procese zmes vzduchu a paliva nehorí, ale exploduje. Užitočná práca sa nevykonáva, ale piesty, valce a časti kľukového mechanizmu zažívajú vážne nárazy, čo vedie k ich rýchlemu opotrebovaniu. Vysoká teplota počas detonácie môže spôsobiť vyhorenie ventilov a pracovnej plochy piestov. Benzín s vyšším oktánovým číslom do istej miery pomáha vyrovnať sa s detonáciou.

V naftovom motore je detonácia tiež možná, ale tam je spôsobená nesprávnym nastavením vstrekovania, sadzami na vnútornom povrchu valcov a inými dôvodmi, ktoré nesúvisia so zvýšeným kompresným pomerom.

Existujúcu jednotku je možné vynútiť zvýšením pracovného objemu valcov alebo kompresného pomeru. Tu je však dôležité nepreháňať to a dôkladne si všetko spočítať, kým sa bezhlavo vrhnete do boja. Chyby môžu viesť k takej nerovnováhe v chode agregátu a detonáciám, že nepomôže ani vysokooktánový benzín, ani úprava časovania zapaľovania.

Sotva má zmysel nútiť motor, ktorý má spočiatku vysoký kompresný pomer. Náklady na úsilie a peniaze budú dosť veľké a zvýšenie výkonu bude pravdepodobne zanedbateľné.

Požadovaný cieľ možno dosiahnuť dvoma spôsobmi - vyvŕtaním valcov, čím sa zväčší pracovný objem spaľovacieho motora, alebo vyfrézovaním spodnej plochy (hlavy valcov).

Vŕtanie valcov

Najlepší moment na to je, keď aj tak musíte vyvrtávať valce.

Pred vykonaním tejto operácie musíte vybrať piesty a krúžky pre novú veľkosť. Pravdepodobne nebude ťažké nájsť diely pre rozmery opravy pre tento spaľovací motor, ale to nespôsobí výrazné zvýšenie pracovného objemu a výkonu motora, pretože rozdiel vo veľkosti je veľmi malý. Pre iné jednotky je lepšie hľadať piesty a krúžky s väčším priemerom.

Nemali by ste sa pokúšať vyvrtávať valce sami, pretože to vyžaduje nielen zručnosť, ale aj špeciálne vybavenie.

Finalizácia hlavy valcov

Frézovaním spodnej plochy hlavy valca sa skráti dĺžka valca. Spaľovacia komora, čiastočne alebo úplne umiestnená v hlave, sa skráti, čo znamená, že sa zvýši kompresný pomer.

Pre približné výpočty sa dá predpokladať, že odstránením štvrťmilimetrovej vrstvy sa zvýši kompresný pomer asi o jednu desatinu. Jemnejšie nastavenie poskytne rovnaký efekt. Môžete tiež kombinovať jedno s druhým.

Nezabudnite, že finalizácia hlavy vyžaduje presný výpočet. Tým sa zabráni nadmernému kompresnému pomeru a nekontrolovanej detonácii.

Nútiť spaľovací motor týmto spôsobom je spojené s ďalším potenciálnym problémom – skrátenie valca zvyšuje riziko, že sa piesty stretnú s ventilmi.

Okrem iného bude potrebné prenastaviť aj časovanie ventilov.

Meranie objemu spaľovacej komory

Na výpočet kompresného pomeru potrebujete poznať objem spaľovacej komory. Zložitý vnútorný tvar znemožňuje matematicky vypočítať jeho objem. Existuje však pomerne jednoduchý spôsob, ako to zmerať. Za týmto účelom je potrebné nastaviť piest do hornej úvrate a pomocou injekčnej striekačky s objemom približne 20 cm³ nalievať olej alebo inú vhodnú kvapalinu cez otvor zapaľovacej sviečky, kým sa úplne nenaplní. Spočítajte, koľko kociek ste nasypali. Toto bude objem spaľovacej komory.

Pracovný objem jedného valca sa určí vydelením objemu spaľovacieho motora počtom valcov. Keď poznáte obe hodnoty, môžete vypočítať kompresný pomer pomocou vyššie uvedeného vzorca.

Takáto operácia môže byť potrebná napríklad pri prechode na lacnejší benzín. Alebo sa musíte vrátiť späť v prípade neúspešného vynútenia motora. Potom, aby sa vrátili do pôvodnej polohy, je potrebné zosilnené tesnenie hlavy valcov alebo nová hlava. Voliteľne použite dve obyčajné rozpery, medzi ktoré je možné umiestniť hliníkovú vložku. V dôsledku toho sa spaľovacia komora zväčší a kompresný pomer sa zníži.

Ďalším spôsobom je odstránenie vrstvy kovu z pracovnej plochy piestov. Takáto metóda však bude problematická, ak má pracovná plocha (spodná časť) konvexný alebo konkávny tvar. Zložitý tvar hlavy piestu sa často vyrába na optimalizáciu procesu spaľovania zmesi.

Na starších karburátorových ICE odtlakovanie nespôsobuje problémy. Ale elektronické riadenie moderných vstrekovacích spaľovacích motorov po takomto postupe sa môže pomýliť pri nastavovaní časovania zapaľovania a potom môže dôjsť k detonácii pri použití nízkooktánového benzínu.