Jak kompresní poměr ovlivňuje výkon motoru?

Data majitelů vozů Volkswagen, Audi a Škoda v Evropě unikla online: stali se zranitelní vůči podvodníkům

Ruský automobilový průmysl vykazuje silný růst: výroba automobilů vzrostla o 40 %

Proč si nikdo nekoupí toto Porsche 997 GT3 za 2 miliony dolarů?

Populární za týden

Čínská auta zaplnila sklady ruských prodejců: co se stane s cenami?

Dopravní policista vysvětlil, proč je zakázáno osvětlovat cizí auto

Řidičům byl při koupi vozu sdělen ideální počet najetých kilometrů

TOP 4 důvody, proč je zakázáno měnit motorový olej každých 10 tisíc kilometrů

Řidičům bylo vysvětleno, co se stane s motorem, když doplní olej 5W40 místo 5W30

Motory, které pohánějí moderní vozidla, mají poměrně složitou konstrukci. Před deseti lety se auta nemohla pochlubit takovými technickými schopnostmi. Provoz spalovacího motoru je dán různými parametry. Ti, kdo usedli za volant vozidla poprvé, ještě neznají všechny pojmy, i když mnoho zkušených řidičů málo rozumí tomu, co je například kompresní poměr (CR). A to je ve skutečnosti velmi důležitý ukazatel. Aby nedošlo k záměně s jinými charakteristikami, je nutné podrobněji porozumět všem nuancím.

Co je to kompresní poměr

Princip činnosti každého spalovacího motoru je založen na skutečnosti, že v jeho válcích vznikají plyny v důsledku spalování palivové směsi. Pohybují písty, které zase způsobují pohyb klikového hřídele. Spalování se tak přeměňuje na mechanickou energii a vzniká točivý moment. Výsledkem celého procesu je, že se auto začne pohybovat. Jak již bylo řečeno, palivová směs hoří ve válcích, ale předtím ji písty stlačují na určitý objem. Právě poměr celkového objemu válce k objemu spalovacího prostoru se nazývá kompresní poměr pohonné jednotky. U moderních spalovacích motorů se toto číslo rovná:

• od osmi do jedné do dvanácti do jedné pro „aspiraci“;
• U dieselů jedenáct ku jedné až čtrnáct ku jedné.

Zjednodušeně řečeno, komprese je maximální hodnota tlaku, která vzniká ve spalovacím prostoru na samém konci procesu komprese palivové směsi. Proto je tato charakteristika absolutní. Chladicí kapalina pohonné jednotky se měří v atmosférách, barech, kilopascalech nebo kg/cm2. Vzhledem k tomu, že tento ukazatel úzce souvisí s kompresí, mnoho motoristů je jednoduše zaměňuje nebo zaměňuje za stejnou věc. To ale není úplně správné. Chladicí kapalinu ovlivňuje nejen objem, na který je palivová směs stlačena, ale také řada dalších faktorů. Patří mezi ně teplota motoru, složení směsi a další.

Co tento ukazatel ovlivňuje?

Tento ukazatel přímo ovlivňuje množství práce, kterou bude muset motor automobilu vyrobit. Čím vyšší stupeň, tím více energie se uvolní při spalování palivové směsi. V konečném důsledku bude taková jednotka produkovat větší výkon, měřený v koňských silách. Z tohoto důvodu se většina automobilek na konci minulého století snažila zvýšit výkon svých motorů zvýšením chladicí kapaliny. Přitom je nenapadlo zvětšit objem spalovacích komor nebo válců. Stojí za zmínku, že posilování jednotek tímto způsobem ve skutečnosti vede k vážnému zvýšení výkonu. Zároveň motor nespotřebovává více paliva. Motory se tak stávají nejen výkonnými, ale také úspornými.

Takové posílení má však omezení. Nejprve si musíte pamatovat, že pokud směs stlačíte na určité množství, může jednoduše vybuchnout. To znamená, že samovolně exploduje. Všimněte si, že takový proces je možný pouze u benzínových spalovacích motorů. U dieselových motorů k výbuchům nedochází díky tomu, že mají v průměru vyšší kompresní poměr. Pro zvýšení hodnoty detonačního tlaku je nutné zvýšit oktanové číslo paliva, například natankovat do auta benzín AI-98, který stojí několikanásobně více. Řada automobilových nadšenců přitom začíná používat různé chemické přísady. Ty nejenže nemají dlouhodobý efekt, ale zhoršují i ​​ekologické parametry motoru. Samostatně stojí za zmínku, že plnění palivem s vyšším oktanovým číslem také není nejúčinnějším způsobem zvýšení detonace, protože tato charakteristika žádným způsobem neovlivňuje výhřevnost paliva.

Jak vypočítat stupeň

Je žádoucí, aby motor, který je instalován pod kapotou vozidla, měl co nejvyšší kompresní poměr. Moderní automobilky to bedlivě sledují. Proto je nutné vědět, jak se tento ukazatel určuje. To je důležité i proto, že ve špatných rukou může nezávislé seřízení pohonné jednotky vyústit v nechtěný výbuch, který může zcela zničit motor. Vzorec pro výpočet kompresního poměru je následující – CR=(V+C)/C, kde:

• CR – kompresní poměr instalace;
• V – pracovní objem válce;
• C je objem spalovací komory.

Zpravidla se hodnota počítá pro každý jednotlivý válec. Chcete-li to provést, nejprve vezměte pracovní objem instalace a poté tuto hodnotu vydělte počtem válců. Takto se určuje parametr V Pro zjištění objemu spalovací komory nebo C je nutné použít byretu. Poté se do komory nalije kapalná látka a objem se změří pomocí byrety. Mechanici ve specializovaných autoservisech takové zařízení zpravidla mají. Následně se výsledná hodnota vloží do vzorce a provedou se výpočty. Potřeba určit SG je obvykle vyžadována v následujících situacích:

• spalovací motor je posilován;
• po opravě jednotky, kdy je nutné tento indikátor upravit;
• než majitel vozu zamýšlí trvale používat palivo s vyšším oktanovým číslem.

Jak změnit kompresi

U všech moderních spalovacích motorů lze stupeň měnit nahoru i dolů. V prvním případě jsou válce vyvrtány a jsou instalovány písty se zvýšeným průměrem. Další běžnou metodou je odstranění vrstvy kovu z místa, kde se hlava válců spojuje s blokem. Tento postup se provádí na frézce nebo hoblovacím stroji. Pro snížení komprese je nutné nainstalovat další těsnění mezi hlavu a blok válců. Je lepší vyrobit z duralu. Existuje i jiný způsob, ale je mnohem složitější. Kovovou vrstvu ze dna pístu je nutné odstranit pomocí soustruhu.

Jak souvisí kompresní poměr a komprese?

Protože SG je absolutní hodnota, lze ji vypočítat matematicky. V praxi se tento ukazatel zobrazuje jako koeficient. V tomto případě se komprese v pohonné jednotce měří pouze praktickým způsobem. Záleží na řadě faktorů:

• startovací výkon;
• těsnost skupiny válec-píst;
• nabíjení baterie;
• kvalita kontaktů, které ovlivňují počet otáček startéru;
• těsnost ventilu.

Existují motory s proměnným kompresním poměrem?

Dříve inženýři automobilky při vývoji pohonné jednotky zpočátku nastavili kompresní poměr a nezměnil se bez ohledu na provozní režim motoru. Avšak v moderní realitě, kdy mnoho zemí zpřísnilo ekologické požadavky, musí konstruktéři hledat nové způsoby, jak zvýšit tepelnou účinnost. Jedním z takových řešení je vytvoření motoru s proměnným kompresním poměrem. Bylo vyvinuto několik možností:

• použití pístů, jejichž výšku lze nastavit. Konečný návrh se však ukázal být příliš objemný a začal se kroutit;
• instalace přídavné sekce do dutiny hlavy válců. To umožňuje zvětšit objem komory, ale tato konstrukce je obtížně vyrobitelná;
• nastavení výšky zdvihu klikového hřídele. Pro regulaci výšky opěrných ložisek klikového hřídele se používají speciální spojky. Tato technologie byla testována automobilkou VAG, ale nikdy se nedostala do sériové výroby;
• nastavení výšky zdvihu hlavy válců. K tomuto účelu se používá speciální mechanismus s elektrickým pohonem. Technologie byla považována za nespolehlivou a konstrukčně složitou, což bránilo jejímu uvedení do výroby;
• použití traverzového mechanismu pro spojení ojnice s klikovým hřídelem. Tento vývoj úspěšně využívá Infiniti na SUV QX50, vybaveném agregátem o výkonu 268 koní;
• instalace ojnice s proměnnou výškou. Regulace byla provedena pomocí tlaku oleje. Technologie byla vyvinuta specialisty z Francie a nebyla uvolněna do série.

Stojí za zmínku, že kompresní poměr je jedním z nejdůležitějších ukazatelů v automobilovém průmyslu. Všechny moderní společnosti mu věnují zvláštní pozornost. Pokrok se nezastavil a někteří vývojáři automobilů již přinesli na trh vozy vybavené motory s proměnným kompresním poměrem. To vše umožňuje vytvářet výkonnější pohonné jednotky, které netrpí obžerstvím.

U každého vyladěného motoru je jedním z parametrů, který by se měl nepochybně změnit, a to většinou směrem nahoru, kompresní poměr. Protože zvýšení kompresního poměru zvyšuje efektivní výkon motoru, je proto žádoucí mít kompresní poměr co nejvyšší v určitých mezích. Horní mez je vždy stanovena v závislosti na bodu, ve kterém dojde k detonaci.

Detonace totiž může zničit motor velmi rychle, takže bude lepší, když budeme přesně vědět, jaký je nebo bude kompresní poměr, aby se dal udržet rozumný poměr.

Kompresní poměr se určuje pomocí následujícího vzorce (V + C)/C = CR, kde V je zdvihový objem válce a C je objem spalovací komory.

Je snadné určit zdvihový objem nebo kapacitu jednoho válce. K tomu jednoduše vydělíte zdvihový objem (objem) motoru počtem válců, např. pokud je zdvihový objem čtyřválcového motoru 1100 ccm. cm, pak kapacita nebo pracovní objem jednoho válce bude 1100/4 = 275 metrů krychlových. cm Zjištění hodnoty objemu spalovací komory je poněkud obtížnější. Abychom určili objem, musíme jej fyzicky změřit a k tomu potřebujeme mít pipetu nebo byretu odstupňovanou do krychle. cm.

Objem spalovací komory je celkový objem, který zůstává nad pístem, když je na TDC. Zahrnuje objem dutiny hlavy plus objem rovný tloušťce těsnění plus objem mezi horní částí pístu a horní částí bloku válců v TDC plus objem vybrání v koruně pístu při použití konkávních pístů. , nebo mínus objem vybrání v koruně pístu při použití klenutých pístů.

Jakmile to uděláte, můžete přidat objem rovnající se tloušťce podložky. Pokud má těsnění kulatý otvor, lze tento objem nejsnáze určit pomocí následujícího vzorce:

Vcc = [(p D2 ´ L)/4] ÷ 1,000, kde

D = prům. otvory v těsnění v mm,

L = tloušťka těsnění v sevřeném stavu v mm.

Pokud není otvor v těsnění kulatý, jak tomu v mnoha případech bývá, pak můžeme požadovaný objem změřit pomocí byrety. Za tímto účelem přilepte zvlněné těsnění na tabuli skla pomocí tmelu určeného pro těsnění hlavy válců, poté sklo položte na vodorovnou plochu a otvor v těsnění naplňte kapalinou pomocí byrety.

Snažte se to udělat tak, aby se kapalina nevylila z otvoru nebo zcela nepokryla celý povrch těsnění, protože v tomto případě budou měření nesprávná. Kapalina by měla být nalita, dokud její hladina nedosáhne okraje těsnění.

Pokud jsou všechny otvory kulaté, lze snadno vypočítat objem mezi horní plochou pístu a horní částí bloku. To lze provést pomocí výše uvedeného vzorce, ale v tomto případě se D bude rovnat průměru. vrtání válců jsou v mm a L je vzdálenost od vrcholu pístu k vrcholu bloku opět v mm.

V některých fázích může být nutné určit, kolik kovu je třeba odstranit z koncového povrchu hlavy válců, aby se získal požadovaný kompresní poměr. K tomu je třeba nejprve vypočítat požadovaný celkový objem spalovací komory. Od této hodnoty odečtete objem rovný tloušťce těsnění, objem v bloku nad pístem, když je na TDC, a pokud je použit konkávní píst, objem vybrání. Zbývající hodnota nyní představuje objem, který musí mít dutina v hlavě, abychom získali kompresní poměr, který potřebujeme. Aby to bylo jasnější, zvažte následující příklad.

Předpokládejme, že potřebujeme mít kompresní poměr 10/1 a zdvihový objem motoru je 1000 cm3 a má čtyři válce.
CR = (V = C)/C, kde
V je pracovní objem jednoho válce a C je celkový objem spalovací komory.

Protože víme, že V (zdvihový objem válce) = 1000 cm3 /4 = 250 cm3 a známe požadovaný kompresní poměr, upravíme rovnici tak, abychom dostali celkový objem spalovacího prostoru C. Výsledkem je následující rovnice:

Dosadíme do něj uvedené hodnoty

C = 250/(10 – 1) = 27,7 cm3.

Celkový objem spalovací komory je tedy 27,7 cm3. Od této hodnoty odečtete všechny složky objemu spalovacího prostoru, které nejsou v hlavě. Předpokládejme, že píst má konkávní dno, objem dutiny ve dně je 6 cm3 a že zbývající objem nad pístem, když je v TDC, ke koncové ploše hlavy je 1,5 cm3. Navíc objem rovný tloušťce těsnění je 3,5 cm3. Součet všech těchto objemů, které se nezapočítávají do objemu dutiny v hlavě, je 11 cm3.

Abychom získali kompresní poměr 10/1, který potřebujeme, musíme mít objem dutiny v hlavě (27,7 – 11) = 16,7 cm3. Chcete-li zjistit, kolik kovu je třeba odstranit z koncové plochy hlavy, položte ji na vodorovnou plochu, přesněji řečeno, umístěte hlavu tak, aby její koncová plocha byla vodorovná. Jakmile to uděláte, naplňte komoru množstvím kapaliny, které se rovná konečnému požadovanému objemu. V tomto příkladu je tento objem 16,7 cm3. Poté změřte vzdálenost od koncového povrchu hlavy k povrchu kapaliny a tím určíte množství kovu, které bude potřeba odstranit. Při měření vzdálenosti od konce hlavy k hladině kapaliny je jeden malý problém.

Jakmile se špička hloubkoměru přiblíží k povrchu kapaliny, vzlínáním stoupá ke špičce. K tomuto kapilárnímu působení dochází, když je parafín použit jako kapalné médium pro měření objemu, když je hrot hloubkoměru 0,008 až 0,012 palce od povrchu kapaliny, a proto je třeba počítat s tímto jevem.

Vzhledem k malým nepřesnostem, ke kterým dochází při broušení a tvarování spalovací komory, doporučujeme kontrolovat objem každé komory stejně jako u ostatních. Pokud všechny objemy nejsou stejné, měl by být kov odstraněn z hlav komor s menším objemem, aby se jejich objemy staly stejnými jako u komory s větším objemem. Hlavním důvodem potřeby vyvážení komor je to, že zajišťuje hladší chod motoru zejména v nízkých otáčkách a umožňuje poněkud omezit vibrace, které vznikají stejnými startovacími impulsy.

Druhým důvodem je, že pokud použijeme nejvyšší možný kompresní poměr a při testování najdeme komoru s největším objemem pro určení množství odebraného kovu, pak mohou mít jiné komory kompresní poměry vyšší než tento limit. Výsledkem bude detonace, která může rychle vést ke zničení motoru.

Při odstraňování kovu z komor je nejlepší odstranit kov z horní části komor nebo ze stěn v blízkosti zapalovací svíčky.

Přesnost vyvážení komory je cca 0,2 cm3. Pokusy o získání nižších hodnot nelze v praxi realizovat, protože při takto extrémních hodnotách jsou možnosti měření použitých měřicích přístrojů omezené kvůli jejich chybám. Navíc chyba 0,2 cm3 i u motorů s malým zdvihovým objemem představuje malé procento z celkového objemu komory v hlavě.

Poté, co jsme se rozhodli pro stupeň komprese, stojíme před otázkou, jak správně dosáhnout požadovaného stupně komprese. Nejprve musíte spočítat, o kolik potřebujete zvětšit spalovací komoru. Není to těžké. Vzorec pro výpočet kompresního poměru je následující:
Ɛ=(VP+VB)/VB
Kde Ɛ je kompresní poměr
VP – pracovní objem
VB – objem spalovací komory

Transformací rovnice můžete získat vzorec pro výpočet spalovací komory při známém kompresním poměru.
VB=VP1/Ɛ
Kde VP1 je objem jednoho válce

Pomocí tohoto vzorce vypočítáme objem stávající spalovací komory a odečteme od něj objem požadované (vypočteno pomocí stejného vzorce), výsledný rozdíl je hodnota, o kterou potřebujeme spalovací komoru zvětšit.

Existují různé způsoby, jak zvětšit spalovací prostor, ale ne všechny jsou správné. Spalovací prostor moderního automobilu je navržen tak, že když píst dosáhne TDC, je směs paliva a vzduchu vytlačena do středu spalovací komory. Toto je možná nejúčinnější vývoj, který zabraňuje detonaci.

Samostatně upravit kameru v hlavě válců umí málokdo. To je způsobeno skutečností, že za prvé můžete narušit navržený tvar komory také při úpravě se stěny mohou „otevřít“, protože; jejich tloušťka není známa. Také se nedoporučuje „ždímat motor“ tlustými těsněními, protože Tím se naruší vytěsňovací procesy ve spalovací komoře. Nejjednodušším a nejsprávnějším způsobem je instalace nových pístů, ve kterých je specifikován požadovaný objem komory. U turbomotoru je kulový tvar považován za nejúčinnější. Pro tyto účely je lepší použít speciálně navržené a vyrobené písty. Je možné nezávisle upravovat skladové písty. Zde je však třeba vzít v úvahu, že tloušťka dna pístu by neměla být menší než 6% průměru.
Kompresní poměr v turbomotoru

Jedním z nejdůležitějších a možná i nejtěžších úkolů při návrhu turbomotoru je rozhodování o kompresním poměru. Tento parametr ovlivňuje velké množství faktorů v celkových vlastnostech vozu. Výkon, účinnost, odezva plynu, odolnost proti klepání (parametr, na kterém velmi závisí provozní spolehlivost motoru jako celku), všechny tyto faktory do značné míry určuje kompresní poměr. To také ovlivňuje spotřebu paliva a složení výfukových plynů. Teoreticky není výpočet kompresního poměru pro turbomotor obtížný.

Nejprve se podívejme na koncept „komprese“ nebo „geometrický kompresní poměr“. Je to poměr celkového objemu válce (objem zdvihového objemu plus kompresní prostor zbývající nad pístem v horní úvrati (TDC)) k čistému kompresnímu prostoru. Vzorec je následující: Ɛ=(VP+VB)/VB

Kde Ɛ je kompresní poměr
VP – pracovní objem
VB – objem spalovací komory

Nesmíme zapomenout ani na výrazné nesrovnalosti mezi geometrickým a skutečným kompresním poměrem, a to ani u atmosféricky plněných motorů. U turbomotorů se ke stejným procesům přidává směs předem stlačená kompresorem. Jak moc se tím kompresní poměr ve skutečnosti zvýší, lze vidět z následujícího vzorce:
Ɛeff=Egeom*k√(PL/PO)
Kde Ɛeff je efektivní komprese
Ɛgeom — geometrický kompresní poměr
Ɛ=(VP+VB)/VB, PL — Plnicí tlak (absolutní hodnota),
PO – okolní tlak,
k – adiabatický exponent (číselná hodnota 1,4)

Tento zjednodušený vzorec bude platit za předpokladu, že teplota na konci kompresního procesu u přeplňovaných a atmosférických motorů dosáhne stejné hodnoty. Jinými slovy, čím vyšší je plnicí tlak, tím nižší je možná geometrická komprese. Takže podle našeho vzorce pro atmosféricky plněný motor s kompresním poměrem 10:1 při plnicím tlaku 0.3 baru by se měl kompresní poměr snížit na 8.3:1, při tlaku 0.8 baru na 6.6:1. Ale díky bohu, je to teorie. Všechny moderní přeplňované motory nepracují s tak extrémně nízkými hodnotami. Správný kompresní poměr pro provoz je určen složitými termodynamickými výpočty a rozsáhlým testováním. To vše je z oblasti špičkových technologií a složitých výpočtů, ale mnoho tuningových motorů je montováno na základě určitých zkušeností, jak našich, tak i příkladů od známých výrobců automobilů. Tato pravidla budou ve většině případů platná.

Existuje několik důležitých faktorů, které ovlivňují výpočet kompresního poměru a je třeba je vzít v úvahu při návrhu. Uvedu ty nejdůležitější. Samozřejmostí je požadovaný boost, oktanové číslo paliva, tvar spalovacího prostoru, účinnost mezichladiče a samozřejmě opatření, která jste schopni udělat pro snížení teplotního namáhání při spalování. komora. Úhel časování zapalování (IAF) může také částečně kompenzovat zvýšené zatížení. To jsou ale témata na další rozhovor a určitě se jich dotkneme později v dalších článcích.