Mekkora a belső égésű motor kompressziós aránya
A dugattyús belső égésű motorok egyik fontos tervezési jellemzője a tömörítési arány. Ez a paraméter befolyásolja a belső égésű motor teljesítményét, hatékonyságát és az üzemanyag-fogyasztást is. Eközben keveseknek van valódi fogalma arról, hogy mit jelent a tömörítés mértéke. Sokan azt hiszik, hogy ez csak a tömörítés szinonimája. Ez utóbbi összefügg ugyan a tömörítés mértékével, de ezek teljesen más dolgok.
A terminológia megértéséhez meg kell értenie, hogyan van elrendezve a hajtómű hengere, és meg kell értenie a belső égésű motor működési elvét. Az éghető keveréket a hengerekbe fecskendezik, majd az alsó holtpontból (BDC) a felső holtpontba (TDC) mozgó dugattyú összenyomja. A sűrített keverék egy bizonyos ponton a TDC közelében meggyullad és kiég. A táguló gáz mechanikai munkát végez, a dugattyút az ellenkező irányba nyomja - a BDC-hez. A dugattyúhoz csatlakoztatva a hajtórúd a főtengelyre hat, aminek hatására az elfordul.
A henger belső falai által a BDC-től a TDC-ig határolt tér a henger munkatérfogata. Az egyik henger elmozdulásának matematikai képlete a következő:
Vₐ = πr²s
ahol r a henger belső szakaszának sugara;
s a TDC és a BDC közötti távolság (a dugattyú löketének hossza).
Amikor a dugattyú eléri a TDC-t, még mindig van egy kis hely fölötte. Ez az égéstér. A henger felső részének alakja összetett és az adott kialakítástól függ. Ezért lehetetlen az égéstér Vₑ térfogatát egyetlen képlettel kifejezni.
Nyilvánvalóan a Vₒ henger teljes térfogata megegyezik a munkatérfogat és az égéstér térfogatának összegével:
Vₒ = Vₐ+Vₑ
És a kompressziós arány a henger teljes térfogatának és az égéstér térfogatának aránya:
ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ
Ez az érték dimenzió nélküli, és tulajdonképpen a relatív nyomásváltozást jellemzi a keverék hengerbe való befecskendezésének pillanatától a gyulladás pillanatáig.
A képletből látható, hogy a kompressziós arány növelése akár a henger munkatérfogatának növelésével, akár az égéstér térfogatának csökkentésével lehetséges.
Különböző belső égésű motoroknál ez a paraméter eltérő lehet, és az egység típusa és kialakításának jellemzői határozzák meg. A modern benzines belsőégésű motorok kompressziós aránya 8 és 12 között van, egyes esetekben akár 13 ... 14-et is elérhet. A dízelmotorok esetében ez magasabb, és eléri a 14 ... 18-at, ez a dízel keverék gyújtási folyamatának sajátosságaiból adódik.
És ami a kompressziót illeti, ez a maximális nyomás, amely a hengerben fellép, amikor a dugattyú a BDC-ből a TDC-be mozog. A nyomás nemzetközi SI-mértékegysége a pascal (Pa/Pa). Az olyan mértékegységeket is széles körben használják, mint a bár (bar) és az atmoszféra (at / at). Az egységarány a következő:
1 at = 0,98 bar;
1 bar = 100 000 Pa
A kompresszió mértékén kívül az éghető keverék összetétele és a belső égésű motor műszaki állapota, különösen a henger-dugattyú csoport részeinek kopási foka befolyásolja a kompressziót.
A sűrítési arány növekedésével a gázok nyomása a dugattyúra növekszik, ami azt jelenti, hogy végső soron a teljesítmény és a belső égésű motor hatékonysága nő. A keverék teljesebb égése jobb környezeti teljesítményt eredményez, és hozzájárul a gazdaságosabb üzemanyag-fogyasztáshoz.
A tömörítési arány növelésének lehetőségét azonban korlátozza a detonáció veszélye. Ebben a folyamatban a levegő-üzemanyag keverék nem ég, hanem felrobban. Hasznos munkát nem végeznek, de a dugattyúk, hengerek és a forgattyús mechanizmus részei komoly ütéseket szenvednek, ami gyors kopáshoz vezet. A detonáció során fellépő magas hőmérséklet a szelepek és a dugattyúk munkafelületének kiégését okozhatja. A magasabb oktánszámú benzin bizonyos mértékig segít megbirkózni a detonációval.
A dízelmotorban detonáció is lehetséges, de ott a befecskendezés helytelen beállítása, a hengerek belső felületén lévő korom és egyéb, megnövekedett sűrítési arányhoz nem kapcsolódó okok okozzák.
Lehetőség van a meglévő egység erőltetésére a hengerek munkatérfogatának vagy a tömörítési arány növelésével. De itt fontos, hogy ne vigyük túlzásba, és alaposan számoljunk ki mindent, mielőtt fejvesztve rohannánk a csatába. A hibák olyan kiegyensúlyozatlansághoz vezethetnek az egység működésében és detonációkhoz, hogy sem a magas oktánszámú benzin, sem a gyújtásidő beállítása nem segít.
A kezdetben nagy kompressziós aránnyal rendelkező motort aligha van értelme erőltetni. Az erőfeszítés és a pénz költsége meglehetősen nagy lesz, és a hatalom növekedése valószínűleg jelentéktelen lesz.
A kívánt célt kétféleképpen lehet elérni - a hengerek fúrásával, amivel nagyobb lesz a belső égésű motor munkatérfogata, vagy az alsó felület (hengerfej) marásával.
Hengerfúró
A legjobb pillanat erre az, amikor úgyis fúrni kell a hengereket.
A művelet végrehajtása előtt ki kell választania a dugattyúkat és a gyűrűket az új mérethez. Valószínűleg nem lesz nehéz megtalálni a javítási méretekhez szükséges alkatrészeket ehhez a belső égésű motorhoz, de ez nem fogja észrevehetően növelni a motor térfogatát és teljesítményét, mivel a méretkülönbség nagyon kicsi. Más egységekhez érdemes nagyobb átmérőjű dugattyúkat és gyűrűket keresni.
Ne próbálja meg saját kezűleg fúrni a hengereket, mert ez nem csak készségeket, hanem speciális felszerelést is igényel.
A hengerfej véglegesítése
A hengerfej alsó felületének marása csökkenti a henger hosszát. A részben vagy teljesen a fejben található égéstér rövidebb lesz, ami azt jelenti, hogy a kompressziós arány nő.
Hozzávetőleges számításokhoz feltételezhető, hogy egy negyed milliméteres réteg eltávolítása körülbelül egytizedével növeli a tömörítési arányt. A finomabb beállítás ugyanazt a hatást eredményezi. Az egyiket a másikkal is kombinálhatja.
Ne felejtse el, hogy a fej véglegesítése pontos számítást igényel. Ezzel elkerülhető a túlzott tömörítési arány és az ellenőrizetlen detonáció.
A belső égésű motor ilyen módon történő erőltetése egy másik lehetséges problémával is jár - a henger lerövidítése növeli annak kockázatát, hogy a dugattyúk találkoznak a szelepekkel.
Többek között a szelep időzítését is újra be kell állítani.
Az égéstér térfogatának mérése
A kompressziós arány kiszámításához ismernie kell az égéstér térfogatát. Az összetett belső forma lehetetlenné teszi térfogatának matematikai kiszámítását. De van egy meglehetősen egyszerű módszer a mérésére. Ehhez a dugattyút a felső holtpontba kell állítani, és egy körülbelül 20 cm³ térfogatú fecskendővel olajat vagy más megfelelő folyadékot kell önteni a gyújtógyertya furatán, amíg teljesen meg nem telik. Számold meg hány kockát öntöttél ki. Ez lesz az égéstér térfogata.
Egy henger munkatérfogatát úgy határozzuk meg, hogy a belső égésű motor térfogatát elosztjuk a hengerek számával. Mindkét érték ismeretében a fenti képlet segítségével kiszámíthatja a tömörítési arányt.
Ilyen műveletre szükség lehet például az olcsóbb benzinre való átálláshoz. Vagy sikertelen motorkényszerítés esetén vissza kell állítani. Ezután az eredeti helyzetükbe való visszatéréshez megvastagított hengerfejtömítésre vagy új fejre van szükség. Opcióként használjon két közönséges távtartót, amelyek közé alumínium betét helyezhető. Ennek eredményeként az égéstér növekszik, és a kompressziós arány csökken.
Egy másik módszer a fémréteg eltávolítása a dugattyúk munkafelületéről. De egy ilyen módszer problémás lesz, ha a munkafelület (alsó) domború vagy konkáv alakú. A dugattyúkorona összetett formája gyakran a keverék égési folyamatának optimalizálása érdekében készült.
Régebbi karburátoros ICE-ken a deforczió nem okoz problémát. De a modern befecskendezésű belső égésű motorok elektronikus vezérlése egy ilyen eljárás után tévedhet a gyújtás időzítésének beállításakor, majd robbanás léphet fel alacsony oktánszámú benzin használatakor.
