Jaký je kompresní poměr spalovacího motoru

Jednou z důležitých konstrukčních charakteristik pístového spalovacího motoru je kompresní poměr. Tento parametr ovlivňuje výkon spalovacího motoru, jeho účinnost a také spotřebu paliva. Mezitím jen málo lidí má skutečnou představu o tom, co znamená stupeň komprese. Mnoho lidí si myslí, že je to jen synonymum pro kompresi. To poslední sice souvisí se stupněm komprese, nicméně to jsou úplně jiné věci.

Abyste porozuměli terminologii, musíte pochopit, jak je uspořádán válec pohonné jednotky, a pochopit princip fungování spalovacího motoru. Hořlavá směs je vstřikována do válců, poté je stlačována pístem pohybujícím se z dolní úvratě (BDC) do horní úvratě (TDC). Stlačená směs se v určitém bodě poblíž TDC vznítí a vyhoří. Expandující plyn vykonává mechanickou práci a tlačí píst v opačném směru - k BDC. Ojnice, která je spojena s pístem, působí na klikový hřídel a způsobuje jeho otáčení.

Prostor ohraničený vnitřními stěnami válce od BDC k TDC je pracovním objemem válce. Matematický vzorec pro posunutí jednoho válce je následující:

Vₐ = πr²s

kde r je poloměr vnitřní části válce;

s je vzdálenost od TDC k BDC (délka zdvihu pístu).

Když píst dosáhne TDC, je nad ním ještě nějaký prostor. Toto je spalovací komora. Tvar horní části válce je složitý a závisí na konkrétní konstrukci. Proto je nemožné vyjádřit objem Vₑ spalovací komory jedním vzorcem.

Je zřejmé, že celkový objem válce Vₒ se rovná součtu pracovního objemu a objemu spalovací komory:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

A kompresní poměr je poměr celkového objemu válce k objemu spalovací komory:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Tato hodnota je bezrozměrná a ve skutečnosti charakterizuje relativní změnu tlaku od okamžiku vstřiku směsi do válce až do okamžiku zážehu.

Ze vzorce je vidět, že je možné zvýšit kompresní poměr buď zvětšením pracovního objemu válce, nebo zmenšením objemu spalovacího prostoru.

U různých spalovacích motorů se tento parametr může lišit a je určen typem jednotky a vlastnostmi její konstrukce. Kompresní poměr moderních benzínových spalovacích motorů je v rozmezí od 8 do 12, v některých případech může dosáhnout až 13 ... 14. U dieselových motorů je vyšší a dosahuje 14 ... 18, je to kvůli zvláštnostem procesu zapalování naftové směsi.

A pokud jde o kompresi, jedná se o maximální tlak, který se vyskytuje ve válci, když se píst pohybuje z BDC do TDC. Mezinárodní jednotkou SI pro tlak je pascal (Pa/Pa). Široce používané jsou také měrné jednotky jako bar (bar) a atmosféra (at / at). Poměr jednotek je:

1 při = 0,98 bar;

1 bar = 100 000 Pa

Na kompresi má vliv kromě stupně komprese i složení spalitelné směsi a technický stav spalovacího motoru, zejména míra opotřebení dílů skupiny válec-píst.

S nárůstem kompresního poměru se zvyšuje tlak plynů na píst, což znamená, že v konečném důsledku roste výkon a zvyšuje se účinnost spalovacího motoru. Kompletnější spalování směsi vede ke zlepšení ekologického chování a přispívá k ekonomičtější spotřebě paliva.

Možnost zvýšení kompresního poměru je však omezena nebezpečím detonace. Při tomto procesu směs vzduchu a paliva nehoří, ale exploduje. Užitečná práce není vykonána, ale písty, válce a části klikového mechanismu jsou vystaveny vážným nárazům, což vede k jejich rychlému opotřebení. Vysoká teplota při detonaci může způsobit vyhoření ventilů a pracovní plochy pístů. Benzín s vyšším oktanovým číslem do jisté míry pomáhá vyrovnat se s detonací.

U dieselového motoru je detonace také možná, ale tam je způsobena nesprávným seřízením vstřikování, sazemi na vnitřním povrchu válců a dalšími důvody nesouvisejícími se zvýšeným kompresním poměrem.

Stávající agregát je možné vynutit zvětšením pracovního objemu válců nebo kompresního poměru. Tady je ale důležité to nepřehánět a pečlivě si vše spočítat, než se bezhlavě vrhnete do bitvy. Chyby mohou vést k takové nerovnováze v chodu agregátu a detonacím, že nepomůže ani vysokooktanový benzín, ani úprava časování zapalování.

Sotva má smysl nutit motor, který má zpočátku vysoký kompresní poměr. Náklady na úsilí a peníze budou poměrně velké a nárůst moci bude pravděpodobně nevýznamný.

Požadovaného cíle lze dosáhnout dvěma způsoby - vyvrtáním válců, čímž se zvětší pracovní objem spalovacího motoru, nebo frézováním spodní plochy (hlavy válců).

Vrtání válce

Nejlepší okamžik pro to je, když stejně musíte vyvrtat válce.

Před provedením této operace je třeba vybrat písty a kroužky pro novou velikost. Pravděpodobně nebude těžké najít díly pro rozměry opravy pro tento spalovací motor, ale to nevede k výraznému zvýšení pracovního objemu a výkonu motoru, protože rozdíl ve velikosti je velmi malý. Pro jiné jednotky je lepší hledat písty a kroužky většího průměru.

Neměli byste se pokoušet vyvrtat válce sami, protože to vyžaduje nejen dovednost, ale také speciální vybavení.

Dokončení hlavy válců

Frézování spodní plochy hlavy válců zkrátí délku válce. Spalovací prostor, částečně nebo úplně umístěný v hlavě, se zkrátí, což znamená, že se zvýší kompresní poměr.

Pro přibližné výpočty lze předpokládat, že odstraněním čtvrtmilimetrové vrstvy se zvýší kompresní poměr asi o jednu desetinu. Jemnější nastavení poskytne stejný efekt. Můžete také kombinovat jedno s druhým.

Nezapomeňte, že finalizace hlavy vyžaduje přesný výpočet. Tím se zabrání nadměrnému kompresnímu poměru a nekontrolované detonaci.

Vynutit si takto spalovací motor s sebou nese další potenciální problém – zkrácení válce zvyšuje riziko, že se písty potkají s ventily.

Mimo jiné bude také nutné přenastavit časování ventilů.

Měření objemu spalovací komory

Pro výpočet kompresního poměru potřebujete znát objem spalovací komory. Složitý vnitřní tvar znemožňuje matematicky vypočítat jeho objem. Existuje ale poměrně jednoduchý způsob, jak to změřit. K tomu je třeba nastavit píst do horní úvrati a pomocí injekční stříkačky o objemu přibližně 20 cm³ nalít otvorem zapalovací svíčky olej nebo jinou vhodnou kapalinu, dokud se zcela nenaplní. Spočítejte, kolik kostek jste nasypali. To bude objem spalovací komory.

Pracovní objem jednoho válce se určí vydělením objemu spalovacího motoru počtem válců. Když znáte obě hodnoty, můžete vypočítat kompresní poměr pomocí výše uvedeného vzorce.

Taková operace může být nezbytná například pro přechod na levnější benzín. Nebo se musíte vrátit zpět v případě neúspěšného vynucení motoru. Poté je pro návrat do původní polohy nutné zesílené těsnění hlavy válců nebo nová hlava. Volitelně použijte dvě obyčejné rozpěrky, mezi které lze umístit hliníkovou vložku. V důsledku toho se spalovací komora zvětší a kompresní poměr se sníží.

Dalším způsobem je odstranění vrstvy kovu z pracovní plochy pístů. Ale taková metoda bude problematická, pokud má pracovní plocha (spodní část) konvexní nebo konkávní tvar. Složitý tvar koruny pístu je často vyroben pro optimalizaci procesu spalování směsi.

U starších karburátorových ICE nezpůsobuje odlehčení problémy. Ale elektronické řízení moderních vstřikovacích spalovacích motorů po takovém postupu může být chybné v nastavení časování zapalování a pak může dojít k detonaci při použití nízkooktanového benzínu.