نسبت تراکم یک موتور احتراق داخلی چقدر است

یکی از ویژگی های مهم طراحی موتور احتراق داخلی پیستونی نسبت تراکم است. این پارامتر بر قدرت موتور احتراق داخلی، راندمان آن و همچنین مصرف سوخت تاثیر می گذارد. در همین حال، تعداد کمی از مردم تصور درستی از منظور از درجه فشرده سازی دارند. بسیاری از مردم فکر می کنند که این فقط مترادف فشرده سازی است. اگرچه دومی مربوط به درجه فشرده سازی است، اما اینها چیزهای کاملاً متفاوتی هستند.

برای درک اصطلاحات، باید نحوه چیدمان سیلندر واحد قدرت را بدانید و اصل عملکرد موتور احتراق داخلی را درک کنید. مخلوط قابل احتراق به داخل سیلندرها تزریق می شود، سپس توسط پیستونی که از نقطه مرگ پایین (BDC) به نقطه مرگ بالا (TDC) حرکت می کند، فشرده می شود. مخلوط فشرده در نقطه ای نزدیک TDC مشتعل شده و می سوزد. گاز در حال گسترش کار مکانیکی انجام می دهد و پیستون را در جهت مخالف - به BDC فشار می دهد. میله اتصال که به پیستون متصل است، روی میل لنگ عمل کرده و باعث چرخش آن می شود.

فضای محدود شده توسط دیواره های داخلی سیلندر از BDC به TDC، حجم کاری سیلندر است. فرمول ریاضی جابجایی یک سیلندر به شرح زیر است:

Vₐ = πr²s

جایی که r شعاع بخش داخلی سیلندر است.

s فاصله TDC تا BDC (طول حرکت پیستون) است.

هنگامی که پیستون به TDC می رسد، هنوز مقداری فضای بالای آن وجود دارد. این محفظه احتراق است. شکل قسمت بالایی سیلندر پیچیده است و به طراحی خاص بستگی دارد. بنابراین، بیان حجم VXNUMX محفظه احتراق با هر فرمول غیرممکن است.

بدیهی است که حجم کل سیلندر Vₒ برابر است با مجموع حجم کار و حجم محفظه احتراق:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

و نسبت تراکم نسبت حجم کل سیلندر به حجم محفظه احتراق است:

ε = (Vₐ+Vₑ)/VXNUMX

این مقدار بدون بعد است و در واقع تغییر نسبی فشار را از لحظه تزریق مخلوط به سیلندر تا لحظه احتراق مشخص می کند.

از فرمول می توان دریافت که می توان نسبت تراکم را یا با افزایش حجم کار سیلندر و یا با کاهش حجم محفظه احتراق افزایش داد.

برای موتورهای احتراق داخلی مختلف، این پارامتر ممکن است متفاوت باشد و با توجه به نوع واحد و ویژگی های طراحی آن تعیین شود. نسبت تراکم موتورهای احتراق داخلی بنزینی مدرن در محدوده 8 تا 12 است، در برخی موارد می تواند تا 13 ... 14 برسد. برای موتورهای دیزلی بالاتر است و به 14 ... 18 می رسد، این به دلیل ویژگی های فرآیند احتراق مخلوط دیزل است.

و در مورد فشرده سازی، این حداکثر فشاری است که در سیلندر هنگام حرکت پیستون از BDC به TDC ایجاد می شود. واحد بین المللی SI برای فشار پاسکال (Pa/Pa) است. واحدهای اندازه گیری مانند نوار (نوار) ​​و اتمسفر (در / در) نیز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. نسبت واحد برابر است با:

1 در = 0,98 بار؛

1 بار = 100 Pa

علاوه بر درجه تراکم، ترکیب مخلوط قابل احتراق و وضعیت فنی موتور احتراق داخلی، به ویژه میزان سایش قطعات گروه سیلندر-پیستون، بر تراکم تأثیر می گذارد.

با افزایش نسبت تراکم، فشار گازهای روی پیستون افزایش می‌یابد که در نهایت قدرت افزایش یافته و راندمان موتور احتراق داخلی افزایش می‌یابد. احتراق کاملتر مخلوط منجر به بهبود عملکرد محیطی شده و به مصرف سوخت اقتصادی تر کمک می کند.

با این حال، امکان افزایش نسبت تراکم به دلیل خطر انفجار محدود شده است. در این فرآیند، مخلوط هوا و سوخت نمی سوزد، بلکه منفجر می شود. کار مفیدی انجام نشده است، اما پیستون ها، سیلندرها و قطعات مکانیزم میل لنگ ضربه های جدی را تجربه می کنند که منجر به سایش سریع آنها می شود. دمای بالا در هنگام انفجار می تواند باعث سوختگی دریچه ها و سطح کار پیستون ها شود. تا حدی بنزین با درجه اکتان بالاتر به مقابله با انفجار کمک می کند.

در یک موتور دیزل، انفجار نیز امکان پذیر است، اما در آنجا به دلیل تنظیم نادرست تزریق، دوده در سطح داخلی سیلندرها و دلایل دیگری که به افزایش نسبت تراکم مربوط نمی شود، ایجاد می شود.

می توان با افزایش حجم کاری سیلندرها یا نسبت تراکم، واحد موجود را مجبور کرد. اما در اینجا مهم است که زیاده روی نکنید و قبل از عجله کردن به نبرد همه چیز را با دقت محاسبه کنید. خطاها می تواند منجر به عدم تعادل در عملکرد واحد و انفجار شود که نه بنزین با اکتان بالا و نه تنظیم زمان احتراق کمکی نمی کند.

به سختی می توان موتوری را که در ابتدا نسبت تراکم بالایی دارد، وادار کرد. هزینه تلاش و پول بسیار زیاد خواهد بود و افزایش قدرت احتمالاً ناچیز خواهد بود.

هدف مورد نظر را می توان از دو طریق به دست آورد - با سوراخ کردن سیلندرها، که حجم کار موتور احتراق داخلی را بزرگتر می کند، یا با آسیاب کردن سطح زیرین (سرسیلندر).

سیلندر خسته کننده است

بهترین لحظه برای این زمانی است که به هر حال باید سیلندرها را سوراخ کنید.

قبل از انجام این عمل، باید پیستون ها و رینگ ها را برای اندازه جدید انتخاب کنید. احتمالاً یافتن قطعات برای ابعاد تعمیر برای این موتور احتراق داخلی دشوار نخواهد بود، اما این افزایش محسوسی در حجم کار و قدرت موتور ایجاد نمی کند، زیرا تفاوت در اندازه بسیار کم است. بهتر است برای سایر واحدها به دنبال پیستون ها و رینگ های با قطر بزرگتر باشید.

شما نباید خودتان سعی کنید سیلندرها را سوراخ کنید، زیرا این نه تنها به مهارت، بلکه به تجهیزات ویژه نیز نیاز دارد.

نهایی شدن سر سیلندر

آسیاب کردن سطح زیرین سرسیلندر باعث کاهش طول سیلندر می شود. محفظه احتراق، به طور جزئی یا کامل در سر قرار دارد، کوتاه تر می شود، به این معنی که نسبت تراکم افزایش می یابد.

برای محاسبات تقریبی می توان فرض کرد که حذف یک لایه یک چهارم میلی متری نسبت تراکم را حدود یک دهم افزایش می دهد. یک تنظیم دقیق تر همان اثر را می دهد. همچنین می توانید یکی را با دیگری ترکیب کنید.

فراموش نکنید که نهایی شدن سر نیاز به محاسبه دقیق دارد. این از نسبت تراکم بیش از حد و انفجار کنترل نشده جلوگیری می کند.

مجبور کردن موتور احتراق داخلی به این روش مملو از یک مشکل بالقوه دیگر است - کوتاه کردن سیلندر خطر برخورد پیستون ها با سوپاپ ها را افزایش می دهد.

از جمله موارد دیگر، تنظیم مجدد زمان بندی سوپاپ نیز ضروری خواهد بود.

اندازه گیری حجم محفظه احتراق

برای محاسبه نسبت تراکم، باید حجم محفظه احتراق را بدانید. شکل پیچیده درونی، محاسبه ریاضی حجم آن را غیرممکن می کند. اما یک راه نسبتا ساده برای اندازه گیری آن وجود دارد. برای این کار، پیستون را باید روی نقطه مرده بالایی قرار دهید و با استفاده از سرنگی به حجم تقریبی 20 سانتی‌متر، روغن یا مایع مناسب دیگری را از سوراخ شمع بریزید تا کاملاً پر شود. بشمار که چند مکعب ریختی. این حجم محفظه احتراق خواهد بود.

حجم کار یک سیلندر با تقسیم حجم موتور احتراق داخلی بر تعداد سیلندرها تعیین می شود. با دانستن هر دو مقدار، می توانید نسبت تراکم را با استفاده از فرمول بالا محاسبه کنید.

چنین عملیاتی ممکن است لازم باشد، به عنوان مثال، برای تغییر به بنزین ارزان تر. یا در صورت اجبار ناموفق موتور باید به عقب برگردید. سپس برای بازگشت به موقعیت اولیه خود، یک واشر سر سیلندر ضخیم شده یا یک سر جدید مورد نیاز است. به عنوان یک گزینه، از دو اسپیسر معمولی استفاده کنید که می توان یک درج آلومینیومی بین آنها قرار داد. در نتیجه، محفظه احتراق افزایش می یابد و نسبت تراکم کاهش می یابد.

راه دیگر حذف یک لایه فلز از سطح کار پیستون ها است. اما اگر سطح کار (پایین) شکل محدب یا مقعر داشته باشد چنین روشی مشکل ساز خواهد بود. شکل پیچیده تاج پیستون اغلب برای بهینه سازی فرآیند احتراق مخلوط ساخته می شود.

در ICEهای کاربراتوری قدیمی تر، تخلیه نیرو مشکلی ایجاد نمی کند. اما کنترل الکترونیکی موتورهای احتراق داخلی تزریقی مدرن پس از چنین روشی ممکن است در تنظیم زمان احتراق اشتباه شود و سپس هنگام استفاده از بنزین با اکتان پایین ممکن است انفجار رخ دهد.